​了解代謝組學的伙伴們都知道，取一小塊動物、植物組織做代謝組學實驗，就可以知道其中含有哪些物質，但是代謝物在樣本上的空間分布信息損失了。

物質代謝和變化發(fā)生的場所息息相關，有沒有什么方法既能夠了解物質的定性定量結果，又能了解物質的分布情況呢？

01、空間代謝組
空間代謝組學(Spatial Metabolomics)結合了質譜成像(Mass Spectrometry Imaging, MSI)和代謝組學，利用離子源直接掃描生物樣品成像，不僅可以鑒定上百種甚至上千種代謝物的結構和相對含量，還可以在同一張組織切片上同時分析大量代謝物的空間分布特征，為傳統(tǒng)代謝組學分析提供了全新的可視化視角，實現(xiàn)對代謝物進行定性、定量、定位三個維度的深入分析。

先來看空間代謝組學的主要成果——代謝物空間分布圖，一篇空間代謝組文章當中可少不了展示好看的成像圖。
 

圖1. 大鼠腦冠狀面切片成像圖（空間分辨率30μm）
 

圖中以顏色的變化和深淺清晰地展示了物質在不同區(qū)域的含量高低，還可以直接與H&E染色結果或者免疫熒光等圖像結合來看，更容易了解檢測到了哪些代謝物，它們在哪里定位，以及分子之間存在哪些空間上的關聯(lián)信息。

02、MALDI-MSI基質輔助激光解吸電離質譜成像
百趣空間代謝組學選用TransMIT AP-SMALDI 10，這是由德國吉森大學世界知名質譜學家Bernhard Spengler教授研制開發(fā)，并成功商品化的常壓基質輔助激光解吸電離離子源，是目前MALDI質譜F成像中分辨率最高的離子源（空間分辨率≤5μm）。

在20世紀90年代末，范德堡大學(Vanderbilt University)的Caprioliet及其同事，首次將MALDI-MSI技術應用于生物組織中的分子成像研究，開啟了被稱為質譜分析無標記分子成像的研究新領域�，F(xiàn)如今MALDI-MSI質譜成像是當前應用最廣泛的領先技術，已經(jīng)在臨床疾病、生物學研究、藥物開發(fā)等各個領域都做出了重大貢獻。
 

圖2. TransMIT AP-SMALDI 10質譜成像系統(tǒng)
 

高空間分辨率——更清晰的成像 更微小的細節(jié)
空間分辨率指成像中最小像素的直徑大小，因此高空間分辨率是準確判斷生物組織內化學物質分布的前提條件。AP-SMALDI-MSI可實現(xiàn)5μm的高分辨質譜成像，能夠可視化樣本代謝成分在細胞水平上的空間分布和細微差別。
 

圖3. 不同空間分辨率下小鼠大腦切片的質譜成像圖
 

在選擇合適的空間分辨率時，需要根據(jù)關注的樣本和組織區(qū)域大小來決定。對于小鼠全腦樣本，臨床組織切片等組織水平樣本，空間分辨率選擇100μm就能夠很好地展示組織結構，如果有進一步需求，還可以選擇更高的50μm進行檢測，獲得更清晰可觀的成像圖。

對于一些面積較小的樣本或感興趣的區(qū)域，例如面積在5mm2以下時，為了使圖像擁有足夠分辨樣本不同結構的清晰程度，就需要更高的分辨率來進行成像。

百趣空間代謝組學提供最高10μm空間分辨率，即使再微小的區(qū)域也能夠呈現(xiàn)代謝物分布細節(jié)。如圖在小鼠眼球的視網(wǎng)膜邊緣部分，百趣以10μm的高空間分辨率，實現(xiàn)在1.5mm*1.5mm極小區(qū)域的質譜成像，并檢測得到的脂質數(shù)量有150+，清晰展現(xiàn)不同脂質在眼球組織上的分布差異。

圖4. 小鼠眼球樣本脂質物質的質譜成像圖（1.5mm*1.5mm，空間分辨率10μm）

高質量分辨率——更準確的定性
質量分辨率決定了質譜儀區(qū)分出兩個質量相近離子的質量最小差值。TransMIT AP-SMALDI 10是其基于Orbitrap設計的一款離子源，Orbitrap是近20年來高分辨質譜技術上最重要的突破，該質譜是目前體積最小的高分辨質譜儀。TransMIT AP-SMALDI 10質譜成像系統(tǒng)搭載超高分辨質譜Thermo Scientific™ Q Exactive™，質量分辨率可高達140,000，同時獲得高空間分辨率和高質量準確度的雙重特性，實現(xiàn)了真正意義上的高分辨質譜成像。
 

圖5. 高質譜分辨率有效區(qū)分m/z接近的不同物質

大氣壓操作環(huán)境——更廣的檢測范圍
不需要在真空條件下進行樣本分析，質譜檢測可以分析的化合物種類范圍更廣，而且可以避免基質在真空條件下?lián)]發(fā)損失造成分子離子峰的信號衰減和成像誤差。

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，能夠應用于不同組織中多種內源性和外源性物質的可視化檢測，如脂類、氨基酸、核酸和糖類等。目前，技術已成功應用于藥學、植物學、動物學、環(huán)境科學、海洋生物學、微生物學、單細胞研究等眾多學科及研究領域，并受到越來越多專家與學者的關注與青睞，多項研究成果發(fā)表在Science、Nature Methods、Nature Microbiology、the Plant Journal、New Phytologist、Analytical Chemistry等國際頂級期刊及SCI期刊。
 

圖6. 黃曲霉毒素處理的玉米根系的AP-SMALDI質譜成像（空間分辨率15μm）

03、AP-SMALDI-MSI實驗流程

圖7. AP-SMALDI-MSI實驗流程
 

質譜成像技術是無標記檢測技術，無需放射性同位素或熒光標記，無需染色，樣品制備流程簡單。百趣空間代謝組學提供制備切片到統(tǒng)計分析，全套的空間代謝組學研究服務。實驗中嚴格控制樣本制備過程，保證最終質譜成像結果的可靠性和真實性。

04、樣本準備指南
臨床、動物、植物、昆蟲樣本等樣本類型都能夠進行空間代謝組學檢測�？梢灾苯訉⑼暾麡颖炯乃蛠碛晌覀冐撠熐衅�，或者也可以提供制備后的樣本切片。

注意樣本不能經(jīng)過福爾馬林浸泡、H&E染色、熒光標記等處理。

生物組織樣本可以為冷凍樣本或新鮮生物組織樣本。新鮮樣本建議液氮速凍后，以鋁箔或冷凍保存管（如50ml離心管）在-80℃進行保存。寄送時建議選擇加厚的泡沫箱，使用足量干冰寄送，保證樣本全部埋在干冰當中，上下都有干冰覆蓋。

植物樣本可以為整株帶土新鮮樣本，或是取下的植物器官，如根、莖、葉、花等，可以依據(jù)樣本情況選擇常溫、冰袋或干冰寄送。

常規(guī)樣本檢測面積在1cm2以內，如果超過該面積范圍，請先聯(lián)系我們再寄樣。