点开这篇文章，我相信您完全是抱着一种新鲜感进来的。
悄悄的告诉您
怀着疑问、不解、好奇和探究的心理看这篇文章就对了！
到底是什么打破了“次元壁”？
相信您已经知道答案了~
那到底什么是空间代谢组学？
空间代谢组学又有什么用呢？
首先
不得不先展示一张精美的图片
图1 | 食管癌组织（癌变与癌旁不同组织）潜在标志物的分布特征[ 1 ]
在这个看脸的世界，任何团队都要有个颜值担当，文章的颜值担当是谁呢？
图呗
曾有编辑就明言“我审文章先看图！”
因此，出版社对图像的质量越来越重视，很多期刊的内容也采用图文方式展示，更不要说各大顶级期刊了~
就看近几期的Science一打开，几幅大图映入眼帘，怎一个大气了得?
那么空间代谢组最直观的感受就是从图上就能征服您？
可能又有些老师说:“肤浅”我是搞科研的，只作好看的图就能搞好科研吗？
ε=(´ο｀*)))唉！那不得不探讨这么一个问题为什么要进行空间代谢组研究？
代谢组学的研究目标是尽可能对生物系统中所有代谢物进行定性和定量的分析，是研究代谢物谱、代谢表型、代谢变化、代谢途径和发现生物标志物强大的分析工具。色谱-质谱联用技术整合了色谱的高效分离能力和质谱的强大分析功能，具有灵敏度高、选择性好、动态范围宽、信息丰富等优点，已成为代谢组学研究最常用的分析技术，能够在单次分析中获得数千种代谢物的信息，在血液、尿样和细胞等生物样品的代谢组学分析中占据重要地位。
然而，对于结构复杂和异质性高的生物组织或器官中的代谢物分析，色谱质谱联用分析方法具有局限性，原因是其分析过程中所需的组织匀浆、代谢物提取、纯化和富集等前处理过程丢失了代谢物在组织中的空间分布信息。
质谱成像（Mass Spectrometry Imaging, MSI）作为一种新型的分子影像技术，能够直接从生物组织中获得大量已知或未知的内源性代谢物和外源性药物等分子的结构、含量和空间分布信息。相对于其他成像方法（如荧光成像、放射性标记成像等），该技术无需化学或放射性标记、不需复杂样品前处理，具有高特异性、高通量和空间信息保留的突出优势。质谱成像技术可以实现生物组织中上千代谢物的定性、定量和定位分析，结合生物信息学分析，发展为空间代谢组学方法，可从生物组织原位发现差异代谢物，并识别其生物学功能。
图2 | 小鼠肾脏标志性代谢物空间成像图[2]
质谱成像的离子化的方式主要有基质辅助激光解吸电离（Matrix-assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry, MALDI）质谱和解吸电喷雾离子化（Desorption Electrospray Ionization, DESI）质谱。
MALDI-MSI分析中非常关键的一点是需要添加基质来吸收激光能量，实现被测物的离子化，但基质的添加容易带来被测物空间位移、低分子量代谢物受干扰和重复性差等问题[3]，主要对脂质类化合物具有较好的分析效果，空间分辨率最高可以达到数个微米。
DESI-MSI作为新型敞开式质谱成像技术，其突出的优势是在大气压条件且敞开式环境下，不需要进行复杂的样品前处理和基质辅助，可更真实反映样品表面分子分布特征，DESI-MSI空间分辨率在数十微米，可以实现组织微区的分辨。
经过十年的努力，自主研发AFADESI（Air Flow Assisted Desorption Electrospray Ionization，AFADESI，简称为AFAI）-MSI质谱成像技术，开发了图形化交互界面的数据处理软件，实现了独特的生物组织空间代谢组学分析。AFAI-MSI是一种高灵敏、高覆盖、宽动态范围、强特异性的组织中代谢物成像分析技术，灵敏度可达到pg级、代谢物含量动态范围跨越3个数量级[2]，实现了组织微区的精确表征和质量数相近代谢物的准确识别，可对组织大小为2mm×2mm—15cm×10cm的样本进行代谢物空间成像分析。该技术解决了生物组织中低含量代谢物难检测、覆盖种类少和成像质量差等技术难题，可实现生物组织中约1500个代谢物的成像分析，包括胆碱类、多胺类、氨基酸类、肉碱类、核苷类、核苷酸类、有机酸类、碳水化合物类、胆固醇类、胆酸类和脂质类等，并精确表征与识别功能代谢物在组织亚区域的分布特
征[2]。
空间代谢组学可应用在多个研究领域进行应用，能够解决具有空间分布差异或者结构差异相关的生物学问题。如在医学领域对疾病分子机制、生殖发育、肿瘤代谢与肿瘤免疫、肿瘤分子病理诊断、生物标志物筛选、药物药理和毒理等进行研究，在农林牧渔领域对发育学、胁迫分子机制、基因调控机制、植物药用成分定位等进行研究。
经过十年的技术沉淀，我们在脑、肾、肝、脾等多种组织以及不同类型的肿瘤组织，甚至到整体小鼠/大鼠的空间代谢成像上，积累了较为丰富的经验。AFAI-MSI技术也已在Advanced Science、PNAS、Theranostics、AC等杂志发表文章10余篇。我们衷心的希望AFAI-MSI空间代谢组技术能够帮助到更多的科研同仁，为您们的科研工作带来便利，提供高价值的实验数据，实现以生物科技，成就他人，造福大众的使命。
贺玖明
2021年3月
于中国医学科学院药物研究所
备注：最后感谢贺玖明老师对本文（分割线以下部分）的撰写和大力支持~
贺玖明
博士生导师，中国医学科学院药物研究所天然药物活性物质与功能国家重点实验室 研究员。主持国家自然科学基金项目3项、国家重大科学研究计划任务1项；参与重大新药研发专项项目等多项国家级课题。主持1个靶向抗肿瘤的水溶性紫杉醇前药研发；发表署名SCI论文93篇，包括第一或通讯作者发表Adv. Sci., PNAS，Anal. Chem.等论文。曾获2010年北京市科学技术奖二等奖（2）、CAIA2019特等奖（2）。担任Acta Pharmaceutica Sinica B 青年编委，北京药理学会药代专业委员会委员等。
文献参考：
[1] Spatially resolvedmetabolomics to discover tumor-associated metabolic alterations.[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2019. 116(1):52-57.
[2] A Sensitive and Wide Coverage Ambient Mass Spectrometry ImagingMethod for Functional Metabolites Based Molecular Histology.[J]. Advancedscience (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany), 2018. 5(11):1800250.
[3] Wu Q, Chu JL, RubakhinSS, Gillette MU, Sweedler JV. Dopamine-modified TiO2 monolith-assisted LDI MSimaging for simultaneous localization of small metabolites and lipids in mousebrain tissue with enhanced detection selectivity and sensitivity. Chem Sci.2017;8(5):3926-3938.
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