基于常壓基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜成像技術(shù)原位檢測三維腫瘤細(xì)胞球內(nèi)代謝小分子

謝佩斯，段曉琨，蔡宗葦

(1.香港浸會大學(xué)環(huán)境與分析國家重點實驗室，香港 999077；2.華質(zhì)泰科生物技術(shù)有限公司，北京 100102)

當(dāng)前，二維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)被廣泛用于抗癌藥物試劑的體外測試[1]。然而，二維細(xì)胞不能模擬體內(nèi)組織三維結(jié)構(gòu)的特性，其生長特點和狀態(tài)與體內(nèi)細(xì)胞差別較大，這使得體外測試難以準(zhǔn)確地評價抗癌藥物的實際療效。動物模型能夠很好地模擬人體腫瘤的微環(huán)境，但實際操作耗時、耗費，使得依靠動物模型進行大規(guī)模的藥物篩選十分困難[2]。三維細(xì)胞培養(yǎng)是介于動物模型和二維細(xì)胞模型之間的一種技術(shù)[3]，其能夠較大程度地模擬體內(nèi)腫瘤細(xì)胞的生長環(huán)境，同時大幅度降低成本，易于實現(xiàn)藥物篩選的標(biāo)準(zhǔn)化。

在三維細(xì)胞模型中，腫瘤細(xì)胞球能很好地模擬實體瘤的生長狀態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)[4]。在生長初期，腫瘤細(xì)胞球和實體瘤的體積呈指數(shù)增長，隨后兩者的體積增長速度逐漸減緩，直至到達平臺期。在體積逐漸增大的過程中，由于營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣滲透性的限制，腫瘤細(xì)胞球逐漸形成了中心區(qū)域的細(xì)胞凋亡區(qū)和細(xì)胞靜止區(qū)，以及外圍區(qū)域的細(xì)胞增殖區(qū)[4]。同樣，在實體瘤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中也能發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的增殖區(qū)和凋亡區(qū)。

質(zhì)譜成像能夠檢測多種生物樣本中生物分子的分布[5]。目前，已有多種電離技術(shù)應(yīng)用于質(zhì)譜成像分析中，主要包括二次離子質(zhì)譜電離(SIMS)、電噴霧解吸電離(DESI)和基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)[6]。其中，SIMS能夠提供高空間分辨率，然而由于該技術(shù)需要通過高能量的一次離子轟擊樣本，使其局限于小分子的檢測和分析。……