空间代谢组学
空间代谢组在解吸电喷雾电离质谱成像（DESI-MSI）技术上进一步升级，形成了空气动力辅助离子化解吸电喷雾电离质谱成像（AFAI-MSI）技术。利用空气流与传输管对带电液滴进行远距离传输，传输管中的带电液滴在高速气流和电压的作用下进一步脱溶剂、富集、离子化，继而提高检测灵敏度，同时扩展了待测样品的空间和操作灵活性，不仅适用于单一组织样本，也适合于大体积样品的远距离离子采集和成像分析。
图 | AFADESI-MSI空间代谢组技术原理图
技术流程
1）在电喷雾毛细管喷嘴上施加一定高电压，喷雾溶剂从雾化器的内套管中流出，由外套管中喷出的高压氮气迅速将喷雾溶剂雾化形成带电喷雾液滴； 2）喷出的高速带电液滴轰击待测样品表面，在溶剂萃取作用下样品同时被解吸与电离； 3）含有被测样品的带电液滴迅速发生去溶剂化作用，从质谱分析器的采集锥孔进入分析器并被检测； 4）样品固定在承载平台，连续或脉冲移动承载平台对样品进行二维扫描； 5）同时质谱仪记录质谱信号强度获得样品表面的分子及其含量； 6）这些信息通过质谱图像分析软件转换后，即可获得选择离子或离子群的二维空间强度分布图。
技术特点
1）高灵敏度：灵敏度可达pg级别
含量为pg级的硫苷脂类代谢物在大鼠脑的成像图 2）宽动态范围：数量级103
甘油磷脂酰胆碱在大鼠肾组织不同区域呈3个数量级梯度差异 3）高覆盖度：涵盖多种类型小分子代谢物 胆碱类、多胺类、氨基酸类、肉碱类、核苷类、核苷酸类、有机酸类、碳水化合物类、胆固醇类、胆酸类、脂质类等多种类代谢物。
4) 高特异性 高分辨分析器+强分辨力软件 实现m/z 相近代谢物的准确识别 Δm/z =0.001
大鼠肾脏中m/z相近代谢物的空间成像 5)高异质性 实现组织结构和功能 代谢物的识别与特征分布
人食管癌组织中代谢物的高异质性空间分布
优势 1、项目经验 小鼠/大鼠：脑、肾、心、肝、脾、脊髓、垂体、胰腺、皮肤、整只小鼠/大鼠 肿瘤组织：食管癌、甲状腺癌、肺癌、乳腺癌、胃癌、脑胶质瘤、鼻咽癌、皮肤癌、肝癌 植物组织：根、种子 2、硬件支持 服务行业**台自有AFAI-MSI，获得多项发明专利 Thermo QE 高分辨质谱 空间分辨率（100um*100um、20um*20um）+高质量分辨率：仪器持续升级 3、发明专利 3项授权发明专利、1项软件著作权、申请发明专利10项； CISILE 2019自主创新金奖，2019 CAIA特等奖； 部分授权专利 1. 敞开式喷雾场解吸离子化方法及离子化装置，发明专利，授权号：ZL 2007 1 0303649.0 2. 质谱成像平台装置及其控制方法，发明专利，授权号 ：ZL 2012 1 0055424.9 3.一种离子源温控加热装置，发明专利，授权号：ZL 2012 1 0348043.X 4. 一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置，实用新型专利，授权号 ：ZL 201520580709.3 数据库支持 空间代谢组学自建数据库：SmetDB、SmetPB SmetDB针对人和动物，目前含4000+物质，涵盖氨基酸、脂质、核苷酸、碳水化合物、维生素和辅助因子、激素等物质; SmetPB目前针对植物，含有6000+物质，涵盖生物碱类、酚酸类、黄酮类、香豆素类、苯丙素类、木脂素、萜类等10大类代谢物； 软件支持 基于大数据与人工智能的MassImager质谱成像处理软件 5、服务支持 学术支持：贺玖明教授，国内最早开发空间代谢组学方法的科学家之一 PNAS、Theranostics、Advanced Science、AC等杂志发表文章10余篇（见参考文献）
技术流程
仪器设备
样本准备指南 1、样本类型 未经过福尔马林浸泡、HE染色，荧光标记等处理的新鲜组织样本。 5mm*2mm~2cm*4cm，大至整只大鼠/小鼠（15cm*10cm）。常规样本大小为1cm3左右。 2、送样准备 1）实验前准备 预冷生理盐水 50mL离心管中 封口膜或保鲜膜、锡箔纸、干冰、液氮、滤纸片、镊子、记号笔等； 2）样本处理流程 3）送样流程 干冰寄送时，将样本盒埋没于干冰中，保证其上下都有干冰覆盖； 干冰的量根据每天4公斤来计算，使用厚实（2cm以上厚度）的泡沫箱寄送。 4）送样注意事项 在允许的条件下，建议多准备一份样品作为备用； 样本质量是影响实验结果的最关键因素，因此在采集、制备、贮存、运输过程中应尽可能地做到迅速，**限度的缩短样本从采集到实验的时间。 应用领域 医学领域： 1）疾病分子机制，如阿尔茨海默症、抑郁、脑缺血、糖尿病、心血管疾病等； 2）生殖发育学，如胚胎、器官发育过程中代谢调控和代谢表型等； 3）肿瘤代谢与肿瘤免疫，如肿瘤代谢微环境与肿瘤免疫逃逸等； 4）肿瘤分子病理诊断、分子分期/分型、生物标志物筛选等； 5）肿瘤耐药与精准用药研究等； 6）环境毒理学，如环境污染物的体内毒性效应和分子机制等； 7）新药药理和毒理，如药物的空间分布和体内效应和分子机制等； 农林牧渔领域： 1）发育学，如种子、胚胎、器官发育过程中的空间代谢调控等； 2）分子机制，如盐胁迫、病毒/真菌侵染、光合作用等机制研究； 3）基因调控机制，如转基因、基因沉默、基因敲除后代谢物变化的机制研究，了解基因与代谢物之间的精确关系等 4）植物与环境互作研究，如昆虫选择性侵害植物部位、土壤与根部互作研究等； 5）植物药用成分定位。 AFAI-MSI空间代谢组的高灵敏度和高覆盖度
中文标题：一种高灵敏和高覆盖度用于检测基于分子组织学的功能代谢物的环境质谱成像方法 研究对象：大鼠肾脏组织、大鼠脑组织、人食管癌组织 技术平台：AFAI-MSI 摘要： 功能代谢物与组织结构和生物功能之间有着深刻的联系，通过空间代谢组学提供代谢物的原位信息，在分子水平上从本质上揭示组织中发生了什么。然而，由于组织样品的复杂性、异质性以及存在大量不同的代谢物，但对于那些低丰度的功能性代谢物进行空间定位仍然是一个挑战。本研究，介绍了一种灵敏的气流辅助解吸电喷雾电离质谱成像方法，用于获得多种代谢物的空间成像。该技术具有覆盖范围广、灵敏度高、动态范围宽、分析过程快速、组织代谢物成像特异性高等特点。鉴定到1500多种代谢产物，包括胆碱、多胺、氨基酸、肉碱、核苷、核苷酸、氮碱基、有机酸、碳水化合物、胆固醇硫酸盐、胆酸、脂类等。该技术可以在非靶向分析中实现代谢物的空间可视化。代谢物的空间分布与异种移植的大鼠肾、大鼠脑和人食管癌的组织学结构和生物功能具有良好的空间匹配性。这种方法能够全面展示组织中的代谢物分布，并为组织学检查中的结构和功能分子识别，甚至为术中决策提供了一种有洞察力的方法。 结果展示
高灵敏度：含量为pg级的硫苷脂类代谢物在大鼠脑的成像图 宽动态范围：动态范围在103数量级的甜菜碱及其同位素离子在大鼠肾脏的成像图
高特异性：三种m/z非常相近的代谢物 (m/z 369.0229；m/z 369.0998；m/z 369.2297)在大鼠肾脏中具有特异性分布 高异质性：大鼠脑中m/z 808.5143，m/z 369.5557的空间成像图呈现组织结构分布的互补 |
