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我國科研團隊發(fā)展高分辨率質(zhì)譜成像新方法 實現(xiàn)單細胞水平脂質(zhì)代謝異質(zhì)性解析
2026年03月26日 13:28:32
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點擊量：5405
近日，中國科學院大連化學物理研究所聯(lián)合廈門大學、深圳先進光源研究院等科研團隊，成功發(fā)展了一種基于單模光纖像傳遞的高空間分辨率質(zhì)譜成像(MSI)新方法。
細胞作為生命活動的基本單位，其內(nèi)部的精細調(diào)控機制一直是生命科學研究的核心前沿。然而，單個細胞尺寸微小，群體內(nèi)部異質(zhì)性顯著，傳統(tǒng)檢測技術(shù)僅能獲取細胞群體的平均組分信息，難以真正揭示單細胞水平的分子特征。這一技術(shù)瓶頸尤其制約著對腫瘤發(fā)生、藥物作用機制等關(guān)鍵生物學過程的深入理解。
近日，中國科學院大連化學物理研究所聯(lián)合廈門大學、深圳先進光源研究院等科研團隊，成功發(fā)展了一種基于單模光纖像傳遞的高空間分辨率質(zhì)譜成像(MSI)新方法。該技術(shù)空間分辨率達到800納米，首次實現(xiàn)在單細胞水平上精準解析藥物誘導(dǎo)細胞凋亡過程中的脂質(zhì)代謝異質(zhì)性。相關(guān)成果以“Single-Mode Fiber Image Relay Mass Spectrometry Imaging Reveals Lipid Heterogeneity during Drug-Induced Apoptosis”為題，發(fā)表于國際權(quán)威期刊《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)。
細胞凋亡的調(diào)控失常是腫瘤發(fā)生的標志性事件之一。多種抗癌藥物通過與細胞膜相互作用觸發(fā)腫瘤細胞凋亡，在此過程中，細胞膜微環(huán)境的變化及代謝重編可通過脂質(zhì)組學進行精確表征。然而，由于單細胞尺寸小且群體內(nèi)部脂質(zhì)組成差異大，傳統(tǒng)液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)技術(shù)難以揭示單細胞水平的脂質(zhì)異質(zhì)性特征，這成為精準解析藥物作用機制的重要障礙。
針對上述挑戰(zhàn)，研究團隊從儀器創(chuàng)制與質(zhì)譜成像方法兩方面提出了系統(tǒng)的解決方案。在儀器創(chuàng)制方面，團隊利用單模光纖對激光模式的過濾特性，結(jié)合自主設(shè)計的像傳遞光學系統(tǒng)，研制了新型高空間分辨率激光解吸電離源。該裝置在保持大于25毫米長工作距離(有效避免光纖污染)的條件下，成功實現(xiàn)了約800納米的空間分辨率。在此基礎(chǔ)上，團隊搭建了反射式飛行時間質(zhì)譜儀，質(zhì)量分辨率超過10000，可滿足鼠腦組織切片及單細胞的高分辨質(zhì)譜成像需求。在質(zhì)譜成像方法方面，團隊將高分辨MSI、細胞形態(tài)學分析與LC-MS技術(shù)深度融合，建立了一套可同時獲取平均組分與單細胞形貌特異性脂質(zhì)數(shù)據(jù)的新方法。這一創(chuàng)新性方法突破了傳統(tǒng)技術(shù)僅能獲取群體平均信息的局限，為單細胞層面的精準分析提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。
應(yīng)用該方法，研究團隊對多種藥物誘導(dǎo)的HeLa與HepG2細胞凋亡過程進行了系統(tǒng)研究。結(jié)果顯示，藥物作用引發(fā)的脂質(zhì)代謝具有明確的劑量與時間依賴性。更為重要的是，團隊在多藥處理模型中構(gòu)建了藥物特異性的單細胞脂質(zhì)指紋圖譜，成功反映了不同藥理機制在脂質(zhì)代謝層面的差異。這一成果為深入理解細胞凋亡調(diào)控機制、精準評估藥物作用效果提供了全新的技術(shù)工具和研究視角。
參考來源： 中科院大連化學物理研究所
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