我们所熟知的代谢组学，用于阐述动植物组织或细胞中含有的代谢物整体含量及其变化规律。但缺少空间维度信息越来越制约研究的深入，现有的代谢组检测无法准确反映组织的动态代谢过程以及代谢网络。
生物组织的复杂性，由多种细胞类型组成，每种细胞类型都有一个异质群体，即每一个细胞都是不同的，不同细胞的代谢也是不同的。
Ian S. Gilmore et al., 2019
因此，开展生物学样本的代谢物成像，将揭示代谢组在组织中的空间分布，对生命科学的研究，具有重要的意义。
Ian S. Gilmore et al., 2019
质谱成像（MSI）技术，是近年来发展起来的一种新的成像技术，具有无需标记，非特异性检测等优势，可检测各类组织或细胞的代谢物和蛋白质分子的空间分布。
空间代谢组学是指利用质谱成像（MSI）结合代谢组学的方法，充分利用质谱成像的准确识别并定位多种代谢物在组织、甚至细胞间的差异性分布的能力，结合代谢组学可对目标微区域组织进行深度代谢组学分析并获得代谢物种类和含量的能力，实现了对生物学样本的代谢物空间分布的检测。（殷志斌等，2021）
Yonghui Dong et al., 2016
得益于质谱仪器成像分辨率和检测灵敏度的提高，空间分辨代谢组学突破了传统代谢组学信息深度不足的缺点，将组学信息拓展到了二维水平，极大地提升了对样品信息的认知。
质谱成像的离子源是关键，按照离子源不同，常将 MSI 分为以下几种：
● 基质辅助激光/解吸电离质谱成像 (MALDI-MSI)
● 二次离子质谱成像（SIMS）
● 解吸电喷雾电离质谱成像（DESI-MSI）
● 激光溅射 - 电 喷 雾 电 离 质 谱 成 像（LA-ESI-MSI）
MALDI-MSI 已成为当前最主流且应用最广泛的一类技术。
二、空间代谢组学应用领域
1. 空间分辨代谢组学在动物组织中的应用：肿瘤等疾病代谢物分布及代谢通路研究；
2. 在新药研发中的应用：药物及其代谢产物在机体中的分布，药物的作用机制研究和药效评价；
3. 空间分辨代谢组学在植物组织中的应用：代谢物在植物中的分布和代谢通路研究。
三、 空间代谢组学检测方法
1. 不同质谱成像离子源分辨率比较
2. 分辨率对空间代谢组检测结果的影响
诺米代谢采用大气压基质辅助激光/解吸电离——(AP)MALDI 做为质谱成像系统，AP-MALDI MSI 技术，能高通量获取检测对象中的物质成分信息（定性或定量），从空间布局维度精准定位目标物质的空间变化，多平面组合后可以通过计算机数据模拟 3 维空间的物质分布，极大延伸了质谱的应用领域，更能发挥质谱在临床检测和生物制药行业中的应用，提供新的筛选或检测工具，弥补现有传统质谱研究的缺陷，比如高通量不足、需要标记物、前处理方法复杂等。
(AP)MALDI 实验或成像流程：
质谱成像系统连接的后端质谱仪分辨率也很重要，比如传统的真空 MALDI-TOF 分辨率线性模式分辨率仅几千，在下图实例中，三种完全不同的肽是无法区分开的。反射模式虽然有 2～4 万的分辨率，但由于飞行距离变长，离子动能损失，灵敏度会大大降低。而我们通过高分辨质谱成像图可以根据空间分布认识到这三种肽可能具有完全不同的生理功能，因此能够避免产生认知谬误。
诺米代谢采用 Thermo ScientificTM Q ExactiveTM 质谱仪，将充分利用该质谱仪的高分辨率优势，实现了 (AP)MALDI + Thermo ScientificTM Q ExactiveTM 的强强联合！
四、空间代谢组学实验方法
诺米代谢提供一站式空间代谢组研究解决方案，检测流程如下：
五、空间代谢组学成像结果
六、诺米代谢优势
1. 平台优势
诺米代谢采用的 AP-MALDI 离子源，是对 MALDI 离子源的升级。AP-MALDI 离子源相较于 MALDI 离子源，有如下优势：
AP-MALDI 优势特点
● 空间分辨率 5 μm 以下；
● 兼容性出色，连接各大质谱厂家各型液质；
● 轻便小巧、与 ESI 源便捷切换（5 分钟）；
● 性价比超高、激光长寿命（5-10 年）；
● 少碎片离子；
● 允许挥发性基质的使用；
● 允许二级离子扫描成像。
AP-MALDI 离子源与其它离子源比对优势：
质谱成像的样本制备环节，需要进行基质喷涂，基质喷涂的质量，将对实验的质量产生较大的影响。我们将诺米代谢的基质喷涂仪喷涂效果进行了对比，可使分析物免于迁移、发散、错位。
质谱仪采用 Thermo ScientificTM Q ExactiveTM 质谱仪，组合型四极杆 Orbitrap 质谱仪提供的灵敏度、选择性、灵活性和易用性为目标和非目标化合物的筛查、定量、鉴定和确认设定了标准。可更为准确高效的进行物质的定性和定量。诺米代谢为 CMA 认证企业，Thermo ScientificTM Q ExactiveTM 质谱仪已经过 3Q 认证。
2. 项目经验
诺米代谢已完成包括动物组织、肿瘤样本、植物叶片等各类项目，积累了丰富的项目经验。
3. 数据库优势
第一家提供多种权威数据库注释，全面解析检测到的物质，强大的 BioDeepDB 自建数据库，融合了 MoNA、METLIN、HMDB、LipidSearch 数据库，实现超高量物质种类的鉴定。
4. 服务优势
(1) 诺米代谢提供一站式空间代谢组研究解决方案，服务内容包括从样本制备、质谱成像和数据处理等各环节；提供售前实验方案设计和售后技术答疑等服务；
(2) 知识产权 30 余项；
(3) CMA 资质认证。
七、 空间代谢组学案例分析
1）卵菌在侵染硅藻后的硅藻生物碱合成
The oomycete Lagenisma coscinodisci hijacks host alkaloid synthesis during infection of a marine diatomNATURE COMMUNICATIONS
作者单位：德国马克斯普朗克化学生态学研究所
发表时间：2019 年
技术路线：
质谱成像结果：
2）苜蓿在盐胁迫下的基于 AP-MALDI 的空间代谢组研究
AP-MALDI Mass Spectrometry Imaging of Metabolites Involved in Salt Stress in Medicago truncatulaFrontiers in Plant Science
作者单位：威斯康星大学麦迪逊分校
发表时间：2018 年
技术路线：
比较 AP-MALDI 和 MALDI 平台中检测到的图像和物质数量：
关于诺米代谢
苏州帕诺米克生物医药科技有限公司（简称：诺米代谢）于 2013 年在苏州工业园区成立，是中国最早成立、规模最大的代谢组学公司之一，致力于打造临床质谱和代谢组学全方案提供商。业务板块包括组学技术服务、临床质谱、组学临床产品与大数据平台。公司为客户提供更快更精准的代谢组学检测服务及产品。
基于自身完整的样品预处理平台、高分辨率质谱平台、海量代谢物库与核心匹配算法、及自主知识产权的云数据分析系统 BioDeepTM，诺米代谢已为国内外 400 余家科研院所、300 余家三甲医院以及食品与制药企业提供全面、专业的代谢组学服务。服务项目囊括非靶向代谢组学、靶向代谢组学、全靶、脂质组学、风味组学、空间及单细胞代谢组学，应用领域包括农业、环境、肿瘤、心血管疾病、代谢类疾病及肠道微生物相关的研究领域，覆盖 80 余项细分检测分析服务内容，为客户提供个性化的代谢组学科研及临床解决方案。
诺米代谢在苏州、南京、南昌和成都的实验室共运行 60 余台进口质谱设备，覆盖代谢组、蛋白质组检测等领域。在临床质谱及组学临床方面，诺米代谢有多个创新产品研发管线，涵盖心脑血管疾病与肠道微生物方向的应用。
公司已获得元生创投、薄荷天使及沃生投资等行业知名基金的多轮投资，并取得科技领军企业、CMA 认证企业、高新技术企业、江苏省民营科技企业、ISO-9001 质量管理体系认证等资质，知识产权 30 余项，临床注册产品近 20 项。
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