導讀：《我不是藥神》的熱播引發了社會各界人士的關注，再度把抗癌藥物格列衛帶到了大眾面前。影片中神藥“格列寧”的原型其實是慢性粒細胞白血病患者的首選藥物格列衛（Gleevec），主要成分為伊馬替尼（Imatinib）。伊馬替尼是一種酪氨酸激酶抑制劑，能夠阻斷一種或多種蛋白激酶，臨床用于治療慢性粒細胞白血病和惡性胃腸道間質腫瘤。

        腎臟是藥物排泄的主要器官。藥物排泄過程的正常與否關系到藥效強度、藥效維持時間以及毒副作用。因此，明確藥物“在哪里”一直是分析化學前沿研究領域的熱點和難點。近年來，質譜成像技術（Mass Spectrometry Imaging）的誕生為精準定位藥物組織分布研究提供了全新的技術和思路。
        質譜成像是以質譜技術為基礎的可視化方法，通過質譜離子源直接掃描生物樣本，可以在一張組織切片上同時分析數百種分子的空間分布特征，已成為精確解析藥物分子及其代謝產物組織空間分布的關鍵技術之一，廣泛應用于藥物ADME的研究。本文將主要介紹TransMIT AP-SMALDI 10高分辨率質譜成像系統如何一步步揭秘伊馬替尼在小鼠腎臟組織中的空間分布特征。
        TransMIT AP-SMALDI 10質譜成像系統是目前少有的集高空間分辨率和高質量精度于一體的質譜成像系統。該系統采用常壓基質輔助激光解吸電離技術，通過先進的準直光束聚焦實現了<5μm的成像分辨率；質譜端搭載Thermo Scientific™ Q Exactive™系列質譜儀，保證了離子分析的高質量分辨率和高質量精度。
        本研究首先采用35μm中等空間分辨率分析了內源性物質和伊馬替尼在小鼠腎臟組織中的空間分布特征。如圖1A所示，MALDI質譜成像能夠準確的可視化腎臟組織中磷脂分子的組織分布特征：其中PC(32:0)（綠色）、PC(40:6)（藍色）、PC(38:5)（紅色）分別特異性分布于腎皮質、外髓質外帶和外髓質內帶。由此可見，質譜成像技術突破了傳統H&E染色只能提供組織形態和變化特征的局限性（圖1C）。最為重要的是，在無需熒光探針或放射性同位素標記的情況下，質譜成像實現了伊馬替尼的組織空間定位。根據質譜成像的檢測結果，非常容易判斷出伊馬替尼（m/z=494.2662，圖1B中綠色所示）主要分布在小鼠腎臟的外髓質外帶。

圖1 A）采用質譜成像技術獲得的小鼠腎臟組織學特征分布圖：綠色，[PC(32:0)+K]+=772.5253 皮質；藍色，[PC(40:6)+K]+=872.5566 外髓質外帶；紅色，[PC(38:5)+K]+=846.5410 外髓質內帶；B）伊馬替尼在小鼠腎臟中的組織空間分布：綠色，伊馬替尼[M+H]+=494.2662；紅色，[PC(32:0)+K]+=772.5253；藍色，[PC(34:1)+H]+=760.5851；C）H&E染色圖像；D）單像素質譜圖。質譜成像空間分辨率35μm，質量窗口Δm/z=0.01。（圖片來源于DOI 10.1007/s00216-011-4990-7）

        為了獲得更為精確的空間分布特征，隨后采用10μm高空間分辨率對腎外髓質外帶的局部組織進行了深度分析（圖2）。高空間分辨率MALDI質譜成像為我們呈現了更為準確清晰的內源性物質（圖2A）和藥物空間分布特征（圖2B）。研究結果發現，伊馬替尼（圖2B中綠色所示）的空間分布和直小血管之間（圖2B中紅色所示）存在著緊密聯系。此外，如圖2D所示，由于原位分析不可避免的引入多種干擾因素（干擾峰m/z 494.0634），如果質譜成像設備的質量分辨率較低，圖2D中兩個相鄰的質譜峰則無法區分，導致成像結果不準確。因此，高質量精度和分辨率是保證質譜成像結果準確可靠的必要條件。

圖2 A）采用10μm高空間分辨率獲得的小鼠局部腎臟組織學特征分布圖：綠色，[SC(16:0)+K]+=741.5307 外髓質外帶；藍色，[PC(34:1)+H]+=760.5851 外髓質內帶；紅色，[heme b]+=616.1767 直小血管；B）伊馬替尼在小鼠局部腎臟組織中的特異性空間分布：綠色，imatinib [M+H]+=494.2662 外髓質外帶；藍色，[PC(38:5)+K]+=846.5410 外髓質內帶；紅色，[heme b]+=616.1767 直小血管； C）H&E染色圖像；D）單像素質譜圖。質譜成像空間分辨率10μm，質量窗口Δm/z=0.01。（圖片來源于DOI 10.1007/s00216-011-4990-7）

        綜上所述，本研究成功的揭示了伊馬替尼在重要排泄器官腎臟中的組織分布特征，同時也獲取了組織中各種內源性化合物的空間分布信息，為研究藥物分子的累積和排泄機制提供了可靠的科學依據。TransMIT AP-SMALDI 10質譜成像系統集高空間分辨率、高質量分辨率和高質量精度于一身，不僅成為了藥代動力學研究的利器，也廣泛應用于腫瘤標志物研究、植物次生代謝物研究、藥用植物藥效成分研究、微生物和單細胞研究等。未來，期待TransMIT AP-SMALDI 10質譜成像系統為我國藥物研發人員和各領域科研工作者帶來更多的驚喜，加快研究進程，加速成果轉化。