更深度的“照相”技术——质谱成像的发展与应用

doi:10.3866/PKU.DXHX201907028

大学化学 >> 2020, Vol. 35 >> Issue (3): 47-53.doi: 10.3866/PKU.DXHX201907028

更深度的“照相”技术——质谱成像的发展与应用

杨迎晨¹,陈企发²,夏炎^1,^2,*()

¹ 南开大学化学学院分析科学研究中心, 药物化学生物学国家重点实验室, 天津市生物传感与分子识别重点实验室, 天津 300071
² 南开大学中心实验室, 天津 300071

收稿日期:2019-07-22 录用日期:2019-08-20 发布日期:2019-09-16
通讯作者: 夏炎 E-mail:nkxiayan@nankai.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21874073)

More in-Depth "Photography" Technology: The Development and Application of Mass Spectrometry Imaging

Yingchen Yang¹,Qifa Chen²,Yan Xia^1,^2,*()

¹ Tianjin Key Laboratory of Biosensing and Molecular Recognition, State Key Laboratory of Medicinal Chemical Biology, Research Center for Analytical Science, College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, P. R. China
² Central Laboratory of Nankai University, Tianjin 300071, P. R. China

Received:2019-07-22 Accepted:2019-08-20 Published:2019-09-16
Contact: Yan Xia E-mail:nkxiayan@nankai.edu.cn
Supported by:
国家自然科学基金(21874073)

摘要/Abstract

摘要：

质谱成像是质谱技术在发展过程中所衍生出的前沿性科研领域，是一种将质谱技术和影像可视化技术结合而成的高科技“拍照”手段。它可以在没有特异性标记的情况下，对小分子、多肽、蛋白质等目标分子进行分析，在利用质谱分析提供目标化合物的结构信息的同时，提供其空间分布和含量变化信息。该技术在生物医药、临床医学、病理学、生命科学研究等领域具有极大的应用前景。

关键词: 质谱成像, 应用与发展

Abstract:

Mass spectrometry imaging is a frontier research field derived from the development of mass spectrometry. It is the combination of mass spectrometry and imaging techniques, which can get the molecular structure information and the spatial distribution information at the same time without labeling. Mass spectrometry imaging has tremendous applications in the fields of biomedicine, clinical medicine, pathology and life science research for the analyzing of small molecules, peptides, metabolites, etc.

Key words: Mass spectrometry imaging, Application and development

杨迎晨,陈企发,夏炎. 更深度的“照相”技术——质谱成像的发展与应用[J]. 大学化学, 2020, 35(3): 47-53.

Yingchen Yang,Qifa Chen,Yan Xia. More in-Depth "Photography" Technology: The Development and Application of Mass Spectrometry Imaging[J]. University Chemistry, 2020, 35(3): 47-53.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX201907028

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2020/V35/I3/47

图/表 4

参考文献 53

1	Dihazi H. ; Bohrer R. ; Jahn O. ; Lenz C. ; Majcherczyk A. ; Schmidt B. ; Urlaub H. ; Valerius O. ; Asif A. R. Expert Rev. Proteomics 2013, 10 (1), 17.
2	Vachet R. W. Nat. Nanotechnol. 2015, 10, 103. doi: 10.1038/nnano.2015.4
3	Briggs D. Surf. Interface Anal. 1983, 5, 113. doi: 10.1002/sia.740050307
4	Lechene C. ; Hillion F. ; McMahon G. ; Benson D. ; Kleinfeld A. M. ; Kampf J. P. ; Distel D. ; Luyten Y. ; Bonventre J. ; Hentschel D. ; et al J. Biol 2006, 5, 20. doi: 10.1186/jbiol42
5	Winograd N. Anal. Chem. 2015, 87 (1), 328.
6	Winograd N. Anal. Chem. 2005, 77 (7), 142A.
7	Mahoney C. M. ; Roberson S. V. ; Gillen G. Anal. Chem. 2004, 76 (11), 3199. doi: 10.1021/ac035532n
8	Touboul D. ; Kollmer F. ; Niehuis E. J. Am. Soc. Mass Spectrom 2005, 16 (10), 1608. doi: 10.1016/j.jasms.2005.06.005
9	Li Z. ; Verkhoturov S. V. ; Schweikert E. A. Anal. Chem. 2006, 78 (21), 7410. doi: 10.1021/ac0603779
10	Rabbani S. ; Barber A. M. ; Fletcher J. S. ; Lockyer N. P. ; Vicerman J. C. Anal. Chem. 2011, 83 (10), 3793. doi: 10.1021/ac200288v
11	Ninomiya S. ; Nakata Y. ; Honda Y. ; Ichiki K. ; Seki T. ; Aoki T. ; Matsuo J. Appl. Surf. Sci. 2008, 255 (4), 1588. doi: 10.1016/j.apsusc.2008.05.004
12	Rabbani S. S. ; Barber A. ; Fletcher J. S. ; Lockyer N. P. ; Vickerman J. C. Anal. Chem. 2013, 85 (12), 5654. doi: 10.1021/ac4013732
13	Fletcher J. S. ; Rabbani S. ; Henderson A. ; Blenkinsopp P. ; Thompson S. P. ; Lockyer N. P. ; Vickerman J. C. Anal. Chem. 2008, 80 (23), 9058. doi: 10.1021/ac8015278
14	Carado A. ; Passarelli M. K. ; Kozole J. Anal. Chem. 2008, 80 (21), 7921. doi: 10.1021/ac801712s
15	Fisher G. L. ; Bruinen A. L. ; Potocnik N. O. ; Hammond J. S. ; Bryan S. R. ; Larson P. E. ; Heeren R. M. A. Anal. Chem. 2016, 88 (12), 6433. doi: 10.1021/acs.analchem.6b01022
16	Wucher A. ; Cheng J. ; Zheng L. ; Winograd N. Anal. Bioanal. Chem. 2009, 393, 1835. doi: 10.1007/s00216-008-2596-5
17	Goor O. J. G. M. ; Keizer H. M. ; Bruinen A. L. ; Schmitz M. G. J. ; Versteegen R. M. ; Janssen H. M. ; Heeren R. M. A. ; Janssen H. M. ; Heeren R. M. A. ; Danker P. Y. W. Adv. Mater. 2017, 29, 1604652. doi: 10.1002/adma.201604652
18	Dekas A. E. ; Poretsky R. S. ; Orphan V. J. Science 2009, 326 (5951), 422. doi: 10.1126/science.1178223
19	Lechene C. P. ; Luyten Y. ; McMahon G. ; Distel D. L. Science 2007, 317 (5844), 1563. doi: 10.1126/science.1145557
20	Mayali X. ; Weber P. K. FEMS Microbiology Ecology 2018, 94 (5), fiy047.
21	Rao A. N. ; Vandencasteele N. ; Gamble L. J. ; Grainger D. W. Anal. Chem. 2012, 84 (24), 10628. doi: 10.1021/ac3019334
22	Steinhauser M'. L. ; Bailey A. P. ; Senyo S. E. ; Guillermier C. ; Perlstein T. S. ; Gould A. P. ; Lee R. T. ; Lechene C. P. Nature 2012, 481 (7382), 516. doi: 10.1038/nature10734
23	Ostrowski S. G. ; Van Bell C. T. ; Winograd N. ; Ewing A. G. Science 2004, 305 (5680), 71. doi: 10.1126/science.1099791
24	Lozano M. M. ; Liu Z. ; Sunnick E. ; Janshoff A. ; Kumar K. ; Boxer S. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135 (15), 5620. doi: 10.1021/ja310831m
25	Passarelli M. K. ; Newman C. F. ; Marshall P. S. ; West A. ; Gilmore I. S. ; Bunch J. ; Alexander M. R. ; Dollery G. T. Anal. Chem. 2013, 87 (13), 6696.
26	Caprioli R. M. ; Farmer T. B. ; Gile J. Anal. Chem. 1997, 69 (23), 4751. doi: 10.1021/ac970888i
27	Kompauer M. ; Heiles S. ; Spengler B. Nat. Method 2017, 14 (1), 90. doi: 10.1038/nmeth.4071
28	Qin L. ; Zhang Y. W. ; Liu Y. Q. ; He H. H. ; Han M. ; Li Y. Y. ; Zeng M. M. ; Wang X. D. Phytochem. Anal. 2018, 29 (4), 251.
29	Pratavieira M. ; Silva Menegasso A. R. ; Esteves F. G. ; Sato K. U. ; Malaspina O. ; Palma M. S. Phytochem. Anal. 2018, 17 (7), 2358.
30	Boersema P. J. ; Taouatas N. ; Altelaar A. F. M. ; Gouw J. W. ; Ross P. L. ; Pappin D. J. ; Heck A. J. R. ; Mohammed S. Mol. Cell Proteom. 2009, 8 (4), 650. doi: 10.1074/mcp.M800249-MCP200
31	Mekecha T. T. ; Amunugama R. ; Mcluckey S. A. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2006, 17 (7), 923. doi: 10.1016/j.jasms.2006.01.004
32	Alberts D. ; Pottier C. ; Smargiasso N. ; Baiwir D. ; Mazzucchelli G. ; Delvenne P. ; Kriegsmann M. ; Kazdal D. ; Warth A. ; Pauw E. D. ; Longuespee R. Proteom. Clin. Appl. 2018, 12 (1), 1700062. doi: 10.1002/prca.201700062
33	Yajima Y. ; Hiratsuka T. ; Kakimoto Y. ; Ogawa S. ; Shima K. ; Yamazaki Y. ; Yoshikawa K. ; Tamaki K. ; Tsuruyama T. Sci. Rep. 2018, 8, 7493. doi: 10.1038/s41598-018-25817-7
34	Spraggin J. M. ; Rizzo D. G. ; Moore J. L. ; Noto M. J. ; Skaar E. P. ; Caprioli R. M. Proteomics 2016, 16 (11-12), 1678. doi: 10.1002/pmic.201600003
35	Aichler M. ; Walch A. Lab. Investig. 2015, 95 (4), 422. doi: 10.1038/labinvest.2014.156
36	Smith A. ; Piga I. ; Galli M. ; Stella M. ; Denti V. ; Puppo M. D. ; Magni F. Int. J. Mol. Sci. 2017, 18 (12), 2588. doi: 10.3390/ijms18122588
37	Duenas M. E. ; Essner J. J. ; Lee Y. J. Sci. Rep. 2017, 7, 14949. doi: 10.1038/s41598-017-15020-5
38	Baker T. C. ; Han J. ; Borchers C. H. Curr. Opin. Biotechnol. 2017, 43, 62. doi: 10.1016/j.copbio.2016.09.003
39	Goodwin R. J. A. ; Nilsson A. ; Borg D. ; Langrudge-Smith P. R. R. ; Harrison D. J. ; Mackay C. L. ; Iverson S. L. ; Andren P. E. J. Proteom. 2012, 75 (16), 4912. doi: 10.1016/j.jprot.2012.07.006
40	Nilsson A. ; Goodwin R. J. A. ; Shariatgorji M. ; Vallianatou T. ; Webborn P. J. H. ; Andrem P. E. Anal. Chem. 2015, 87 (3), 1437. doi: 10.1021/ac504734s
41	Thomas A. ; Chaurand P. Bioanalysis 2014, 6 (7), 967. doi: 10.4155/bio.14.63
42	Wang J. ; Qiu S. ; Chen S. ; Xiong C. Q. ; Liu H. H. ; Wang J. Y. ; Zhang N. ; Hou J. ; He Q. ; Nie Z. X. Anal. Chem. 2015, 87 (1), 422.
43	Fulop A. ; Porada M. B. ; Marsching C. ; Blott H. ; Meyer B. ; Tambe S. ; Sandhoff R. ; Junker H. D. ; Hopf C. Anal. Chem. 2013, 85 (19), 9156. doi: 10.1021/ac4018154
44	Le C. H. ; Han J. ; Borchers C. H. Anal. Chem. 2012, 84 (19), 8391. doi: 10.1021/ac301901s
45	Francese S. ; Bradshaw R. ; Flinders B. ; Mitchell C. ; Belay S. ; Cicero L. ; Clench M. R. Anal. Chem. 2013, 85 (10), 5240. doi: 10.1021/ac4007396
46	Wang S. S. ; Wang Y. J. ; Zhang J. ; Sun T. Q. ; Guo Y. L. Anal. Chem. 2019, 91 (6), 4070. doi: 10.1021/acs.analchem.8b05680
47	Takats Z. ; Wiseman J. M. ; Gologan B. ; Cooks R. G. Science 2004, 306 (5695), 471. doi: 10.1126/science.1104404
48	Wiseman J. M. ; Ifa D. R. ; Song Q. Y. ; Cooks R. G. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45 (43), 7188. doi: 10.1002/anie.200602449
49	Wiseman J. M. ; Ifa D. R. ; Zhu Y. ; Kissinger C. B. ; Manicke N. E. ; Kissinger P. T. ; Cooks R. G. PNAS 2008, 105 (47), 18120. doi: 10.1073/pnas.0801066105
50	Ellis S. R. ; Wu C. P. ; Deeley J. M. ; Zhu X. J. ; Truscott R. J. W. ; Panhuis M. ; Cooks R. G. ; Mitchell T. W. ; Blanksby S. J. J. Am. Soc. Mass Spectrom 2010, 21 (12), 2095. doi: 10.1016/j.jasms.2010.09.003
51	Jarmusch A. K. ; Alfaro C. M. ; Pirro V. ; Hattab E. M. ; Cohen-Gadol A. A. ; Cooks R. G. PLOS ONE 2016, 11 (9), e0160380.
52	Tata A. ; Perez C. J. ; Hamid T. S. ; Bayfield M. A. ; Ifa D. R. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2015, 26 (4), 641. doi: 10.1007/s13361-014-1039-0
53	Kumara P. M. ; Srimany A. ; Arunan S. ; Ravikanth R. U. S. ; Pradeep T. PLOS ONE 2016, 11 (6), e0158099. doi: 10.1371/journal.pone.0158099

更深度的“照相”技术——质谱成像的发展与应用

More in-Depth "Photography" Technology: The Development and Application of Mass Spectrometry Imaging

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 4

参考文献 53

相关文章 1

Metrics

推荐阅读 0