DESI-MS在乳腺癌坏死区域界定方面的应用

　　坏死是由细胞外部因素(如缺氧)引起的一种细胞死亡形式，它通常与乳腺、结肠、脑、肺、肾和胰腺中迅速生长的恶性肿瘤有关。有效并快速地鉴别肿瘤坏死区域能够提供早期复发或死亡的预后信息，从而帮助癌症的诊断与治疗。

　　质谱作为一种高灵敏分析技术可对分析样品进行快速检测，并提供样品组分的质谱轮廓图信息。解吸电喷雾电离质谱(DESI-MS)技术是目前广泛使用的质谱成像技术之一，其结合了质谱技术与成像技术的优势，可用于获取样本组分在空间的分布情况，有利于肿瘤坏死区域的准确识别。为缩短检测时长，本实验辅助使用旋光测定技术实现了DESI-MS对肿瘤切片的快速空间靶向检测分析，使分析时间缩短至2 min。

　　实验方法

　　雌性小鼠的乳腺癌肿瘤组织，液氮冷冻后在冷冻切片机上以10 μm厚度切片，固定于载玻片，于-80 ℃贮存待用。

　　对10 μm肿瘤切片采用自制旋光成像系统进行旋光测定，根据旋光图像显示的极化异质性区域对组织切片进行靶向DESI-MS成像分析。采用DESI源与Waters Xevo G2-XS Q-Tof系统，喷雾溶剂采用ACN/DMF(v/v 1:1)+150 pg/μL LE，流速1 μL/min，毛细管电压3.6 kV，雾化气压力100 psi，扫描速度100 μm/s，空间分辨率100 μm，负离子模式采集。

　　使用沃特世高清成像软件(HDI)处理质谱成像数据。

　　结果与讨论

　　图1所示为坏死性乳腺癌肿瘤的DESI-MS成像结果。根据离子成像图以及质谱图，可以看到，已知生物标记物油酸m/z 281.25以及花生四烯酸m/z 303.2主要存在于坏死组织，而肾上腺素酸m/z 331.26主要存在于非坏死组织，这与已有研究结果相匹配;此外，我们还发现m/z 574.48(暂定为[Cer(d34:1) + Cl]-)仅存在于坏死组织，m/z 391.25仅存在于非坏死组织，利用这两种物质的叠加图可以显示整个肿瘤切片的坏死与非坏死区域轮廓图。以上DESI-MS成像数据与H&E、Pan-CK染色图像所示的病理学分析数据一致，进一步证实了DESI-MS检测数据的可信度。

　　然而，要得到整个肿瘤切片的DESI-MS成像图需耗费较长时间，本实验条件下所耗时长为5 h，因此该检测方法并不适用于术中肿瘤坏死区域的快速识别。这里，我们采用旋光测定技术，根据坏死区域组织结构的改变，测定组织的光学去极化率，从而使DESI-MS分析靶向化，大大缩短分析时间。图2a为肿瘤切片的H&E成像，可以看到图2b显示的极化异质性区域与病理学上的坏死区域有很大的关联性。根据偏振图像中的极化异质性区域进行靶向DESI-MS采集，可以得到包含生物标记物的质谱图(图2c)，从而快速鉴别肿瘤坏死区域，如此可将整个分析时间缩短至2 min以内。

　　总结

　　DESI-MS质谱成像技术可用于乳腺癌肿瘤坏死区域的准确识别，辅助使用旋光测定技术可以引导DESI-MS进行靶向性的检测分析，从而大大缩短术中的检测时长。