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Nature Methods:自動(dòng)聚焦MALDI三維質(zhì)譜成像技術(shù)開創(chuàng)研究新領(lǐng)域

        質(zhì)譜成像(Mass Spectrometry Imaging,MSI)技術(shù)是一種新型的原位表面分子成像技術(shù)。借助質(zhì)譜的結(jié)構(gòu)分析和鑒定能力,能夠準(zhǔn)確的解析多種物質(zhì)在生物組織表面的特異性空間分布。

        近年來,MSI技術(shù)在醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域獲得了極大的關(guān)注。然而,現(xiàn)有質(zhì)譜成像技術(shù)僅能對(duì)同一平面中的樣品進(jìn)行質(zhì)譜成像分析,要想獲得三維空間信息,則只能依靠圖像的三維重建技術(shù)和數(shù)據(jù)歸一化處理來實(shí)現(xiàn),極為耗時(shí)。
針對(duì)3D MSI的技術(shù)瓶頸,德國(guó)吉森大學(xué)的Bernhard Spengler教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了最新的自動(dòng)聚焦三維質(zhì)譜成像技術(shù),成果發(fā)表在國(guó)際頂尖雜志Nature Methods——Autofocusing MALDI mass spectrometry imaging of tissue sections and 3D chemical topography of nonflat surfaces(Nature Methods, 2017, 14(12): 1156)。這是繼“1.4μm超高分辨率質(zhì)譜成像技術(shù)”之后,Spengler教授團(tuán)隊(duì)的又一次突破。該技術(shù)通過把激光三角測(cè)量系統(tǒng)整合到AP-SMALDI10 MSI系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了小于10μm的側(cè)向分辨率。如下圖所示,自動(dòng)聚焦MALDI質(zhì)譜成像系統(tǒng)能夠清晰的可視化苜蓿葉片中糖苷類和脂類物質(zhì)的三維空間分布(Fig.1c),曼氏裂體吸蟲中磷脂類物質(zhì)空間特異性分布(Fig.1e, f),以及小鼠腦部磷脂類物質(zhì)的組織空間特異性分布(Fig.1g, h)。該技術(shù)的出現(xiàn)可直接對(duì)三維生物樣品進(jìn)行質(zhì)譜檢測(cè),其自動(dòng)聚焦技術(shù)能夠大大提升檢測(cè)效率和檢測(cè)通量,并有效避免樣品中檢測(cè)信號(hào)的缺失。

Transmit application 3D

Fig.1 苜蓿葉片、曼氏裂體吸蟲和小鼠腦部自動(dòng)聚焦3D質(zhì)譜成像。a,苜蓿葉片光學(xué)成像圖;b,總離子質(zhì)譜圖像;c,3D RGB質(zhì)譜疊加圖,[trifolin + Na]+紅色、[MGDG(36:6) + K]+綠色、m/z 594.8937藍(lán)色;d,血吸蟲光學(xué)成像圖;e,3D RGB質(zhì)譜疊加圖,[PC(36:1) + Na]+紅色、[PC(34:1) + Na]+綠色、m/z 585.0636 藍(lán)色;f,總離子質(zhì)譜圖像;g,小鼠腦部3D-RGB和2D-RGB質(zhì)譜疊加圖,[SM(d40:2) + K]+紅色、[PI-Cer(d38:0) + H]+綠色、[PC(40:7) + K]+藍(lán)色,其中上圖為自動(dòng)聚焦,下圖為非自動(dòng)聚焦。圖片來源于Nature Methods,(doi:10.1038/nmeth.4433)

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