空間脂質(zhì)組學(xué)應(yīng)用：激光顯微切割質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)助力腦組織微區(qū)研究

大腦是結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的器官之一，主要功能與其微區(qū)的分子相互作用密切相關(guān)。不同代謝物在不同部位有特征性表達。傳統(tǒng)分析技術(shù)受樣品制備分辨率以及分析靈敏度的限制，無法精準(zhǔn)獲取靶向微區(qū)部位，而對其中特異微區(qū)代謝物的差異表達分析就更加困難。
  在微區(qū)樣品在制備過程中面臨的一個主要問題就是如何在盡量避免或減少對細(xì)胞代謝的影響，其中一種方法就是在制備過程中將細(xì)胞盡可能地維持在天然環(huán)境中。組織切片伴隨著顯微鏡技術(shù)等的發(fā)展而得到廣泛的應(yīng)用，而激光顯微切割 (LMD, Laser Microdissection)技術(shù)可以方便地對特定的組織區(qū)域的精確分離（圖1）。
  圖1. 徠卡激光捕獲顯微切割采用移動激光的顯微切割技術(shù)。徠卡顯微系統(tǒng)采用高精確度的光學(xué)部件并借助棱鏡沿著組織上所需的切割線對激光束進行操縱，可垂直于組織實施切割，從而獲得切割精確、無污染的分離體。

相比DNA和RNA，細(xì)胞內(nèi)的代謝物無法擴增，組織微區(qū)內(nèi)提供的用于分析的代謝物濃度低體積小，一些極為稀少的代謝物需要更加靈敏的檢測方法。SCIEX 7500 系統(tǒng)是SCIEX的新一代高端定量工作平臺。在繼承以往產(chǎn)品耐用性的同時，SCIEX 7500系統(tǒng)靈敏度的提高可以應(yīng)對諸如腦組織微區(qū)代謝組學(xué)這些極具挑戰(zhàn)性的分析工作。
 
 
由制備好的腦組織切片樣本置于激光顯微切割載物臺，確定好焦距平面后，將視野移動到空白區(qū)域，進行激光切割位置校準(zhǔn)，再將視野移動到待切割的細(xì)胞區(qū)域；選擇合適的切割區(qū)域 (實驗中切割面積為約2000 µm2)，在調(diào)節(jié)好相關(guān)參數(shù)后開始進行切割（圖2）。
  圖2. 腦組織切片樣本用于激光顯微切割分離體制備。在40倍放大視野中選取合適的面積，約2000 µm2（左）進行切割分離并用于后續(xù)分析；一份樣品切割分離完成后（右），可繼續(xù)選擇其他區(qū)域進行操作。

高覆蓋靶向脂質(zhì)組學(xué)分析

該方法提供了眾多的多反應(yīng)監(jiān)測(Multiple reactions monitoring, MRM)離子對用于多種脂類物質(zhì)的靶向檢測�；�合物列表中可以檢測約1900種脂質(zhì)分子，可以充分覆蓋哺乳動物的血漿、組織和細(xì)胞中的常見脂質(zhì)。另外，針對特定的待測物質(zhì)，也可直接在MRM列表中添加其它想要檢測分析的脂質(zhì)化合物離子對。在分離的微量細(xì)胞中共檢測到285個脂質(zhì)化合物，包括鞘脂SM、膽固醇酯CE、甘油三酯TAG、甘油二酯DAG、磷脂酰乙醇胺PE、磷脂酰膽堿PC、神經(jīng)酰胺Cer7類（圖3）。
  圖3. 腦組織微區(qū)中測得的不同種類脂質(zhì)化合物的數(shù)量。基于LC-MS/MS的靶向脂質(zhì)組學(xué)方法快速分析基質(zhì)中的多種脂類物質(zhì)。

對于痕量細(xì)胞中檢測到的脂質(zhì)化合物的判定，基于與空白提取溶劑（陰性對照）和血漿脂質(zhì)提取樣本（陽性對照）共同比較，并且結(jié)合各類脂質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品出峰位置情況、同類脂質(zhì)化合物有較為接近的出峰位置，而同類脂質(zhì)化合物連接脂肪酸鏈越長保留時間越靠后、連接相同碳數(shù)的脂肪酸鏈上不飽和鍵數(shù)越多保留時間越靠前的規(guī)律，對微量樣本中檢出的脂質(zhì)化合物做定性判斷（圖4）。
 

圖4. 微量腦組織切片中測得的脂質(zhì)化合物示例圖。通過LC-MS/MS測得的7類脂質(zhì)化合物在空白提取溶劑中（左）均不存在，而與陽性對照血漿樣本（右）中出峰行為一致。

通過徠卡激光切割顯微鏡LMD7精確獲取微量樣本技術(shù)與SCIEX 7500系統(tǒng)高靈敏度檢測相結(jié)合，實現(xiàn)從空間形態(tài)到微量細(xì)胞高覆蓋靶向脂質(zhì)組學(xué)分析檢測。在約2000 µm2 組織切片樣品中檢測到脂質(zhì)化合物數(shù)目285個，符合組學(xué)分析對化合物覆蓋度的需求。