在药物的发现和开发过程中，了解药物及其代谢物的分布至关重要。药物化合物要发挥其预期作用，必须在靶部位达到生物受体；但药物化合物或代谢物在组织中不受预期的积累会导致强烈的毒理学效应，因此在血浆中测定的化合物或代谢物水平往往不能准确代表其在器官或器官亚室中存在的水平。
另外，传统方法缺乏一定的空间信息(组织提取、液质检测)或特异性导致无法从化合物及其代谢产物中分辨出母体药物(全身放射自显像)；所以质谱成像(MSI)作为一种对组织内药物和代谢物敏感且无标记的方法，将会成为定位分子在生物组织分布的强大工具。
在2004年，DESI-MSI（解吸电喷雾电离-质谱成像）首次被报道用于组织中生物分析物的成像。DESI电离过程是在大气压下进行，将DESI喷雾溶剂连接于毛细管，施加一定的高电压，在氮气的辅助下形成带电喷雾液滴，轰击样品表面，使得带电溶剂与待分析物同时发生解析和电离，离子沿着传输毛细管进入质谱，进而完成化合物的检测。
药物定位及定量
Ramin Vismeh等利用DESI MS对大鼠脑内的氯氮平分布进行定位，在药物分布的区域添加内标以校正基质效应，根据标准曲线计算大鼠脑组织中的氯氮平总含量，随后将该组织进行提取处理并用LC-MS/MS做定量分析。在该实验中DESI MS定量方法操作简单，无需复杂的样品前处理。
图1. DESI MS对大鼠脑组织中氯氮平进行定位及定量分析的实验过程。
图2. 氯氮平及内源性脂质在大鼠脑内的分布。
通过DESI成像对不同大鼠脑组织中氯氮平进行准确定位，根据氯氮平的分布区域，相应地将内标添加到该区域，通过标准曲线得到该区域的药物总含量。
图3.DESI-MS与LC-MS/MS线性及定量结果差异比较。
在用DESI MS进行定量分析的实验中，采用内标进行校正后动态范围至少可以达到3个数量级，其中QC样品测定浓度偏差在5%以内，与LC-MS/MS定量结果偏差为9%。
药物及其代谢物分布
在药物发和临床前试验中，常出现由于给予治疗而导致组织和细胞中脂质沉积的问题。所以更深入地了解因药物剂量引起的脂质变化，将有助于更好地选择用于临床前试验的化合物。例如：已知口服胺碘酮可引起包括肺在内的多个器官的脂质沉积，因此推测胺碘酮处理的肺组织中可检测到相关脂质di-22:6-BMP。
使用MSI分析，气溶胶暴露24小时后，从动物肺切片中观察到与分子di-22:6-BMP相对应的质量，信号定位于主要气道周围区域；表征胺碘酮、代谢产物M11以及与脂质沉积相关的di-22:6-BMP在肺组织的分布，发现吸入胺碘酮后肺组织有明显的药物性脂质沉积，且该区域与药物及其代谢物分布一致。在胺碘酮最后一次暴露后的第7天恢复到内源性水平，表明解决了由药物引起的轻度脂质病。
图4.大鼠肺切片中胺碘酮、代谢产物M11以及脂质di-22:6-BMP的分布。
DESI样品制备流程非常简单，将生物组织样品做冰冻切片即可，且对同一个切片可以重复分析，将正负离子模式下的信号进行重叠，来反映化合物在同一组织的分布情况。有些样本由于容量或稳定性的原因，无法收集额外的连续切片，因此对同一个切片重复分析对珍贵或脆弱的样本(如肺)尤其重要。
综上所述，在众多质谱成像手段中，解吸电喷雾电离(DESI)质谱成像因其无标记、高特异性、高灵敏度、高通量以及不需要复杂样品制备等优势，被广泛应用于药物及其代谢产物和内源性化合物的直接分析，为药物靶器官（或靶组织）的确定提供了有力工具。
首页
