郭寅龙团队：组织中脂肪酸和磷脂同时MALDI质谱成像分析

基质辅助激光解吸电离（MALDI）质谱成像（MSI）是一种功能强大的原位分析方法，可以在单个实验中检测和成像许多代谢物。在癌症研究中，快速成长的成像方法有助于阐明微环境中代谢物的变化与癌细胞的增殖和存活之间的联系。游离脂肪酸（FFA）是磷脂（PLs）的重要组成部分，可作为第二细胞信使并在癌症微环境中提供营养。FFAs和PLs的代谢过程与不同癌症的起始和进展高度相关。为了更好地了解癌组织中的新陈代谢过程，同时检测和成像FFAs和PLs是极其重要的。

然而，FFAs和PLs的同时成像非常具有挑战性，因为在MALDI MSI实验过程中，FFAs和PLs应分别在负离子模式和正离子模式下通过不同的传统基质进行分析。

在先前的多个报道中，研究人员采用组织衍生化方法来实现FFAs和PLs同时检测。然而，如果衍生化试剂和衍生化条件设计不得当，组织衍生化方法可能成为“双刃剑”，干扰其他类型分析物的成像和检测，并且在衍生化过程中会丢失大量信息。因此，建立可以显著提高低丰度FFAs的检测灵敏度并且不会丢失PLs信息的衍生化方法对于同时成像FFAs和PLs是必要的。

近日，中科院上海有机所的郭寅龙研究员课题组与复旦大学附属肿瘤医院合作，使用原位衍生化策略，成功地对甲状腺癌组织与癌旁组织中的脂肪酸与磷脂进行了同时MALDI质谱成像分析。相关研究成果近期将发表在Analytical chemistry 上（Anal. Chem., 2019, 91, 4070, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b05680）。

在这项研究中，研究人员使用易于合成的试剂DMPI（N，N-二甲基哌嗪碘化物）建立了组织FFAs衍生化方法，该试剂可在温和条件下与脂肪酸反应；然后，将FFAs和PLs同时以正离子模式成像（衍生的FFAs适用于以正离子模式检测）。与传统基质和以前的衍生化方法相比，该研究使用的衍生化试剂对FFAs成像具有更高的灵敏度。此外，对于FFAs和PLs的同时成像分析，成像的FFAs和PLs的数量大于以前的组织衍生化方法。

随后，研究人员将这种高灵敏度的组织衍生方法用于检测和成像甲状腺癌组织中的PLs和FFAs。在MALDI质谱成像实验中，在保持分子定位和组织完整性的同时，对FFsA衍生物和PLs进行成像。同时，研究了PLs与FFAs之间的相关性，结果表明，C16：0和C18：0的饱和FFAs与PLs之间的相关性优于不饱和FFAs与PLs的相关性。FFAs和PLs的不同分布提高了研究人员对从头脂肪生成和肿瘤发生之间关系的理解。

图：4个不同甲状腺癌切片的FFA衍生物的MALDI MSI离子图，空间分辨率100μm。通过建立的组织衍生化方法获得离子图。

最早的质谱成像技术是MALDI质谱分子成像技术，是由范德堡大学（Vanderbilt University）的Richard Caprioli等在1997年提出的。作为质谱最年轻的应用之一，质谱成像技术在医学研究、生物学研究、药物研究等诸多领域有着巨大的价值，并且发展飞速，已经成为质谱研究的一大热点。

然而，如上述研究中提到的脂肪酸和磷脂同时MALDI质谱成像一样，MALDI质谱成像还有许多难题待解。融智生物基于QuanTOF宽谱定量飞行时间质谱平台已经推出了QuanTOF质谱成像系统，并致力于质谱成像技术的研究与应用，期望能与郭寅龙研究员等在内的科研人员一起，推动质谱成像技术的发展，使高端生命科学技术真正造福于广大人民！