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AFADESI 空間代謝組
產(chǎn)品介紹
基于氣流輔助解吸電噴霧電離（Air-flow-assisted desorption electrospray ionization，AFADESI）技術(shù)，利用空氣流與傳輸管對帶電液滴進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，傳輸管中的帶電液滴在高速氣流和電壓的作用下進(jìn)一步脫溶劑、富集、離子化，可有效提升檢測的靈敏度。通過掃描生物組織切片，同時(shí)借助Orbitrap質(zhì)譜優(yōu)異的定性和定量能力，對生物組織中的代謝分子的結(jié)構(gòu)及空間分布特征進(jìn)行分析。
產(chǎn)品優(yōu)勢
- 高靈敏度：靈敏度達(dá)pg級，代謝物含量動(dòng)態(tài)范圍跨越3個(gè)數(shù)量級
- 高覆蓋度：檢測超1500個(gè)代謝峰，10+種代謝物類別，70%小分子和30%脂質(zhì)
- 高分辨率：多種分辨率選項(xiàng)，范圍從20~100 μm
- 高通量：可放置8張載玻片，支持整體動(dòng)物大切片成像
- 領(lǐng)先平臺：使用AFADESI結(jié)合Orbitrap系列高分辨質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測
- 數(shù)據(jù)質(zhì)控：率先推出并使用業(yè)內(nèi)目前唯一有文獻(xiàn)支持的空間代謝組質(zhì)控軟件 SMQVP
- 時(shí)空云交付：實(shí)現(xiàn)“零代碼”數(shù)據(jù)分析、低代碼個(gè)性化分析、高分辨率可視化
- 空間多組學(xué)聯(lián)合：提供空間代謝組+空間轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析服務(wù)
產(chǎn)品應(yīng)用
臨床疾病研究：生物標(biāo)志物、疾病機(jī)制、腫瘤研究等；
藥物研究：藥物作用機(jī)制、藥代動(dòng)力、藥物靶點(diǎn)等；
動(dòng)物研究：昆蟲研究、動(dòng)物模型研究等；
植物研究：天然產(chǎn)物研究、抗逆研究、作物改良研究等。
技術(shù)路線
主要流程包括樣本制備、質(zhì)譜檢測以及信息分析三個(gè)部分
技術(shù)參數(shù)
1. 儀器平臺
AFADESI離子源，Thermo Scientific Orbitrap平臺
2. 分析軟件
MassImager Pro、Cardinal 3.2.1 R包
項(xiàng)目執(zhí)行周期
52個(gè)自然日
案例一：空間分辨代謝組學(xué)評價(jià)葛根科兩種植物的藥理特性[1]
研究背景：P. lobata 和P. thomsonii具有相似的藥理功能，但治療效果不同。該研究結(jié)合生物活性分析進(jìn)行空間分辨代謝組學(xué)，以闡明兩種葛根的不同治療效果。
技術(shù)路線：采用氣流輔助解吸電噴霧電離質(zhì)譜成像（AFADESI-MSI）表征了P. lobata 和P. thomsonii代謝物分布的差異。使用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）對差異代謝物進(jìn)行進(jìn)一步的定性和定量分析。通過MTT測定驗(yàn)證了與代謝物差異相關(guān)的生物活性。
主要結(jié)論：部分代謝產(chǎn)物在兩個(gè)物種中表現(xiàn)出韌皮部和木質(zhì)部的互補(bǔ)分布，糖類、維生素和肌苷水平在P. thomsonii韌皮部中較高，但在P. lobata木質(zhì)部中較高。3'-羥基葛根素含量在P. thomsonii木質(zhì)部中較高，但在P. lobata的韌皮部中較高。代謝物的定性和定量分析共揭示了52種關(guān)鍵的差異代謝物。MTT試驗(yàn)表明，大豆黃酮、大豆苷、葛根素、芒柄花苷、染料木苷、刺芒柄花素、3'-羥基葛根素、3'-甲氧基葛根素、葛根素芹菜糖苷、3'-甲氧基大豆苷對H9c2細(xì)胞具有保護(hù)作用，可以抵抗缺氧損傷。P. lobata提取物的保護(hù)效果明顯優(yōu)于P. thomsonii提取物。
圖1 (A)P. lobata 和P. thomsonii中糖類的MSI圖像。(B)P. lobata 和P. thomsonii中異黃酮的MSI圖像
案例二：空間代謝組學(xué)對甲狀腺腫瘤進(jìn)行分子病理學(xué)診斷[2]
研究背景：甲狀腺結(jié)節(jié)可分為良性或惡性腫瘤。目前腫瘤的鑒別診斷在很大程度上依賴于病理學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)。然而，僅僅基于組織學(xué)或細(xì)胞學(xué)模式的形態(tài)學(xué)評估并不一定準(zhǔn)確地檢測出具有相似特征的腫瘤類型。因此需要開發(fā)一種新的病理診斷方法。
技術(shù)路線：樣本包括22例濾泡腺瘤（FA）、5例濾泡狀甲狀腺癌（FTC）、19例經(jīng)典亞型甲狀腺乳頭狀癌（cvPTC）、28例濾泡亞型甲狀腺乳頭狀癌（fvPTC）、2例濾泡性腫瘤以及6例結(jié)節(jié)性甲狀腺腫（NG）。NG是臨床上最常見的良性甲狀腺病變，非常容易識別。除NG外，具有明顯病理特征的樣本被分為發(fā)現(xiàn)集和驗(yàn)證集用于生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)。
主要結(jié)論：基于AFADESI-MSI的原位空間代謝組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了三組用于區(qū)分良性濾泡腺瘤和分化型甲狀腺癌的代謝生物標(biāo)志物。此外，基于65個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)代謝特征的診斷模型支持腫瘤病灶的自動(dòng)預(yù)測。當(dāng)使用12個(gè)獨(dú)立樣本的測試集時(shí)，模型預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)到83.3%。這種診斷策略提供了一種使用小分子生物標(biāo)志物進(jìn)行原位病理檢查的新方法，并為臨床上未確定的甲狀腺腫瘤病例提供了模型診斷。
圖2 區(qū)分良性FA和惡性FTC生物標(biāo)志物的原位可視化圖
參考文獻(xiàn)
[1]Guo N, et al. Spatially resolved metabolomics combined with bioactivity analyses to evaluate the pharmacological properties of two Radix Puerariae species. J Ethnopharmacol. 2023.
[2]Huang L, et al. Molecular Pathological Diagnosis of Thyroid Tumors Using Spatially Resolved Metabolomics. Molecules. 2022.
典型結(jié)果展示
送樣量要求
空間代謝組適用于能夠成形的組織樣本，如動(dòng)物的軟組織（如腦、肝、腎、心、肺、脾、皮膚、胰腺等）、腫瘤組織、植物的軟組織（如根、莖、葉、種子、胚珠等），未經(jīng)過福爾馬林浸泡、HE染色，熒光標(biāo)記等處理的新鮮組織樣本。單個(gè)玻片可檢測樣本面積為5 mm×5 mm ～ 2 cm×4.5 cm，最大可至12.5 cm×8.5 cm（完整的組織樣本，如整只小鼠）。可接收的樣本形式有冷凍組織/切片、包埋組織/切片，更推薦冷凍組織/切片。
Q1：HE切片可以直接進(jìn)行空間代謝組學(xué)檢測嗎？
A1：不建議，HE染色是一種常用的組織切片染色方法，用于觀察組織的形態(tài)學(xué)特征。HE切片會對質(zhì)譜檢測有影響，不適用于直接進(jìn)行空間代謝組學(xué)檢測。
Q2：分辨率如何進(jìn)行選擇？
A2：空間分辨率不一定是越高越好，需要與靈敏度維持平衡的關(guān)系。如小鼠腎臟，肝臟、腦組織等切片尺寸在1cm × 1cm左右，利用100 μm×100 μm 分辨率就可以滿足對關(guān)注的微區(qū)結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖像分析；如果樣本尺寸在5 mm × 5 mm以下，需要更高的分辨率才能獲得足夠的信息。
Q3：推薦什么形式的樣本用于AFADESI空間代謝組學(xué)檢測？
A3：空間代謝組適用于能夠成形的組織樣本，如動(dòng)物的軟組織（如腦、肝、腎、心、肺、脾、皮膚、胰腺等）、腫瘤組織，未經(jīng)過福爾馬林浸泡、HE染色，熒光標(biāo)記等處理的新鮮組織樣本。可接收的樣本形式有冷凍組織/切片、包埋組織/切片，更推薦冷凍組織/切片。
