TransMIT AP-SMALDI 10超高分辨率質譜成(chéng)像系統由德國(guó)吉森大學(xué)世界知名質譜學(xué)家Bernhard Spengler教授研制開(kāi)發(fā)。Spengler教授于1994年在芝加哥舉行的第42屆美國(guó)質譜年會(huì)（ASMS）上提出了MALDI Ion Imaging和Biological Ion Imaging的概念，即“質譜成(chéng)像（Mass Spectrometry Imaging）”，并首次把MALDI成(chéng)像方法用于分析多肽類化合物。

        TransMIT AP-SMALDI 10質譜成(chéng)像系統搭載Thermo Scientific™ Q Exactive™ 系列質譜儀，實現了超高空間分辨率和超高質量分辨率的完美結合，是一款高端的質譜成(chéng)像系統。該系統目前能(néng)夠實現細胞水平的空間成(chéng)像分辨率，并且集高質量分辨率、高質量精度及串聯質譜于一身，爲準确、全面(miàn)的分析質譜成(chéng)像數據提供了可靠保證。其具體優勢如下：
1）常壓到中壓的操作環境，極大簡化了樣(yàng)品制備的方法，無需昂貴的導電靶闆（如ITO導電玻璃），極大的節約了成(chéng)本；
2）能(néng)夠獲得 <5 μm的高空間分辨率，全景呈現了分析物在組織中的分布和細微差别，可用于單細胞質譜成(chéng)像分析；
3）激光束和離子流的同軸設計解決了高空間分辨率和低采樣(yàng)量之間的矛盾；
4）具有獨立開(kāi)發(fā)的用于高分辨質譜成(chéng)像的數據分析處理軟件；
5）與Thermo Scientific™ Q Exactive™系列質譜儀兼容，實現未知化合物的準确鑒定。

圖1 TransMIT AP-SMALDI 10超高分辨率質譜成(chéng)像系統

1、TransMIT AP-SMALDI 10超高分辨率質譜成(chéng)像系統在生物學(xué)研究中的應用
        超高分辨率TransMIT AP-SMALDI 10質譜成(chéng)像系統問世後(hòu)，在生命科學(xué)領域展示了絕對(duì)優勢，已經(jīng)應用于不同組織中多種(zhǒng)内源性物質的可視化檢測，如脂類、多肽、蛋白質、核酸和糖類等，以及外源性物質檢測，如藥物及其代謝産物。多項研究成(chéng)果發(fā)表于Nature Methods、Angewandte Chemie International Edition，The Plant Journal， Analytical Chemistry，Analytical and Bioanalytical Chemistry等國(guó)際知名期刊上。
1.1 應用 TransMIT AP-SMALDI 10研究脂類分子的組織空間特異性分布
        脂類代謝異常是引發(fā)多種(zhǒng)疾病的重要原因，研究脂類分子的組織空間特異性分布對(duì)于闡明脂代謝異常疾病的機制具有重要意義。下圖2中所示爲小鼠膀胱組織内磷脂分子的分布特征。采用高空間分辨率成(chéng)像能(néng)夠實現離子成(chéng)像（圖2a）和組織染色（圖2b）的完美對(duì)接，精準定位不同磷脂分子在組織中的特異性分布。當空間分辨率提升到3μm時(shí)，細微的差異得以揭示，如圖2d中的膀胱組織肌層（綠色）和上皮層（紅色）可明顯區分開(kāi)來。因此同傳統染色方法相比，TransMIT AP-SMALDI 10系統可以提供高度特異磷脂分子在不同類型細胞中的分布，獲得更爲詳盡的組織化學(xué)信息。

圖2 應用 TransMIT AP-SMALDI 10研究脂類分子在小鼠膀胱組織中的空間特異性分布
（引自：Angewandte chemie international edition, 2010, 49(22): 3834-3838）

1.2 應用TransMIT AP-SMALDI 10研究腫瘤相關生物标記物的組織空間特異性分布
        在腫瘤學(xué)領域，生物标志物一直是研究熱點。作爲個體化醫療的“關鍵詞” 之一，其相關研究方興未艾。質譜成(chéng)像技術的誕生，爲發(fā)現腫瘤标志物的組織特異性提供了不可替代的技術手段。TransMIT AP-SMALDI 10系統可以同時(shí)提供高空間分辨率和高質量分辨率，爲準确捕捉标記物提供了雙重保障。以人非小細胞肺癌誘導重症聯合免疫缺陷小鼠模型爲例，在腫瘤組織的壞死部位發(fā)現了少量LPC存在（圖3c綠色），而壞死部位的細胞開(kāi)始退化，同時(shí)出現了脂類的降解産物。因此，可以通過(guò)發(fā)現未知分子的分布情況，獲取腫瘤發(fā)生過(guò)程中的分子變化特征，以判斷腫瘤所處的不同階段，爲腫瘤研究提供更爲詳盡、精準的判斷依據。
        此外，TransMIT AP-SMALDI 10的高質量精度和分辨率爲脂類的精确分析提供了保證。當質量窗口爲Δm/z=0.1時(shí)，健康組織和腫瘤組織無法區分開(kāi)（圖3d），而當質量窗口爲Δm/z=0.01時(shí)（圖3 e、g、f），則能(néng)把兩(liǎng)種(zhǒng)組織明确的區分開(kāi)，獲得更爲可靠、準确的成(chéng)像結果。

圖3 腦苷脂類和溶血卵磷脂酰膽堿類在小鼠腦組織中的分布，空間分辨率10μm
（引自：Histochemistry and cell biology, 2013, 139(6): 759-783）

1.3 應用TransMIT AP-SMALDI 10研究藥物分子的組織空間特異性分布
        研究藥物分子及其代謝産物在動物組織中的空間分布是質譜成(chéng)像技術的主要應用方向(xiàng)之一。與傳統放射自顯影方法相比，質譜成(chéng)像技術的主要優勢是能(néng)夠實現無标記檢測和準确區分藥物及其代謝産物。以往用于藥物成(chéng)像分析的分辨率普遍較低，不足以檢測藥物分子在組織中的空間分布。圖4所示爲應用TransMIT AP-SMALDI 10系統可視化抗腫瘤藥物伊馬替尼（圖4-Ⅰ、4-Ⅱ）和異環磷酰胺（圖4-Ⅲ）在小鼠腎髒組織中的分布，獲得特異藥物分子在組織中的精确定位，爲腫瘤的靶向(xiàng)研究提供更爲精準的信息。

圖4 Ⅰ 伊馬替尼在腎髒組織中的分布，空間分辨率35μm；Ⅱ 伊馬替尼在腎髒組織局部分布，空間分辨率10μm；Ⅲ 異環磷酰胺在腎髒組織局部分布，空間分辨率25μm（引自：Analytical and bioanalytical chemistry, 2011, 401(1): 65-73）

1.4 應用TransMIT AP-SMALDI 10研究植物次生代謝物組織空間特異性分布
        毫無疑問天然産物是人類藥物開(kāi)發(fā)的寶庫。質譜成(chéng)像技術爲天然産物化學(xué)家和植物學(xué)家提供了新的研究思路和手段。以“國(guó)老”甘草爲例，其根莖中的黃酮類和皂苷類成(chéng)分得到了精确的定位。如圖5所示，TransMIT AP-SMALDI 10系統的高質量分辨率和質量精度确保了具有相同平均質量、緊密相鄰的兩(liǎng)個峰能(néng)夠被(bèi)分離出合适的選擇性離子圖像。圖5b所示m/z相差0.02098的兩(liǎng)個離子呈現出差異性，在甘草根莖中的數量和空間分布截然不同。如采用低質量分辨率質譜成(chéng)像，甘草酸（m/z 861.36676）和甘草皂苷G2（m/z 861.38721）無法區分開(kāi)，因此高空間分辨率和高質量分辨率是準确可視化平均質量相同的化合物的可靠保證。

圖5 a 甘草根莖橫切面(miàn)光學(xué)成(chéng)像；b 甘草酸（m/z 861.36676）和甘草皂苷G2（m/z 861.38721）的單像素質譜圖及其質譜成(chéng)像圖，空間分辨率30μm；c 低分辨率質譜圖（引自：The Plant Journal, 2014, 80(1): 161-171）

1.5 應用TransMIT AP-SMALDI 10研究昆蟲内源性代謝物的空間分布
        昆蟲在“生物圈”扮演著(zhe)很重要的角色，在很多方面(miàn)起(qǐ)到傳播媒介的作用，但有些昆蟲也會(huì)對(duì)人類産生威脅，能(néng)夠通過(guò)釋放毒液或叮咬對(duì)人類造成(chéng)傷害，比如斯氏按蚊能(néng)夠攜帶瘧原蟲引發(fā)瘧疾的傳播。TransMIT AP-SMALDI 10高空間分辨率的特性爲體積極小的生物體成(chéng)像提供了完美的解決方案。如下圖6所示，該系統清晰地呈現了脂類物質在斯氏按蚊頭部、胸部、腹部的空間分布，爲昆蟲研究提供了一個全新的技術手段。

圖6 TransMIT AP-SMALDI 10斯氏按蚊質譜成(chéng)像，空間分辨率 5 μm
（引自：Analytical chemistry, 2015, 87(22): 11309-11316 ）

1.6 TransMIT AP-SMALDI 10在單細胞研究中的應用
        細胞是組成(chéng)生命體的基本單元，了解一個細胞中發(fā)生的事(shì)件對(duì)于我們認識生命過(guò)程有重要意義。由于細胞的異質性，在群體細胞乃至組織水平上的采樣(yàng)可能(néng)已經(jīng)使得一些重要的分子信息淹沒(méi)在大量正常細胞中而被(bèi)遺漏掉了。TransMIT AP-SMALDI 10系統爲客戶提供了單細胞質譜成(chéng)像分析方案，能(néng)夠可視化單細胞中的重要代謝物。如下圖7所示，首次實現了單個Hela細胞中多種(zhǒng)物質的精确區分和精準定位，爲單細胞内研究提供了堅實的技術支撐。

圖7 TransMIT AP-SMALDI 10 Hela細胞質譜成(chéng)像，空間分辨率7μm
（引自：Analytical chemistry, 2012, 84(15): 6293-6297）

2、質譜成(chéng)像設備應用展望
        在國(guó)際上，質譜成(chéng)像技術是分析化學(xué)領域的一支新生力量，是目前最前沿的表面(miàn)分析技術之一。因其獨特的分析方式，爲科研工作者帶來了全新的研究視角。近五年，在各大領域將(jiāng)繼續大顯身手，獲得越來越多的青睐和認可。TransMIT AP-SMALDI 10離子源與Obitrap高分辨率質譜儀結合獨具特色，兼具高空間分辨率、高質量分辨率和質量精度，以及串聯質譜功能(néng)，將(jiāng)成(chéng)爲醫學(xué)研究、藥物開(kāi)發(fā)、植物生物學(xué)、昆蟲學(xué)、微生物等領域的重要研究工具。
        未來質譜成(chéng)像儀的各項性能(néng)都(dōu)會(huì)繼續得到提升，最受關注的依然是空間分辨率的提升，定量方法的開(kāi)發(fā)以及便捷準确的數據處理方法。