空间代谢组学(Spatial Metabolomics)是基于质谱成像技术对样本进行代谢组学分析的方法,能够将代谢组学中样本代谢物的种类、含量信息,进一步扩展到空间水平上,实现从定性、定量、定位三个维度分析生物代谢过程的差异变化。
大气压扫描微探针基质辅助激光解吸电离质谱成像检测,利用基质辅助激光解吸电离技术(Minority Adoption Leadership Development Institute, MALDI)在常压到中压的操作环境中直接扫描生物样品成像,然后通过质谱仪测定离子的质荷比(m/z)来分析生物分子的标准分子质量,并结合专门的质谱成像软件辅助产生分子图像。该技术不仅可以对样本中代谢物的构成组成、相对含量进行无标记检测,还可以分析代谢物在样本中的特异性空间分布信息。因此在临床医学、分子生物学、植物学、动物学等领域具有重大的应用前景。
▶ 样本类型
动物样本:肿瘤组织,不同器官如心、肝、脑、肺等
植物样本:整株植物,或者根、茎、叶、种子等
昆虫样本:整只昆虫,昆虫器官等
组织切片:常规载玻片
▶ 样本准备指南
● 临床、动物、植物、昆虫样本等样本类型都能够进行空间代谢组学检测。可以直接将完整样本寄送来由我们负责切片,或者也可以提供制备后的样本切片。
● 注意样本不能经过福尔马林浸泡、H&E染色、荧光标记等处理。
● 生物组织样本可以为冷冻样本或新鲜生物组织样本。新鲜样本建议干冰-正己烷浴速冻后,以铝箔或冷冻保存管(如50ml离心管)在-80℃进行保存。寄送时建议选择加厚的泡沫箱,使用足量干冰寄送,保证样本全部埋在干冰当中,上下都有干冰覆盖。
● 植物样本可以为整株带土新鲜样本,或是取下的植物器官,如根、茎、叶、花等,可以依据样本情况选择常温、冰袋或干冰寄送。
● 常规样本检测面积约在1cm2以内,如果超过该面积范围,请先联系驻地销售经理。
▶ 生物学重复
样本数量:植物和微生物n≥5,动物样本n≥3,临床样本n≥5,所有重复样本独立分析
- 生命科学:物质在组织中的空间分布可视化
- 临床医学:分析肿瘤、心血管疾病、代谢类等疾病发生规律,寻找生物标志物
- 药物研发:分子机制,精确定位药物在组织内的分布
- 农业、环境、植物病害及肠道微生物相关的研究领域
▶ 利用AP - SMALDI质谱成像揭示玉米中黄曲霉毒素B1和植物防御代谢物的空间分布
研究对象: 玉米
期刊: The Plant Journal
影响因子: 7.091
发表时间: 2021年
▶ 研究背景
黄曲霉毒素B1(AFB1),是由黄曲霉和寄生曲霉产生的最有效和最丰富的次生代谢产物。目前的研究对玉米受黄曲霉感染时,植物组织代谢物变化,毒素的吸收和分布了解有限。本实验通过AP-SMALDI MSI,分析AFB1对健康玉米植株初级和次级代谢的生物转化、定位和后续影响。高空间分辨率(5µm)提供了AFB1在根细胞中的精细定位,以及由AFB1积累在不同器官和组织中诱导的玉米代谢变化。根据非靶向代谢组学研究,根系花青素生物合成和叶绿素代谢受AFB1积累的干扰最大,可能与细胞分裂素途径受到抑制有关。
▶ 研究思路
▶ 文献分享
ighetti, L., Bhandari, D.R., Rolli, E., Tortorella, S., Bruni, R., Dall’Asta, C. and Spengler, B. , Unveiling the spatial distribution of aflatoxin B1 and plant defense metabolites in maize using AP-SMALDI mass spectrometry imaging. Plant J, 106: 185-199 (2021)