鼠脑胶质瘤蛋白质及代谢物的超高分辨MALDI质谱成像

组织切片在MALDI成像、LCM切割和蛋白提取酶切后，基于自下而上（Bottom-up）的方式，经LC-MS/MS进行对蛋白进行鉴定。从FTICR MSI采集的健康和肿瘤区域数据中提取出平均谱图。将FTICR MSI测定的蛋白质离子的精确质量和同位素分布与LC-MS/MS法测定的蛋白质的理论质量和同位素分布进行同区域间的比较。所有蛋白质离子的比对都基于较高的质量精度，<10ppm，以及实验和理论同位素分布之间的高相关性（在Matlab中执行，相关系数r≥0.95）。通过MALDI MSI检测的，同时考虑由于PTMs（单甲基化，二甲基化，三甲基化，组蛋白乙酰化），化学修饰（单和双氧化，二硫键和脱酰胺化），以及加合物（Na+，K+，基质加合物）可能导致的质量偏移。

MALDI-FTICR MSI数据与LCM-LC-MS/MS结果进行比对，分析结果的一致性突出了MALDI MSI研究中与癌症相关的其他蛋白质。鉴定了胸腺素β4（m/z 4964.3）和胸腺素β10（m/z 4937.3），胸腺素β4的表达被认为是抗胶质瘤治疗的一个新的分子靶点，而胸腺素β10参与了肿瘤细胞胃动素的调控，因此被认为与多种肿瘤的侵袭和转移有关。还鉴定了许多核糖体蛋白质，小亚基和大亚基（40s和60s）的核糖体蛋白质在许多不同的癌症中都有较高水平的表达，包括胶质瘤和其他脑肿瘤。

肿瘤细胞新陈代谢的变化是癌症的标志。基于LCM-LC-MS/MS蛋白质组学分析揭示了一些蛋白质参与代谢途径，表现出不同的表达水平。已鉴定的蛋白质的作用通过PANTHER分类系统追溯到特定的途径。这些蛋白质是参与谷氨酰胺合成过程和 TCA 循环的酶。

应用MALDI-FTICR MSI对代谢物进行成像，在正离子模式下检测神经递质和氨基代谢物，负离子模式下检测腺苷酸和TCA循环中间体。脑组织中肿瘤区域和健康区域的比较证实了涉及许多不同代谢途径的代谢物的差异调节，并与生物合成底物产量的增加促进增殖相一致。如通过MALDI-FTICR MSI检测到葡萄糖-6-磷酸/果糖-6-磷酸酯（结构异构，质量难以区分）信号的增加与糖酵解葡萄糖摄取量的增加一致。葡萄糖-6-磷酸可以转化为3-磷酸甘油酸，然后通过两个步骤转化为甘氨酸: 两者都在肿瘤中较高的水平被发现。

MALDI-FTICR MSI具有超高的分辨率和质量精度，而MALDI-TOF MSI具有更高的采集速度和质量范围。我们可以根据实际需求选择合适的仪器。