应用实例 · 质谱成像

组织切片质谱成像:一切空间信息的起点

几乎所有 MSI 空间数据都来自「一张切片」。把立体的组织变成可供质谱逐点扫描的平面,是获取分子空间图的第一步。组织切片质谱成像,即把生物样本制成冷冻或石蜡切片后,在切片上原位采集质谱信号,重建化合物种类与坐标的对应关系。切片质量直接决定后续图像的分辨率与保真度。
本文目录
一、切片制备的基本逻辑二、上机扫描与图像重建三、与 H&E、免疫组化的配准四、哪些环节最影响结果质量
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 组织切片质谱成像:一切空间信息的起点 离子 质谱 分析器
组织切片质谱成像:一切空间信息的起点 示意图

一、切片制备的基本逻辑

常见路线有两类:冷冻切片与石蜡/蜡块切片。冷冻切片把组织快速冷冻包埋后切制,保留代谢物与小分子,是代谢组、药物分布研究的主流;石蜡切片则利于长期保存与常规 H&E 对照。DPI 应用说明中的案例(如小鼠脑、黑素细胞痣、白术)多采用冷冻或印迹方式,并以相邻 H&E 切片作组织学配准。

制备环节要兼顾「结构完整」与「分子保留」。切片过厚会损失空间分辨率,过薄则可能损失信号;组织若经历反复冻融或固定不当,部分易挥发、易降解的小分子会丢失。新策源两款成像源成像后切片保持完整,可继续开展 H&E 病理检测,使「一张主切片成像 + 相邻切片验证」的链路顺畅。

二、上机扫描与图像重建

切片制备好后,MSI 在二维栅格上逐点采集质谱,每个像素对应一张质谱图;再把特定 m/z 的离子强度映射成伪彩图像,即得到该化合物的空间分布。分辨率由步长决定:DPI 在 20–200 μm 可调,LDPI 提供 2–3 μm 免标记常压成像,覆盖从器官到单细胞的不同尺度。

免前处理是这一环节的工程关键。传统以基质辅助为思路的成像需均匀喷涂小分子基质,喷涂要优化、且基质峰会干扰低质量区;新策源 MSI DPI、MSI LDPI 均免基质,样品直接上机,把样品处理从「半天起步」压到「即取即测」。

三、与 H&E、免疫组化的配准

单有分子图往往不够,「分子落在什么组织结构上」需要组织学回答。实践中常将 MSI 切片与相邻 H&E 或免疫组化切片并列配准,把分子信号叠加到组织学结构上。例如 DPI 黑素细胞痣案例中,胆固醇成像图与 H&E 痣区、免疫组化放大图高度对应。

新策源两款成像源对主流质谱主机(Agilent / AB SCIEX / Thermo)的适配,以及自研钛合金离子传输管、前端不损伤样品、可拆洗维护,使这类「成像—染色」联合流程能够稳定、可重复地执行。

四、哪些环节最影响结果质量

一是取材与固定是否及时,避免代谢物降解;二是切片厚度与平整度,影响空间分辨率;三是前处理是否引入背景或损伤;四是扫描参数(步长、像素大小)与后续统计方法是否合理。把这几环做稳,组织切片 MSI 才能既「看得清」又「靠得住」。

从产业视角看,免基质、即装即用、长期稳定运行,正是成像源从科研课题组走向产线与检测室的关键开关;新策源两款成像源在工程上正朝这一方向设计。

常见问题(FAQ)

冷冻切片和石蜡切片在 MSI 里怎么选?
冷冻切片保留代谢物与小分子,是代谢组、药物分布研究主流;石蜡切片利于长期保存与常规 H&E 对照。两者常与 MSI 切片相邻配准。
MSI 的分辨率由什么决定?
由扫描步长决定:DPI 在 20–200 μm 可调,LDPI 提供 2–3 μm 免标记常压成像,覆盖不同尺度。
为什么组织切片 MSI 看重免基质?
基质辅助路线需喷涂优化且基质峰干扰低质量区;DPI、LDPI 免基质,样品直接上机,省时且谱图更干净。
成像后还能做 H&E 吗?
可以。新策源 DPI 明确支持成像后切片保持完整,继续开展 H&E 病理检测,实现成像与组织学配准。

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