推荐一篇发表在Nature Communications上的文章，题目为“Gel-assisted mass spectrometry imaging enables sub-micrometer spatial lipidomics”，通讯作者是来自美国伊利诺伊大学芝加哥分校的Ruixuan Gao助理教授，主要研究方向是生物体系显微成像技术的开发。
质谱成像(mass spectrometry imaging, MSI)是一种能够进行无标记检测的成像技术，是对完整样本中天然生物分子进行空间分辨的成像的强大工具。然而，由于该方法的空间分辨率受到物理和仪器的限制，并且检测离子的可及性和质量范围也存在限制，MSI很难用于单细胞成像。因此，作者开发了一种名为凝胶辅助质谱成像(Gel-Assisted Mass Spectrometry Imaging, GAMSI)的样品制备和成像流程，以克服现代质谱仪的空间分辨率限制。过去已有方法用于扩展各种成像技术的分辨率极限，例如，在膨胀显微镜中，感兴趣的生物分子被保留在可膨胀的水凝胶中，然后样品-水凝胶复合物在分子水平上通过蛋白质水解或类似处理分解，随后扩展几倍进行成像，从而实现分辨率的提高。作者发展了这种方法，使目标生物分子与水凝胶聚合物网络的相互作用更具可逆性，让目标生物分子可以很容易地解吸和电离以进行质谱分析。具体而言，作者将目标蛋白用携带光可切割质量报告因子的抗体进行标记。这些携带质量报告蛋白的抗体可以使用小分子连接剂将蛋白质结合到水凝胶聚合物链共价固定在水凝胶上。样品扩增和固定后，结合到目标蛋白的质量报告基团可以通过光裂解步骤释放。另外，作者还发现，天然脂质可以通过与共价锚定在水凝胶聚合物链上的膜蛋白的疏水相互作用拴在水凝胶上从而被保留，从而可以进行空间脂质组学的研究。作者首先进行了样品制备方法的优化，发现用多聚甲醛(PFA)或多聚甲醛和戊二醛(GA)的组合(FPA/GA)进行轻化学固定能更好地保留与蛋白质相互作用的脂质组。传统的用蛋白酶K水解和表面活性剂处理的均质化方法容易使脂质组丢失，因此作者开发并证明了胰蛋白酶为基础的蛋白水解足以均值化切片组织样品，以进行后续的膨胀和成像。作者发现，凝胶辅助膨胀后，样品保留了约84%的磷脂。并且GAMSI处理的样品复制了新鲜冷冻样品中的大部分主要脂质峰。接下来，作者在小鼠脑片上用MALDI-TOF进行了脂质GAMSI成像，并在新鲜冷冻的对应物上收集了与对照组相同的成像数据，发现成像分辨率得到增加，对应于~3倍的样品膨胀。并且像素密度的数量级也增加了约一个数量级（~9倍）。接下来，作者在脂质GAMSI之后引入了一个额外的蛋白标记步骤进行多路成像，使用的标记方法为光可切割的质量偶联抗体，并成功实现了蛋白质和脂质的多路成像。作者提出，这种GAMSI工作流程可以扩展到数十个或更多的蛋白质靶标，因为质量标签标记不受光谱重叠的限制。最后，作者在Bruker timsTOF上证明了通过减小仪器像素尺寸和增加样品展开因子可以进一步提高GAMSI的有效空间分辨率，将有效像素尺寸从~5µm减小到~1.3µm(通过将仪器像素尺寸除以样品膨胀系数获得)。总之，利用GAMSI，作者使MALDI-MSI的空间分辨率提高了~3-6倍，达到亚微米级，而无需改变现有的质谱硬件。这种方法将极大地提高了基于MSI的成像方法在细胞尺度上的可及性。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49384-w原文引用：DOI: org/10.1038/s41467-024-49384-w
