挑戰高分子量蛋白——MALDI質譜分子成像技術

在對組織或生物體進行成像，分析小分子構成的時候，有一個“攔路虎”總是阻礙實驗的進程，那就是多肽，這些多肽體積十分大，要想對它們進行分子成像幾乎是不可能的，比如，想要研究腫瘤邊緣的分子微環境，如果直接成像是不可能獲得清晰圖像的。

來自范德堡大學的質譜方法專家Richard Caprioli博士因此發明了基質輔助激光解吸電離（MALDI）質譜分子成像技術，這項技術不局限于特異的一種或者幾種蛋白質分子，它可在組織切片中找到每一種蛋白質分子，并提供這些蛋白質分子在組織中的空間分布的精確信息，而事先無需知道所檢測蛋白的信息。同時，可對這些蛋白質分子含量進行相對定量。

MALDI質譜分子成像是在專門的質譜成像軟件控制下，使用一臺通過測定質荷比來分析生物分子的標準分子量的質譜儀來完成的。被用來研究的組織首先經過冰凍切片來獲得極薄的組織片，接著用基質封閉組織切片并將切片置入質譜儀的靶上。通過計算機屏幕觀察樣品，利用MALDI系統的質譜成像軟件，選擇擬成像部分，首先定義圖像的尺寸，根據尺寸大小將圖像均分為若干點組成的二維點陣，來確定激光點轟擊的間距。激光束通過這個光柵圖案照射到靶盤上的組織切片，軟件控制開始采集質譜數據，在質譜儀中，激光束對組織切片進行連續的掃描，組織樣品在激光束的激發下釋放出的分子被質譜儀所鑒定從而獲得樣品上每個點的質荷比（m/z）信息，然后將各個點的分子量信息轉化為照片上的像素點。在每個點上，所有質譜數據經平均化處理獲得一幅代表該區域內化合物分布情況的完整質譜圖。儀器逐步采集組織切片的質譜數據，最后得到具有空間信息的整套組織切片的質譜數據。這樣就可以完成對組織樣品的“分子成像”。設定m/z的范圍，即可確定該組織區域所含生物分子的種類，并選定峰高或者峰面積來代表生物分子的相對豐度。圖像中的彩色斑點代表化合物的定位，每個斑點顏色的深淺與激光在每一個點或像素上檢測到的信號大小相關。

通過增加單位面積上轟擊的激光點數量和像素，研究人員可以獲得更多的樣品信息，例如，采用4000像素比200像素能夠得到更好的樣品圖像。質譜分子成像技術是一種半定量或相對定量技術，圖像上顏色深的部分表明有更多的生物分子聚集在組織的這個部分，然而，不可能據此確定生物分子在組織的不同部位的實際絕對含量。選擇組織圖像上的任意一個斑點，圖像都能夠給出一個質譜譜圖或者離子譜圖，代表在組織的該部位存在這種生物分子，然后,與做指紋圖譜類似，像做指紋圖譜那樣，將樣品的離子譜圖與已知標準品進行對照，分析差異，從而進行生物標志物的發現和藥物作用的監控。