小分子药物对疾病产生治疗效应的基础是其能够在靶点分布的组织器官中聚集，并发挥调控作用。因此，监测小分子药物是否能够进入靶点分布的组织器官，以及在组织的哪个部位及细胞层富集，对于深入理解和研究小分子药物的药效机制起着关键作用。随着MALDI-MSI和ALPA-DESI-MSI等技术的发展，分辨率已经可以达到单细胞水平（5 μm），研究人员可以方便地在组织切片上原位检测目标小分子药物及其代谢物的空间分布情况。在空间定位基础上，还可进行浓度线性范围监测，也为药代动力学（PK）、药效学（PD）和短暂性的毒理分析提供了新的研究方法和工具。

丨技术路线

丨技术优势

  1. 同时拥有MALDI-MSI和DESI-MSI两套技术平台

  2. 能同步满足300 Da以上的大分子和300 Da以下的小分子检测需求

  3. 样本前处理和切片经验丰富，对于植物样本优势尤为突出

  4. 最高分辨率5 μm，可进行单细胞水平的研究

  5. 一次检测获得两套数据：外源性小分子空间分布与内源性代谢物空间分布

  6. 可提供与PCF空间单细胞蛋白组和LCM-MS空间蛋白组的整合服务

丨研究案例

 研究案例1：炮制对皂苷成分在三七中分布的影响

三七是一种珍贵的药用植物，中医用于治疗创伤、身体疼痛和心血管疾病。三七的临床用药有两种形式，包括生药和炮制加工形式。炮制引发的化合物转化是导致三七加工品生物活性差异的主要原因。该研究检测了136种新的皂苷成分，发现M-Rb1、R1、Rg1、Rb1、Rd和Re几种皂苷成分在三七中木质部中的含量较高，且在炮制过程中呈下降趋势。该研究首先描绘了炮制引起的稀有皂苷（Rg3、Rk1、Rg5等）的空间分布，并发现在蒸制过程中皂苷发生了原位转化。该研究为天然产物炮制加工前后生物活性的差异提供了线索，并阐明了炮制加工过程对天然产物整体化学转化的影响，为天然产物炮制加工过程的质量评价和控制提供了参考。

研究案例2：汉防己甲素的空间药代动力学研究

常规的药代动力学研究是在血浆中检测小分子药物的含量变化，但在血浆中测量的浓度通常不能准确地代表组织中存在的水平。例如，如果药物累积在靶组织内存在不均一性，只在组织特定的圈层或者小区域中高度富集，那么血浆浓度是不能代表组织中药物分布的整体情况的，可能会导致对药物毒理学疗效和机制的误解。因此，对药物或候选药物的空间分布的准确和定量可视化对于药物开发和性质优化是必要的。 汉防己甲素是从粉防己中提取的一种双苄基异喹啉生物碱。药理和临床研究证明其具有很强的生物活性，包括抗硅肺、抗心肌肥大和抗癌活性。既往研究表明，粉防己碱或其代谢产物可能在靶器官中引起轻微或一过性毒性，如肺、肝和肾毒性。因此，在该研究中，研究人员利用在粉防己碱静脉给药后，利用内标校正策略结合定量MALDI-MSI技术，首次在大鼠不同器官的组织特异性时空分布规律和动态变化进行了全面研究（如下图）。例如在肾脏中，MALDI MSI反应出的不同时间点的汉防己甲素的差异远高于那些LC-MS/MS检测的匀浆组织，说明了空间组学技术在组织药物分布研究中的重要应用价值，MALDI-MSI技术可以作为药代动力学（PK）和全身放射自显影（WBA）的重要补充技术。同时，该研究为进汉防己甲素一步优化理化性质，减少药物诱导的器官毒性的方向提供了重要依据。

丨参考文献

[1]. Wenxiang Fan, Yuangui Yang, Linnan Li, et al. Mass spectrometry-based profiling and imaging strategy, a fit-for-purpose tool for unveiling the transformations of ginsenosides in Panax notoginseng during processing. Phytomedicine. 2022. Aug:103:154223.  IF=6.7

[2]. Weiwei Tang, Jun Chen, Jie Zhou, et al. Quantitative MALDI Imaging of Spatial Distributions and Dynamic Changes of Tetrandrine in Multiple Organs of Rats. Theranostics. 2019 Jan 25;9(4):932-944.  IF=12.4

[3]. Jiuming He, Chenglong Sun, Tiegang Li, et al. A Sensitive and Wide Coverage Ambient Mass Spectrometry Imaging Method for Functional Metabolites Based Molecular Histology. Adv Sci. 2018 Oct 7;5(11):1800250.  IF=14.3

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