【摘要】 针对福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)组织，系统优化MALDI质谱成像样品制备流程：涵盖酶解参数、组织前处理、基质喷涂等SOP关键步骤，提升空间分辨率至10μm级，支持临床转化研究。

质谱技术凭借其高精度与灵敏度，已成为生物分子分析的核心工具。其中，基质辅助激光解吸/电离（MALDI）成像技术因其独特优势，在癌症、心血管疾病等组织样本研究中展现出巨大潜力。相较于DESI（解吸电喷雾电离）和SIMS等成像方法，​MALDI质谱成像在蛋白质与多肽分析领域表现更优：其质量范围可达100,000Da（远高于DESI的2000Da和SIMS的1000Da），空间分辨率达5-10μm，并支持MS/MS验证，可一次性检测百余种生物标志物的空间分布。

 

然而，​FFPE组织样本的复杂性对MALDI MSI样品制备提出挑战。本文通过系统优化关键参数，建立了一套可重复的标准操作协议（SOP）​ ，显著提升分子信息质量与检测灵敏度：

核心优化参数

1.酶解流程优化

  • 胰蛋白酶浓度梯度测试
  • 溶剂配方筛选（乙腈/碳酸氢铵）
  • 自动化喷雾沉积 vs 手动点样
  • 孵育时间控制（15-24小时）
    影响：显著提升信噪比（S/N）与肽段覆盖率

2.组织前处理标准化

  • 二甲苯脱蜡与梯度乙醇水化
  • 真空干燥温度与时长控制
  • 组织清洗程序（减少盐离子干扰）

3.基质喷涂参数

  • 喷雾流速（0.1-0.3 mL/min）
  • 基质涂层数（2-4层）
  • 扫描网格尺寸（与分辨率关联）

图 1 优化 FFPE 样品的 MALDI MSI 分析的 SOP 以及胰蛋白酶制造商和溶剂对 MALDI MSI 数据的影响。a 针对 FFPE 样品的 MALDI MSI 成像优化的流程步骤示意图。b 溶解胰蛋白酶的溶剂对 MALDI MSI 光谱的影响。c 增加胰蛋白酶浓度对组织蛋白的酶消化的影响[1]。

 

验证与应用

该SOP在小鼠肾脏、主动脉及心脏FFPE组织中验证显示：

  • 日间重复性误差＜15%
  • 空间分辨率提升至10μm级
  • 脂质与小分子检出限降低3倍

 

临床价值

标准化的FFPE样品制备流程将推动MALDI成像技术：

✅ 提升多中心数据可比性

✅ 支持肿瘤标志物空间分布研究

✅ 加速病理诊断应用转化

 

参考文献：[1] Hermann J, Noels H, Theelen W, et al. Sample preparation of formalin-fixed paraffin-embedded tissue sections for MALDI-mass spectrometry imaging[J]. Analytical and bioanalytical chemistry, 2020, 412: 1263-1275.

 

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