【摘要】 解吸电喷雾电离(DESI)质谱成像是应用最广泛的环境电离质谱技术，已广泛用于组织成像DESI-MS成像已成功用于分析生物组织切片

质谱(MS)成像是直接从组织样品中研究分子物种空间分布的有力工具。基质辅助激光解吸/电离(MALDI)是应用最广泛的MS成像技术，已被广泛用于生物组织切片的代谢物、脂质和蛋白质的成像和表征。环境电离质谱技术越来越多地用于生物组织成像，因为它们允许在开放环境中以最小的样品制备要求进行分析，这对临床应用具有吸引力。

 

例如，解吸电喷雾电离(DESI)质谱成像是应用最广泛的环境电离质谱技术，已广泛用于组织成像DESI-MS成像已成功用于分析生物组织切片，可有效解吸和电离脂质和代谢物，用于诊断癌症，包括乳腺癌、卵巢癌、脑癌和其他癌症虽然DESI-MS通常用于小分子分析，但也有一些研究描述了DESI-MS对非生物底物蛋白质分析的优化。例如，DESI-MS最近被用于从平面表面解吸天然构象的膜蛋白然而，大生物分子的低效率解吸和复杂组织基质产生的化学噪声阻碍了DESI-MS直接从生物组织切片中检测蛋白质。

 

近年来，环境电离质谱利用液相萃取技术，如纳米喷雾解吸电喷雾电离(纳米desi)、液相萃取表面分析(LESA)、液相微结表面采样探针(LMJ-SSP)等被应用于生物组织切片的蛋白质成像。在后两项研究中，通过将离子迁移率分离整合到工作流程中，增强了蛋白质分析，从而允许蛋白质离子的选择性传递并降低了质谱中的化学噪声。Kyana Y. Garza等人[1]描述了用于蛋白质分析的DESI- ms成像的优化，以及DESI与高场不对称波形离子迁移率(FAIMS)设备的进一步耦合，用于生物组织切片的蛋白质成像，表明该方法可用于各种生物医学应用的自上而下的蛋白质组学研究。

 

图1 小鼠肾组织切片具有代表性的正离子模式DESI质谱

 

图2 经FAIMS优化后的小鼠脑组织切片代表性蛋白DESI质谱。

 

DESI-MS对载玻片蛋白标准品的解吸取决于喷雾角度和喷雾到表面的距离。因此，通过调整角度、喷雾到样品的距离和样品到进口的距离分别为55°、3.5 mm和2.5 mm，对用于蛋白质检测的DESI喷雾参数进行了优化。通过改善m/z 938.117的总离子丰度来评估其性能，该蛋白后来被鉴定为具有天冬酰胺到赖氨酸取代的α -球蛋白蛋白形式。虽然在不同的喷雾到样品和样品到入口的距离下可以检测到小鼠肾组织中的蛋白质离子，但在55°以外的喷雾角度下，在S/N = 3以上无法检测到蛋白质，这表明蛋白质的解吸和检测更依赖于喷雾角度而不是其他源参数。

 

在这些优化参数下，检测到的α球蛋白蛋白的S/N = 27.9(平均N = 3个组织切片，N = 3条线/条组织切片，N = 20条质谱/条线)，以及其他10种不同的蛋白(图1d)。DESI-MS对玻片蛋白标准品的解吸取决于喷雾角度和喷雾到表面的距离。因此，通过调整角度、喷雾到样品的距离和样品到进口的距离分别为55°、3.5 mm和2.5 mm，对用于蛋白质检测的DESI喷雾参数进行了优化。通过改善m/z 938.117的总离子丰度来评估其性能，该蛋白后来被鉴定为具有天冬酰胺到赖氨酸取代的α -球蛋白蛋白形式。

 

虽然在不同的喷雾到样品和样品到入口的距离下可以检测到小鼠肾组织中的蛋白质离子，但在55°以外的喷雾角度下，在S/N = 3以上无法检测到蛋白质，这表明蛋白质的解吸和检测更依赖于喷雾角度而不是其他源参数。在这些优化的参数下，检测到的α球蛋白蛋白的S/N = 27.9(平均N = 3个组织切片，N = 3条细胞系/条细胞系，N = 20个质谱/条细胞系)，以及其他10种不同的蛋白(图1d)。

 

采用优化后的DESI-FAIMS-MS参数对小鼠肾脏、小鼠脑、人卵巢和乳腺组织样品进行成像，分别检测到11、16、14和16种蛋白质形态。DESI-MS检测到的蛋白质种类鉴定采用自上而下的紫外光解离(UVPD)和碰撞诱导解离(CID)，以及自下而上的CID和自上而下的UVPD使用组织提取物。研究结果表明，DESI-MS成像适用于分析生物组织切片内蛋白质的分布。

 

[1]. Garza, K. Y.;  Feider, C. L.;  Klein, D. R.;  Rosenberg, J. A.;  Brodbelt, J. S.; Eberlin, L. S., Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry Imaging of Proteins Directly from Biological Tissue Sections. Anal. Chem. 2018, 90 (13), 7785-7789.

 

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