蔡宗苇团队：质谱成像技术及其在乳腺癌研究中的应用

　　色谱, 2021, 39(6): 578-587

　　DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.10005

　　张梦婷#, 张育露#, 王浩江, 李宁, 李波, 肖虹, 卞伟*, 蔡宗苇

　　乳腺癌是导致妇女因癌症死亡的主要原因之一,它是一种高度异质性疾病,包括几种亚型。目前,早期乳腺癌的死亡率已大大降低,远低于40年前的水平,治愈率为90%,但是面对晚期乳腺癌的治疗和治愈后的复发仍然存在挑战。基于分子亚型的不同,乳腺癌表现出不同的基因表达模式,主要由雌激素受体、孕激素受体和人表皮生长因子受体-2的状态表达情况决定。乳腺癌的早期诊治中需要更精确地评估敏感的生物标记物,在分子水平上对乳腺癌进行精确的诊断和分型,提高乳腺癌的诊断和预后情况,指导分子靶向治疗。

　　质谱成像(MSI)作为一种免标记的分子成像技术,可直接获取药物及其代谢物以及脂质、多肽、蛋白质等内源性代谢物在组织中的分子信息和空间分布信息,在生物、医学等领域表现出良好的应用前景。基于电离方式不同,常见的质谱成像技术可分为基质辅助激光解吸电离质谱成像(MALDI-MSI),解吸电喷雾离子化质谱成像(DESI-MSI)和二次离子质谱成像(SIMS-MSI)。

　　质谱成像分析的一般流程为组织获取、切片制备、质谱电离、图谱获取和数据分析。样品前处理是影响MSI结果的关键步骤,处理方法与待测物性质和样品类型密切相关,正确的样品制备可以保持分子的来源、分布和丰度,获得高质量的信号和足够的空间分辨率。在MALDI-MSI中,基质的选择和喷涂方式同样决定了成像分析的结果。

　　本综述介绍了质谱成像技术中对于不同类型样品的处理及其在乳腺癌不同研究模型的应用进展,为开展乳腺癌的精准诊断和分型提供依据。

　　1 MSI样品处理

　　MSI样品处理的方法与样品类型、待测物自身的性质相关,基本过程包括收集样品、储存、切片、组织预处理、基质喷涂等方面。样品制备对于实验结果的可靠性和可重复性至关重要,显著影响MSI的分辨率、灵敏度和数据的准确性。

　　1.1 小分子

　　1.2 大分子

　　1.3 基质喷涂

　　1.4 石蜡包埋样品的处理

　　2 质谱成像在乳腺癌中的应用

　　乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,发病率在世界范围内呈明显上升趋势。因此,建立早期诊断和有效筛查方法能提高乳腺癌患者的生存率。随着分子生物学的发展,质谱成像技术为肿瘤的研究和诊断提供了新的思路,它是一种研究生物组织或细胞中分子组成及分布的新型分析技术,此方法可在无需标记的前提下同时检测肿瘤组织中多种物质的分布。近年来,研究者们为了更好地探索质谱成像在乳腺癌中的应用,主要分为3种模型来进行研究:以乳腺癌细胞为模型的研究,以乳腺癌动物为模型的研究,以临床肿瘤样本为模型的研究。

　　2.1 细胞模型

　　2.2 动物模型

　　2.3 临床肿瘤样本

　　3 展望

　　乳腺癌作为女性最常见的肿瘤,受到人们广泛的关注,不同亚型的乳腺癌一般具有不同的病情发展和结局,而如何区分不同的亚型一直以来是临床上需要面对的难题。通过质谱成像技术对乳腺癌进行诊断为其提供了新的研究方向,但目前质谱成像并未广泛应用到临床诊断中,仍然处于起步阶段。在实验过程中,样品制备、仪器控制、数据分析等仍然存在一定的改善空间。此外,采集大量样品,开展大范围的实验,才能为乳腺癌的诊断和治疗带来新的突破。