新技术帮助解决肿瘤研究难题

　　

生物通报道：来自范德堡大学（Vanderbilt University）质谱研究中心的研究人员为了检测肿瘤边缘的分子微环境，发现这一特定区域的特征，采用了系列方法，克服了困难，最终获得了肿瘤边缘的清晰成像。

领导这一研究的是范德堡大学质谱研究中心主任，生物化学教授Richard Caprioli博士，这位科学家是质谱方法研究的专家，他曾于1997年首先提出基质辅助激光解吸电离（MALDI）质谱分子成像技术，这项技术不局限于特异的一种或者几种蛋白质分子，它可在组织切片中找到每一种蛋白质分子，并提供这些蛋白质分子在组织中的空间分布的精确信息，而事先无需知道所检测蛋白的信息，同时可对这些蛋白质分子含量进行相对定量。

之后Richard Caprioli研究组还曾提出了如何应用质谱成像术来获得正常脑组织切片和病变脑组织切片的“分子图像”，这种新技术给科学家们提供了识别细胞和组织中的蛋白质的新方法，从而使得研究在疾病发生发展过程中蛋白质的作用变得更加容易，研究成果公布在《Nature Medicine》。

Richard Caprioli研究组想要对肿瘤边缘的一些小分子量的分子进行成像，但是其中的多肽妨碍了这项研究的进展，这些多肽体积十分大，要想跃过它们，对分子成像几乎是不可能的。

为了解决这一问题，Richard Caprioli等人采用了MALDI质谱分子成像技术，他们将人类肾细胞透明细胞癌（clear cell carcinoma）样品放到MALDI靶板（Target plate）上，利用一个结晶体，有机基质物质，通过MALDI激光离散成像这一组织，阅读，移动平板后再重复。

MALDI质谱分子成像技术是通过将MALDI质谱离子扫描技术与专业图像处理软件结合，直接分析生物组织切片，产生任意指定质荷比（m/z）化合物的二维离子密度图，对组织中化合物的组成、相对丰度及分布情况进行高通量、全面、快速的分析，可通过所获得的潜在的生物标志物的空间分布以及目标组织中候选药物的分布信息，来进行生物标志物的发现和化合物的监控，用于组织病理特征、疾病诊断、药物疗效及发现生物标志物等。

利用这种方法，Caprioli研究组成功的在人类肾癌样品中发现了，一组只存在于肿瘤组织学边缘的蛋白，这为解释这些肿瘤为什么能够在手术之后，迅速复发提供了一个分子线索。Caprioli表示，“这些肿瘤微环境不正常，有利于癌症侵袭。”

（生物通：万纹）

附：

MALDI质谱分子成像技术原理

MALDI 质谱分子成像是在专门的质谱成像软件控制下，使用一台通过测定质荷比来分析生物分子的标准分子量的质谱仪来完成的。

被用来研究的组织首先经过冰冻切片来获得极薄的组织片，接着用基质封闭组织切片并将切片置入质谱仪的靶上。通过计算机屏幕观察样品，利用MALDI 系统的质谱成像软件，选择拟成像部分，首先定义图像的尺寸，根据尺寸大小将图像均分为若干点组成的二维点阵，来确定激光点轰击的间距。激光束通过这个光栅图案照射到靶盘上的组织切片，软件控制开始采集质谱数据，在质谱仪中，激光束对组织切片进行连续的扫描，组织样品在激光束的激发下释放出的分子被质谱仪所鉴定从而获得样品上每个点的质荷比（m/ z）信息，然后将各个点的分子量信息转化为照片上的像素点。在每个点上，所有质谱数据经平均化处理获得一幅代表该区域内化合物分布情况的完整质谱图。仪器逐步采集组织切片的质谱数据，最后得到具有空间信息的整套组织切片的质谱数据。这样就可以完成对组织样品的“分子成像”。

设定m/ z 的范围，即可确定该组织区域所含生物分子的种类，并选定峰高或者峰面积来代表生物分子的相对丰度。图像中的彩色斑点代表化合物的定位，每个斑点颜色的深浅与激光在每一个点或像素上检测到的信号大小相关。通过增加单位面积上轰击的激光点数量和像素，研究人员可以获得更多的样品信息，例如采用4000 像素比200 像素能够得到更好的样品图像。质谱分子成像技术是一种半定量或相对定量技术，图像上颜色深的部分表明有更多的生物分子聚集在组织的这个部分。然而，不可能据此确定生物分子在组织的不同部位的实际绝对含量。选择组织图像上的任意一个斑点，图像都能够给出一个质谱谱图或者离子谱图，代表在组织的该部位存在这种生物分子，然后与做指纹图谱类似，像做指纹图谱那样，将样品的离子谱图与已知标准品进行对照，分析差异，从而进行生物标志物的发现和药物作用的监控。