亚洲首台timsTOF fleX MALDI-2质谱系统近日在香港浸会大学环境与生物分析国家重点实验室顺利安装。这是继2016年5月，环境与生物分析国家重点实验室成功安装布鲁克亚太区第一台rapifleX MALDI Tissuetyper质谱成像系统后，在MALDI质谱成像系统上的又一次重要的设备更新。
蔡宗苇教授领导的环境与生物分析国家重点实验室主要有三大研究方向，一是持久性有机污染物环境行为的分析和研究，包括迁移、变异、降解等；二是持久性有机污染物相关的人体健康疾病等研究；三是质谱方面的分析方法开发和分析仪器开发。环境与生物分析国家重点实验室是香港浸会大学唯一的一个中国科技部批设的国家重点实验室，结合其在持久性有机污染物（POPs）分析方面的多年研究经验和良好基础，通过与生物科学、环境科学和材料科学等交叉与渗透，建立以蛋白质组学、代谢组学、生物传感和生物成像为重点的生物分析平台，瞄准POPs环境与健康研究的国家需求和学科前沿，提出环境和生物体中POPs的分析测试新原理，建立分析测试新方法、新技术，研制新型检测仪器或装置，为提高国家环境品质和健康水准，以及履行国际公约提供重要的科学和技术支撑。
蔡教授在近日分析测试百科网的采访中提到：“环境与生物分析国家重点实验室是一个以质谱分析为主的实验室，近几年的研究方向除了蛋白质组学、代谢组学等多组学研究以外，更关注于开发质谱成像技术应用，特别是将质谱成像相关技术应用于环境污染和毒理研究。我们的研究对象，既包括污染物的相关生物标志物代谢分析，也包括生物体内的内源性代谢物成像分析。开展了一系列对疾病、尤其是污染物引发的疾病和人体健康的研究。此外，课题组还开发了一些创新的质谱成像方法，研究如3D细胞球里的污染物分布和空间分布；污染物在3D细胞里所引起的毒性，造成的生物标志物变化等。”
此次装机的timsTOF fleX MALDI-2，除了提供了两种独特技术的组合 —— 捕集离子淌度技术（TIMS）用于增强离子分离，和平行积累连续碎裂技术（PASEF）用于提高离子利用效率和数据采集速度以外，其配置的创新的激光后电离MALDI-2技术还为小分子检测提供更高的灵敏度和可检测传统方法不能离子化的成分。在这套强悍配置的仪器上，蔡教授有几大期待：
首先，希望其在进行蛋白质组学研究时具有更高的灵敏度，因为PASEF的离子利用率极高并配置了nanospray源。
其次，开展离子淌度的分析。蔡教授表示：“我本人尚未体验过离子淌度，但我非常喜欢这项重要的质谱三维分离技术。期待它能帮我开展许多以前无法实现的质谱分析，特别是同分异构体的分析，其中包括有机物、生物标志物、脂质，比如很多脂质有支链、直链、开链的差别，今后预期可以区分它们。还希望借助离子淌度开展一些基础性研究，特别是尚未报道过的特殊的脂质，它们也许是人类健康所需，也可能是生物体中最重要的生物标志物。”
第三，最期待的是开展更好的质谱成像工作。比如对于脂质的成像，2个激光预期可获得更好的灵敏度，而数百个脂质中的同分异构体可以用离子淌度分离。更重要的是MALDI-2的成像分辨率更高。据文献报道[1]，透射模式t-MALDI-MSI的空间分辨率可达到1μm或更小，这种无标记方法可以表征（亚）细胞水平上的组织和细胞中化合物的空间分布。但是，该技术的主要局限是小像素尺寸下离子丰度会降低。MALDI-2是一种能提高脂质和代谢物离子丰度并扩大化学覆盖范围的有效方法。将两种技术结合，应用于组织和细胞的脂质检测，可以实现高空间分辨和高通量的质谱成像分析。
在应用方面，蔡教授希望timsTOF fleX MALDI-2在小分子的质谱成像方面发挥更大的威力，包括小分子生物标志物、内源性代谢物、脂质等。蛋白的质谱成像分析一直非常困难，需在组织上进行，选择抗体后再酶解分析。“分析一个丰度非常高的蛋白当然没有问题，但是经常是没有意义。真实的需求是要分析在组织中几千个蛋白中、低丰度的、有意义的那些蛋白。我很期待新的仪器能够开展一些蛋白的成像分析，可借助布鲁克或其它公司开发的软件计算分析。”
参考文献：
1.Transmission-mode MALDI-2 mass spectrometry imaging of cells and tissues at subcellular resolution. M. Niehaus, et al. Nature Methods，volume 16, pages925–931(2019).
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