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 研究背景

脂質在生物體內扮演著至關重要的角色，許多疾病，如癌癥的發生和發展，與脂質代謝密切相關，脂質空間成像在臨床醫學研究中也具有重要意義。脂質種類繁多、結構復雜且異構體豐富，研究表明，不同類型的異構體（例如不飽和脂質中C=C雙鍵的位置異構），其生理功能也存在顯著差異。

目前，脂質精細結構及異構體的表征分析仍面臨挑戰。盡管已有多種質譜技術被報道用于脂質異構體表征，如臭氧誘導解離（OzID）、紫外光解離（UVPD）、電子誘導解離（EID）以及離子淌度等，但在質譜成像（MSI）分析中，對于區分脂質異構體方面仍存在局限性，脂質異構體分布信息的缺失將影響相關代謝信息的準確性。進行脂質精細結構解析和體內可視化研究，對于探究脂質生物標志物及疾病的發病機制等研究是十分重要且有意義的。

本研究采用了一種新的策略，將自由基誘導解離（OAD）（1-3）技術與質譜成像相結合，成功實現生物組織中脂質C=C位置異構體的精準可視化，為脂質組學研究拓展了新的研究思路。

OAD特色技術

島津創新開發的自由基誘導解離（OAD）技術有效克服了傳統碰撞誘導解離（CID）技術在區分C=C雙鍵位置方面的局限性，為分子結構解析提供更為詳盡的信息。如需了解更多關于OAD技術的信息，請點擊wechat_redirect" _ style="color: rgb(70, 120, 134); font-size: 10.5pt; font-family: 等線;">往期推送。

解決方案

新一代島津成像質譜顯微鏡iMScope QT可以配置自由基誘導解離源（OAD），集成質譜成像和自由基誘導解離的技術優勢，實現不飽和脂質異構體的原位可視化分析。本研究對小鼠小腦切片中的不飽和脂質進行正/負離子模式下OAD-MS/MS分析，揭示脂質C=C位置異構體的可視化及分布差異，為理解和研究脂質在生物體內的結構和功能提供重要參考。

實驗方法

◆ 樣本處理：取小鼠小腦切片，用50 mM甲酸銨溶液(4)洗滌，使用基質升華儀iMLayer進行基質涂覆（DHB，2,5-二羥基苯甲酸），膜厚度1.2 μm。

◆ 實驗儀器：島津成像質譜顯微鏡iMScope QT

圖1 質譜成像工作流程

實驗結果

正離子模式分析（以磷脂酰膽堿PC 34:1為例）

脂質及其異構體可視化及分布差異：磷脂酰膽堿PC 34:1由兩條脂肪酸鏈組成，總共含有34個碳原子和一個雙鍵，具有抗炎、神經功能調節和代謝調節等功能。由于雙鍵的位置以及碳原子在兩條鏈中的分布不同，PC 34:1存在多種同分異構體。研究表明，脂質分子結構上的差異可能會影響其物理性質和生物學功能，不同類型的同分異構體在生物體的分布及含量情況如何呢？

當我們使用傳統的質譜成像技術對小鼠小腦中的PC 34:1進行原位成像分析時，通常只能獲得其整體分布圖像（圖2 (B)），而無法識別其異構體及其在生物體內的具體分布，這限制了對脂質異構體在生物體內功能差異的理解。

然而，通過使用新一代島津成像質譜顯微鏡iMScope QT結合自由基誘導解離源（OAD），可以利用OAD-MS/MS產生的特征碎片離子的不同，成功區分PC 34:1的兩種C=C雙鍵位置異構體，即PC 16:0_18:1(n-7)和PC 16:0_18:1(n-9)，并實現二者在腦組織中的分布可視化（圖2（C）和（D））。通過成像分析可以直觀地觀察到這兩種異構體在生物體內的分布存在明顯差異，且PC 16:0_18:1(n-7) 的豐度遠低于 PC 16:0_18:1(n-9)。

圖2 正離子模式下PC 34:1及其雙鍵異構體的OAD-MS/MS質譜成像圖

(A) [PC 16:0_18:1+H]+ OAD-MS/MS譜圖；(B) [PC 16:0_18:1+H]+ 質譜成像圖；

(C) PC 16:0_18:1(n-9) 質譜成像圖；(D) PC 16:0_18:1(n-7) 質譜成像圖

該技術彌補了傳統質譜成像在脂質異構體成像方面的不足，使得生物體內脂質異構體的鑒定、原位可視化分析以及不同類型異構體脂質的相對定量成為可能。對于進一步研究脂質結構的生物學意義、加深理解脂質代謝調控及其生理功能具有重要意義。

負離子模式分析（以硫苷脂Sulfatide 24:1為例）

硫苷脂C=C位置注釋： 在負離子模式下，OAD技術同樣展現了其強大的分析能力，成功注釋了硫苷脂/硫酸化己糖基神經酰胺(SHexCer)的C=C位置，SHexCer d18:1/24:1的[M-H]-離子在m/z 888.623處有明顯的信號，揭示了SHexCer d18:1 (?4) / 24:1 (n-9)的特征產物離子（m/z 750.480和m/z 792.493）（圖3 (A)），并對該脂質在鼠腦中的分布進行成像分析（圖3 (B)）。

圖4 負離子模式下Sulfatide 24:1的OAD-MS/MS及質譜成像圖

(A) [Sulfatide 24:1- H]- OAD-MS/MS譜圖；(B) [Sulfatide 24:1- H]- 質譜成像圖

總結

● 島津的創新離子碎裂技術，精確識別脂質異構體的雙鍵位置，結合成像質譜可實現組織中異構體的可視化分析；

● 適用于多種脂質亞類的表征分析，無論其電荷正負，均能提供優異的分析效果；

● 此外，支持CID和OAD的雙重解離模式，同時獲取極性頭基團、脂肪酰基組成（CID）和C=C雙鍵位置信息（OAD），全面覆蓋化合物結構信息。

島津 OAD 技術和 iMScope QT 成像質譜顯微鏡的結合，為空間脂質組學研究帶來了新的突破，開啟了脂質異構體精準可視化的新篇章。我們期待這一技術在未來研究中發揮更大的作用，以助力生物醫學研究的發展。

參考文獻：

[1] Takahashi.H et al. Anal. Chem. 2018, 90 (12), 7230-7238.

[2] Takahashi.H et al. Mass Spectrometry. 2019, S0080.

[3] Uchino.H et al. Commun Chem. 5, 162 (2022).

[4] Peggi M. Angel et al. Anal. Chem. 2012, 84 (3), 1557-1564