大鼠脊髓损伤模型中脂质分布和变化MALDI成像分析

基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)具有软电离性质,可以得到单电荷离子的简洁谱图,是分析生物分子的有力工具。基质辅助激光解吸电离质谱成像(MALDI-MSI)技术为生物分析提供了一种同时成像多种化合物的原位可视化工具。本团队前期发展了一种新型基质(E)-丙基-α-氰-4-羟基肉桂酸盐(CHCA-C3),其适用于分析疏水性蛋白和多肽。本工作将CHCA-C3用于大鼠脊髓损伤(SCI)模型中脂质的检测,对原发性脊髓损伤和继发性脊髓损伤后脊髓中脂质的分布和发生的变化进行原位成像分析。使用CHCA-C3基质,在m/z500~900范围内成功检测出251个质谱峰。通过比对数据库获得25种脂质,发现其中4种脂质在损伤12 h(急性期)、3天(亚急性期)、7天(亚急性期)呈现明显的差异性。利用分区模型(SM)和主成分分析(PCA)对检测出的251个谱峰进行全面分析,发现在SCI的不同阶段,代谢物分布存在明显变化。本研究结果不仅拓展了CHCA-C3基质在MALDI-MSI中的应用,也为了解脊髓损伤发展过程中脂质分子的变化提供了有意义信息。

面向小分子检测的MALDI MS基质研究进展

低分子量化合物的分析与鉴定对于追踪药物分布和探究生物体内不同的代谢途径至关重要.基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI MS)在生物分子分析方面发挥着重要作用,但是传统的有机基质自身电离产生的碎片信号会对小分子检测造成干扰,且基质与样品结晶的不均匀性也严重影响信号的重复性和成像的空间分辨率.为了克服这些问题,研究者们开发了一系列适用于小分子检测的基质.本文介绍了用于小分子检测的MALDI MS基质开发的研究进展,主要包括去质子化基质、改性商业化基质、高分子量有机基质、反应性基质和纳米材料基质,并对新型的MALDI MS基质的适用范围与应用领域进行了总结和展望.

蓖麻内源防御肽的MALDI-MSI方法及溯源应用研究

国际范围内,蓖麻毒素、蓖麻籽粗提物以及蓖麻籽等均为蓖麻毒素信件的潜在来源,屡屡引发公共安全威胁。因此,蓖麻籽产地溯源至关重要。该研究选择高丰度、低毒性的蓖麻内源性防御肽(RCB),系统探讨优化了冷冻切片制备、基质喷雾等条件,首次建立了RCB的基质辅助激光解吸电离-质谱成像(MALDI-MSI)方法。选择四川、山西为中国南北代表性产地,阐述蓖麻籽组织切片中3种RCB(RCB 1、RCB 2、RCB 3)的丰度及空间分布特点。结果表明,3种RCB主要分布在成熟种子的胚乳和胚芽中,两产地来源的蓖麻籽中存在显著的丰度差异。且三维重构空间分布中,RCB在连续组织切片中的定位规律较一致。RCB在非靶向数据分析中均归类于贡献度最高的主成分。该MALDI-MSI方法为蓖麻籽溯源研究提供了安全、可靠的新技术途径。

生物组织质谱成像方法的建立及其在微波辐射后大鼠海马组织的蛋白组分析中的应用

通过探讨影响质谱成像实验的主要因素,建立了优化的基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱的生物组织质谱成像方法。优化的实验条件为：基质为SA;V（乙腈）∶V（水）=1∶1为溶剂,基质浓度20g/L。质谱分析条件：线性正离子模式,激光能量范围为30%~50%,照射200次,采样点间距200μm。将本方法用于高功率微波辐射后大鼠海马的蛋白组分析,获得了正常和微波辐射后大鼠海马组织质谱图像。对照组每张切片获得5902张质谱图,320张组分质谱图像;模型组每张切片获得5993张质谱图,346张质谱图像。自编了数据分析软件计算Hits值分布,Hits值的高低与组分的分布以及量有关系。统计分析表明,差异分子199个,其中上调194个,下调5个。这些差异分子的发现对于明确微波辐射致伤效应和致伤机理的研究具有重要意义。

应用超高分辨质谱成像技术研究脂类分子在小鼠肝组织中的分布

利用基质辅助激光解吸电离-傅里叶变换离子回旋共振质谱仪对磷脂类分子在小鼠肝组织中的分布进行了研究,建立了质谱成像技术检测小鼠肝组织中磷脂类分子分布的分析方法。以7g/Lα-腈基-4-羟基肉桂酸的50%甲醇溶液(含0.2%三氟乙酸)作为基质,采用正离子采集模式,准确鉴定了5类13种磷脂类分子,其分子量主要分布在700～900Da之间,且观察到它们在组织内分布呈现不均匀性。本研究表明,以超高分辨和超高精度的质谱仪开展组织成像研究,不仅可以探究脂类分子在组织中的分布,而且可以直接准确鉴定相关分子,真正实现分子水平上的组织成像。

基质辅助激光解吸电离质谱用于生物组织的质谱成像应用进展

基质辅助激光解吸电离质谱(MALDIMS)用于分析组织切片已成为质谱学的一个新领域。质谱成像技术通过直接对组织切片表面的质谱扫描,可以快速直观地分析组织中的分子,如蛋白质、多肽、药物分子、代谢产物等及其空间分布信息。本工作综述了组织切片的质谱成像原理,方法学和相关应用。

应用磷酸化蛋白质组学方法初步研究喉癌相关基因LCRG1的功能

mRNA差异显示技术克隆的喉癌相关基因LCRG1,对不表达该基因的喉癌细胞系(Hep-2)的生长具有明显抑制作用.软件分析推测,LCRG1可能在细胞信号传导中发挥作用.为进一步地研究LCRG1的功能,应用RT-PCR和平板克隆形成实验证实,经多次传代的Hep-2/LCRG1细胞,仍表达LCRG1,且LCRG1具有显著的抑制细胞增殖的能力.抽提Hep-2/LCRG1和Hep-2/pcDNA3.1(+)细胞系总蛋白质,应用固相pH梯度(IPG)双向凝胶电泳(2DGE),结合抗酪氨酸磷酸化抗体的免疫印迹和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS),鉴定酪氨酸磷酸化的蛋白质.得到了分辨率较高、重复性较好的Hep-2/LCRG1和Hep-2/pcDNA3.1(+)细胞系的总蛋白质双向凝胶电泳图谱;结合免疫印迹反应、软件分析和质谱技术识别并鉴定了13个差异反应的酪氨酸磷酸化的蛋白质.这些蛋白质参与了细胞信号传导和细胞代谢等过程.推测LCRG1可能是通过调节这些蛋白质的酪氨酸磷酸化、去磷酸化状态,参与细胞增殖、代谢和凋亡等过程的调控,而发挥抑瘤作用.这为全面、真实地揭示LCRG1抑瘤作用的分子机理提供了新思路.

基于基质辅助激光解吸-电离质谱的磷脂分析和成像的基质体系与制样方法

由于磷脂在神经传递和生物膜功能方面的重要作用,磷脂分析已成为目前脂质组学研究的热点,而基质辅助激光解吸-电离成像质谱(MALDI-IMS)是磷脂分析和成像的先进技术。针对磷脂特点,优化基质溶液组成并建立合适的基质制样与覆盖方法是最关键的环节。为了建立具有高真空稳定性(稳定存在2h以上)、耐高频率激光辐射、无基质峰干扰、分布均匀且不引起分析物位移、能全面解吸-电离不同结构与浓度的磷脂,并准确表征其空间分布情况的基质体系,不少研究者进行了大量的研究。本工作从基质类型变化出发,综述了近10年来MALDI-IMS用于生物组织磷脂分析和成像的基质体系及制样方法,并对其发展前景进行了展望。

基质辅助激光解析质谱成像技术的样品制备及其应用

基质辅助激光解析质谱成像技术(matrix-assisted laser desorption mass spectrometry imaging,MALDI-MSI)已成为目前蛋白质组学研究中的经典技术。在该技术的成功应用过程中,合适的样品制备方法起着首要和关键的作用。只有将合适的样品制备方法与专业的仪器分析方法结合起来,才能实现对多肽和蛋白质等生物大分子的准确鉴定。MALDI-MSI是一项新的并迅速成熟的技术领域,本文针对MALDI-MSI在多肽和蛋白质中的应用,以哺乳动物组织为例,对MALDI-MSI的成像原理、样品制备及该技术的应用进行介绍。

质谱分子成像技术与应用进展

该文总结了二次离子质谱、基质辅助激光解吸电离质谱和常压敞开式离子化质谱三大类型质谱分子成像(MSI)技术的概况、技术与方法及其应用新进展。MSI技术作为免标记、高覆盖、高灵敏、检测范围广的可视化分析手段,不局限于生物组织或细胞中某种特定分子的检测,可对已知和未知多种分子进行同时成像分析,获得不同分子的空间分布、相对含量及结构信息,实现其分子的定性、定量与定位分析;还可提供不同生理及病理过程中功能分子的动态时空变化信息等。因此,MSI技术成为质谱领域以及分析化学等领域的研究前沿与热点方向之一,并在化学、医学、生命科学、药学和环境科学等领域显示出重大应用前景。此外,MSI技术是单细胞可视化分析和空间分辨代谢组学的强有力分析手段,可从动物或器官组织的整体、微区、单细胞等不同空间尺度,获取具有空间分布特征、时空动态变化的功能分子全景轮廓信息等而备受关注。

阿尔茨海默症脑组织基质辅助激光解吸电离质谱成像分析研究新进展

阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease,AD)是影响全球数百万人并与年龄有关的神经退行性疾病,但确切病因仍不清楚。基质辅助激光解吸电离质谱成像(MALDI MSI)分析技术不仅可进行物质鉴定,而且可对被分析物进行空间分布成像,近年来广泛应用于AD脑组织中淀粉样蛋白和脂质的分布研究,以探索该疾病的机理。本文介绍了基质辅助激光解吸电离质谱成像(MALDI MSI)的原理、方法学以及在AD疾病机制方面的相关研究进展,并对其发展前景进行了展望。

质谱成像在脑神经科学中的应用进展

大脑是人体内功能最复杂、结构最精细的器官。脑内的化学物质种类众多,含量迥异,分布不一,对这些重要分子进行分析表征一直颇具挑战性。质谱成像是一种具有高灵敏、免标记、化学专一性且可同时监测多种分子空间分布的新兴成像技术。质谱成像已广泛应用于神经退行性疾病、中枢神经肿瘤及脑中药代动力学的研究。本文简要介绍了质谱成像方法的基本原理和重要技术进展,并着重讨论了近年来质谱成像在上述脑神经科学领域中的代表性应用。

基于MALDI质谱成像技术分析莲子中代谢物的组织分布

该文建立了一种可对莲子中多种代谢物进行高覆盖分析的基质辅助激光解吸附质谱成像(MALDI-MSI)方法,实现了莲子中生物碱类、黄酮类、氨基酸类、脂肪酸类、有机酸类、胆碱类、磷脂类等多种代谢物的组织原位可视化表征。结果表明,生物碱类代谢物主要分布在莲子胚芽中;黄酮类代谢物主要分布在莲子胚芽和种皮中;氨基酸类代谢物在莲子子叶中的含量显著高于莲子胚中;脂肪酸类代谢物在莲子不同组织中的分布差异很小;胆碱类代谢物在莲子胚芽和莲子子叶底部的含量更高,甘油磷酸胆碱在莲子子叶顶部的含量更高;有机酸类代谢物以及绝大多数磷脂类化合物在莲子子叶中的含量高于莲子胚。该研究为评价莲子药物质量、探究莲子中化合物的时-空代谢网络提供了新的技术支持。

基质辅助激光解吸电离质谱成像技术及其在食品分析中的应用

基质辅助激光解吸电离质谱成像(matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry imaging,MALDI-MSI)技术是一种新型的分析技术,具有无需提取、分离、纯化待测样品,操作简便、灵敏度高等优点,广泛应用于生物、医学等领域。虽然其在食品领域还未建立完善的测定方法,但由于该技术可对食品中的化合物进行空间成像分析,故其在食品领域中也将具有广阔的应用前景。本文在介绍MALDI-MSI技术成像原理的基础上,综述了该技术的样品制备和在食品成分分析中的应用,并对其应用前景进行了展望,以期为MALDI-MSI技术在食品研究中的应用和推广提供借鉴。

基质辅助激光解吸电离质谱成像在指纹分析中的研究进展

基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)是一种高灵敏度、高通量、多组分同时分析的软电离质谱技术,可通过对物质分析实现分子结构的确认及物质分布信息的获取,因此在指纹分析中获得越来越多的关注。本文从条件优化入手,讲述基质优化过程。接着介绍了MALDI-MS成像(MALDI-MSI)在指纹分析领域具体的应用,在形态分析研究方面,总结其与常规显现方法联用对成像效果的影响、对疑难指纹的图像处理;在化学信息分析研究方面,分别从根据质谱信息分析生活习惯/案前活动、指纹遗留时间和个体同一认定对各研究的优点及局限性进行评述,最后为MALDI-MSI在指纹领域未来发展提出展望。

衍生化技术在MALDI质谱成像中的应用进展

近年来,基质辅助激光解吸离子化(matrix-assisted laser desorption ionization,MALDI)质谱成像(mass spectrometry imaging,MSI)技术发展迅速,在很多领域均有广泛应用。质谱成像技术虽然可以同时得到上百个化合物的数据,但是对于低丰度、离子化效率低和易受基质峰干扰的化合物的成像分析仍然极具挑战。为了提高质谱成像中目标分子的信号响应,将原位衍生化方法应用于质谱成像技术中是非常必要的。衍生化方法与质谱成像的结合已成功实现了不同类型目标分析物的成像分析,且均展现了优异的效果。本文综述了样本上原位衍生化方法在MALDI质谱成像中的应用,包括用于含有羧基、氨基、醛基等活性基团的目标分子的衍生化试剂和衍生化反应,以及衍生化的基质选择和试剂的涂覆装置,并展望了衍生化方法结合MALDI质谱成像技术的发展趋势。

靶向造影剂(Gd-DTPA-Granzyme B)的制备

目的:探讨以颗粒酶B为靶向的磁共振造影剂(gadolinium-diethylenetriaminepentaacetic-granzyme B monoclonal antibody,Gd-DTPA-GB mAb)的制备方法及反应条件。方法:采用颗粒酶B单抗制成颗粒酶B靶向造影剂Gd-DTPA-GB mAb;通过基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix assisted laser desorption ionisation time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF-MS)计算其相关参数,采用MTT法检测其细胞毒性,以及免疫组化法判定其免疫活性。结果:MALDI-TOF-MS鉴定结果显示:颗粒酶B单抗的质荷比高峰主要出现在133986.41处,连接Gd-DTPA后高峰主要在139736.06的位置;根据质谱结果计算得每分子抗体可以连接20个左右的Gd3+;MTT法结果显示:Gd、DTPA、Gd-DTPA,以及Gd-DTPA-GB mAb组在浓度逐渐递增的情况下对于细胞活性没有明显影响,且4组间比较差异无统计学意义(P>0.05);免疫组化结果显示:靶向造影剂(1∶175)与阳性对照组(1∶150)比较,具有较高的免疫活性。结论:在体外,本实验室设定的条件能够合成磁共振靶向造影剂Gd-DTPA-GB mAb,而且该造影剂具有良好的免疫活性,无明显细胞毒性。

甘蓝型油菜皖油12种子中含芥酸甘油三酯的空间分布

油菜是重要工业原料芥酸(C22:1)的来源作物,从空间分布的角度解析油菜种子中芥酸积累的机制,为高芥酸油菜育种提供新方法。利用基质辅助激光解吸电离-质谱成像技术,以芥酸含量为26%的甘蓝型油菜皖油12为材料,分析甘油三酯(triacylglycerol, TAG)在种子的外子叶、内子叶及胚轴中的空间分布。结果表明C58、C60和C62类型的TAG主要富集在种子的子叶(包括外子叶和内子叶),而C原子数小于58的TAG则主要富集在胚轴中(除TAG-54:2、TAG-54:3和TAG-56:2~TAG-56:5无分布差异)。分析开花后38 d种子外子叶、内子叶及胚轴中基因FAE1(fatty acid elongase 1)的表达量,发现FAE1在外子叶和内子叶中的表达量分别是胚轴中的约10倍和20倍。结果表明,种子不同部位FAE1表达量的差异是影响含芥酸TAG在种子中分布的主要因素。

基于常压基质辅助激光解吸电离质谱成像技术原位检测三维肿瘤细胞球内代谢小分子

与传统培养的二维肿瘤细胞相比,三维肿瘤细胞球能从多个方面更好地模拟实体瘤的一些特征,如空间结构和药物抗性机理。本研究建立了常压基质辅助激光解吸电离-串联四极杆轨道离子阱质谱法原位检测三维肿瘤细胞球内代谢小分子。利用该方法检测分析了22种内源性代谢小分子在三维细胞球内的空间分布,其中4种涉及三羧酸循环代谢通路的小分子分布于整个细胞球区域,另外18种涉及甘油磷脂合成与降解通路的脂质分子在细胞球内的分布呈多样性。例如,PGP(O-30∶3)和PGP(30∶2)分布于细胞球中心区域;PG(O-36∶1)分布于细胞球外围区域;PE(18∶1/22∶6)分布于整个细胞球区域。区域分割分析表明,细胞球外围区域和中心区域的质谱峰信号强度有显著性差异。该研究可为进一步了解肿瘤模型的微环境以及肿瘤代谢的分子机制提供参考。

MALDI质谱成像的实验教学设计

随着仪器分析技术的进步和高校科研条件的改善,大型仪器已经在高校实验室中得到了进一步的普及。基质辅助激光解吸离子化质谱成像(Matrix assisted laser desorption ionization mass spectrometry imaging, MALDI MSI)技术作为新型的分子原位成像技术,已经被广泛应用于化学、医学、刑侦学等领域中不同类型样本的分析与研究。MALDI MSI虽然应用广泛,但是实验过程繁琐耗时,难以在高校中开展实验教学。为此设计了以磷脂化合物标准品为样本的质谱成像实验,通过简化实验步骤,将复杂的MALDI MSI实验补充到本科生实验教学中,有助于学生了解MALDI MSI的实验原理,掌握MALDI MSI的样本前处理过程和实验数据的采集与处理方法,并使学生了解目前分析领域的新型研究方法和手段,拓宽学生的科研视野。