近日，我院杭纬教授课题组与大连化物所王方军研究员、肖春雷研究员团队，以及深圳先进光源研究院殷志斌副研究员合作，在高分辨质谱成像技术研究方面取得重要进展，相关成果以“Single-Mode Fiber Image Relay Mass Spectrometry Imaging Reveals Lipid Heterogeneity during Drug-Induced Apoptosis”为题，发表于Journal of the American Chemical Society（DOI:10.1021/jacs.6c00600）。
细胞凋亡的调控失常是肿瘤发生的标志性事件之一，多种抗癌药物通过与细胞膜相互作用触发肿瘤细胞凋亡。在此过程中，细胞膜微环境的变化及代谢重编程可通过脂质组学进行精确表征。然而，由于单细胞尺寸小、群体内部脂质组成差异巨大，传统液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术仅能获取细胞群体的平均组分信息，难以揭示单细胞水平的脂质异质性特征。
针对上述挑战，合作团队从仪器创制与质谱成像方法两方面实现了突破：在仪器创制方面，团队利用单模光纤对激光模式的过滤特性，结合自主设计的像传递光学系统，研制了新型高空间分辨率激光解吸电离源。该装置在保持> 25 mm长工作距离（有效避免光纤污染）的前提下，实现了约800 nm的空间分辨率。进一步搭建了反射式飞行时间质谱仪，质量分辨率超过10,000，成功实现了鼠脑组织切片及单细胞的高分辨质谱成像。在质谱成像方法方面，团队将高分辨MSI、细胞形态学分析与LC-MS深度融合，建立了一套能同时获取平均组分与单细胞形貌特异性脂质数据的新方法。将该法用于多种药物诱导的HeLa与HepG2细胞凋亡过程研究，不仅直观揭示了药物作用引发的脂质代谢具有显著的剂量与时间依赖性，还在多药处理模型中成功构建了药物特异性的单细胞脂质指纹图谱，深刻揭示了不同药理机制在脂质代谢层面的显著差异。
我院2022级博士生蒋毅与我院2023届博士生（现大连化物所助理研究员）冷宜昕为论文的第一作者。博士生陈莹莹、许逸翥、罗大庆与已毕业博士生张振建参与了论文的研究工作。该工作得到国家自然科学基金（22027808，22522407，22474080）的资助和支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c00600
