介绍一篇发表在Analytical Chemistry的文章“Laser Desorption-Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry (LD-REIMS): A New Tool for the High-Throughput Metabolomic and Lipidomic Profiling of Live Cells”。通讯作者是来自伦敦帝国理工大学的Zoltan Takats和Stefania Maneta Stavrakaki。其中Zoltan Takats教授的研究方向是分析化学和质谱技术的开发，一作兼共通讯Stefania Maneta Stavrakaki博士主要研究方向是质谱成像技术。
本文介绍了一种新型高通量质谱技术——激光解吸-快速蒸发电离质谱（LD-REIMS），适用于对活细胞或冷冻细胞单层进行代谢组学和脂质组学分析。该技术无需复杂的样品前处理，可直接从96孔板中对细胞进行原位分析。该方法旨在解决传统LC-MS方法在样品制备复杂、耗时长、无法实时分析活细胞等方面的局限，显著提高了分析效率，减少了样品处理带来的偏差，适用于高通量细胞代谢研究。
LD-REIMS技术的核心在于自动采样仪的设计。无需样品前处理，针尖红外激光（294 nm）使其内容物快速蒸发形成气溶胶，直接对细胞培养板中的活细胞进行原位局部加热，使其内容物快速蒸发形成气溶胶，气溶胶通过质谱仪源入口的真空通过传递管被吸入。进入REIMS界面前，气溶胶正交引入并溶解于丙醇中，溶解所需分析物。混合物随后通过REIMS气体界面，与加热表面碰撞，导致溶剂蒸发并释放气相离子，随后由质谱仪分析。取样针尖的单次分析精度为10-20细胞/点。
在实验中，作者对该方法在活细胞中的可行性进行验证，并与传统金标准LC-MS/MS进行比对。LD-REIMS在10种癌细胞系中表现出良好的重复性，PCA分析显示同一细胞系的不同重复样本聚类良好。LD-REIMS的离子强度与LC-MS定量结果在大多数代谢物类别中呈高度相关（相似度>0.8），表明LD-REIMS具有良好的半定量能力，可用于相对丰度比较。且与LC-MS对比，LD-REIMS检测到的代谢物和脂质超过400种，包括氨基酸、糖类、脂肪酸、甘油磷脂等，其中144种通过LC-MS/MS进一步确认和定量。
值得注意的是，作者还对比分析了LD-REIMS在活细胞和冷冻细胞中的分析表现。结果显示，活细胞中检测到更多小分子代谢物和三酰甘油（TG），而冷冻细胞因膜结构破坏，导致代谢物泄漏和混合，谱图差异明显，这一现象也证实了实时原位分析的重要性。
随后，作者将该方法投入到生物模型的分析。以缺氧应激为模型，作者证实LD-REIMS能捕捉生理动态变化；在PIK3CA突变细胞系中，作者证实该突变会驱动脂质代谢，花生四烯酸（FA 20:4）及其前体亚油酸（FA 18:2）在PIK3CA突变（H1047R）MCF10A细胞中显著升高，含花生四烯酸的磷脂在突变组中因cPLA2过度切割而减少，且cPLA2抑制剂ASB14780可逆转该趋势。
总的来说，本文开发了LD-REIMS技术，首次实现活细胞水平的高通量代谢组/脂质组实时分析，填补了传统LC-MS无法捕捉动态变化的空白，实现对细胞代谢状态的实时、原位、快速检测，为癌症代谢研究、药物筛选和细胞功能分析提供了新工具。
本文作者：FTY
责任编辑：MB
DOI：10.1021/acs.analchem.5c04847
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c04847
