空间代谢组

拜谱生物超高分辨空间代谢组融合质谱成像(MSI)和LC-MS代谢组学技术,对组织切片进行原位定性、定量、定位检测,不需要同位素标记或染色等复杂的样品前处理过程,一次性可对成百上千种代谢物进行分子结构、相对含量和空间定位分析,是免标记、高空间分辨率、高灵敏度、高速度、高通量、高精准度的分子可视化检测技术。

 

技术原理与实验流程:

拜谱生物超高分辨空间代谢组采用独家的光学显微镜观察,与质谱图像能够完美重合,后续无需再进行组织病理染色等试验,只需质谱成像即可进行代谢物的亚细胞级别定位。

技术原理如下:首先对组织切片进行光学显微镜观察,获得组织样品切片的光学图像;然后采用升华法+喷雾法在样品上进行基质涂敷,基质与待测物形成共结晶;当激光照射时,基质吸收能量发生电离,随后待测物与基质离子发生质子交换并离子化;后续待测物膨胀进入质谱仪,质谱根据m/z的不同进行物质分离并获得其峰强度;再通过质谱成像软件将各个部位的同一物质峰强度谱图合成一张质谱图像;最后将光学图像与质谱图像叠加,得到具有生物学意义的代谢物精准组织分布热图。

 

 空间代谢组

实验流程图

 

产品特色:

1国内首家光学成像与质谱成像合璧:无需再做组织病理染色试验

2国内首家超高空间分辨率:5μm,超清像素完美还原代谢物的空间分布

3国内首家基质升华系统结合自动喷雾仪:结晶精细化、均匀性、自动化,分辨率和重复性高

4国内首家超高速采集并成像:激光频率20 kHz50像素/s,助力大队列样本研究

 

应用方向:

1、医学、病理学:比较病变部位的代谢物变化,筛选或验证预后、诊断和治疗的标志物;靶向代谢物的空间分布,有助于理解其分子功能和肿瘤细胞定向分析。

2、药学、毒理学:追踪药物动态转移过程,计算半衰期等,扩展药代动力学研究方法;可应用于临床活检标本、手术切除组织,辅助药物设计等。

3、中药相关:观察中药有效成分的原位分布,确定有效物质结构,还可以观察毒性物质、过敏性成分分布,针对加工生产方面提供有效指导。

4、动植物相关:可视化植物代谢物分布,在目标物质合成机理和功能阐释等方面应用;比较SPF小鼠和GF小鼠的肠道和大脑中代谢物差异,发现脑肠轴信号交换的直接信号介质。

5、食品安全及营养:检测残留农药的空间分布及消解情况,科学指导农药使用和果蔬采摘。

6、特殊类型样本分析:探讨皮肤疾病发病机理,透皮给药途径对其药效、渗透性及毒性的有效评价、法医学、化妆品的质量控制等方面。

 

样本要求:

空间代谢组 

 

案例

1、基于质谱成像的空间分辨代谢组学揭示糖尿病肾病的组织特异性代谢重编程

文献名称:Spatial-resolved metabolomics reveals tissue-specific metabolic reprogramming in diabetic nephropathy by using mass spectrometry imaging

发表期刊:Molecular CellIF=19.328

发表时间:2021

技术方法:非靶向空间代谢组

样品类型:大鼠肾组织

研究内容:该研究基于空气动力辅助解吸电喷雾电离(AFADESI)和基质辅助激光解吸电离(MALDI)相结合的质谱成像技术,建立了高灵敏、高覆盖的空间分辨代谢组学方法。采用该方法并结合组织生化分析、病理学检查和分子生物学手段,研究了糖尿病肾病大鼠模型肾脏中代谢物的含量与空间变化以及中药活性成分黄芪甲苷-IVAST)对DN的干预作用。该研究为糖尿病大鼠肾脏组织特异性代谢重编程和分子病理特征提供了更全面、更详细的信息,新发现的肾小球特异性鉴别代谢产物PS36:2)可用于定位肾小球和寻找DN的肾小球特异性生物标志物,并强调了AFADESIMALDI整合的基于MSI的空间代谢组学方法在代谢性肾脏疾病中的强大作用。

空间代谢组 

(图源:Wang Z, et al., Acta Pharm Sin B, 2021

参考文献Wang Z, Fu W, Huo M, et al. Spatial-resolved metabolomics reveals tissue-specific metabolic reprogramming in diabetic nephropathy by using mass spectrometry imaging. Acta Pharm Sin B. 2021;11(11):3665-3677. doi:10.1016/j.apsb.2021.05.013.

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