应用实例 · 质谱成像

脂质质谱成像:把「脂质地图」画在组织切片上

脂质不仅是细胞膜的结构组分,也是信号分子与能量储备。不同脂质在组织的分布差异,往往关联着生理状态与疾病。脂质质谱成像利用 MSI 在切片上原位呈现磷脂、鞘脂、固醇类等脂质种类的空间分布,使研究者能直接看到「哪种脂质富集在哪个区域」。
本文目录
一、为什么脂质成像如此重要二、DPI 在脂质成像中的技术优势三、与病理、神经科学的衔接四、分辨率与多组学整合
技术原理示意:离子源对样品逐点电离 组织切片 样品 电离束 脂质质谱成像:把「脂质地图」画在组织切片上 离子 质谱 分析器
脂质质谱成像:把「脂质地图」画在组织切片上 示意图

一、为什么脂质成像如此重要

脂质家族庞大、结构相近但功能迥异。以 DPI 案例为例,正离子模式可呈现胆碱、磷酸胆碱、PC 脂、鞘磷脂 SM、胆固醇、多种中性 GalCer 脂;负离子模式可呈现磷脂酰乙醇胺 PE、缩醛磷脂 PE-O、磷脂酰丝氨酸 PS、磷脂酰肌醇 PI、硫苷脂 ST 等。不同脂质的空间分布,直接反映膜结构、信号状态与代谢活性。

在神经与肿瘤研究中,脂质成像价值尤其突出:小鼠脑切片可同时成像神经递质与多种脂质,对神经科学、药理学与神经化学具指导意义;黑素细胞痣案例中,痣区与正常组织在 MAG/DAG/TG 等非极性脂质以及 S1P、胆固醇、PC、SM 上呈现系统性差异。

二、DPI 在脂质成像中的技术优势

脂质极性跨度大,既有强极性的磷脂,也有完全非极性的甘油三酯、胆固醇。传统 DESI 对非极性组分有极性歧视且离子抑制强;新策源 MSI DPI 通过解吸电喷雾叠加光化学二次电离,无极性歧视,可同时覆盖极性与非极性脂质,整体代谢物信号增强 1–3 个数量级,并显著提升非极性成分检出。

公开的定量案例显示,鼠脑中胆固醇信号提升约 205 倍;负离子模式下 PE-O/PE 信号提高 2–4 倍。这些数据直观体现了光电离对脂质灵敏度的跃升。

三、与病理、神经科学的衔接

脂质分布可与病理结构配准:DPI 黑素细胞痣研究中,S1P、胆固醇、PC34:1、PC38:4 的特异性分布与 H&E 痣区高度吻合,并经免疫组化验证胆固醇在痣区聚集,提示脂质参与痣的形成(Talanta, 2021)。在神经方向,神经递质与脂质的共成像,为神经化学与药理研究提供分子空间证据。

免前处理让这类往往需要大量样本对比的脂质研究更易落地:新策源两款成像源免基质、即取即测,且成像后切片保持完整,可继续 H&E 或免疫组化验证。

四、分辨率与多组学整合

DPI 的 20–200 μm 分辨率可刻画器官与局部病灶的脂质分区;若需进入单细胞/亚细胞尺度(如判断脂质是否定位于特定细胞器或细胞带),新策源 MSI LDPI 提供 2–3 μm 免标记常压成像作为补充。

工程上,DPI 适配 Agilent / AB SCIEX / Thermo 主流质谱主机,提供自研钛合金离子传输管、前端不损伤样品、可拆洗维护,使脂质成像能够稳定、可重复地开展,并与空间代谢组、空间蛋白质组联合形成多组学整合。

常见问题(FAQ)

脂质质谱成像能区分结构相近的脂质吗?
MSI 基于质荷比(m/z)区分脂质种类,可在切片上同时呈现 PC、PE、SM、胆固醇、GalCer 等多种脂质的不同空间分布。
DPI 对脂质灵敏度提升的数据怎么看?
公开案例中鼠脑胆固醇信号提升约 205 倍、负离子 PE-O/PE 提高 2–4 倍,反映的是光电离对脂质灵敏度的增强,不表示真实浓度变化了这么多。
为什么脂质成像看重无极性歧视?
因为脂质极性跨度大,从强极性磷脂到非极性甘油三酯/胆固醇都有;DPI 的光化学二次电离无极性歧视,可同时覆盖。
2–3 μm 的 LDPI 对脂质成像有什么用?
更高分辨率可判断脂质是否定位于特定细胞器或细胞带,进入单细胞/亚细胞尺度,补足 20–200 μm 区间之外的需求。

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