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会议简介★

类器官在癌症研究、神经生物学、干细胞研究和药物发现领域变得越来越重要，因为它们可以增强人体组织建模。类器官源于干细胞，并可扩展为多种组织类型，包括肝脏、肺、脑、肾脏、胃和肠。由于这些 3D 微小组织能够模拟体内器官，因此在人类发展和疾病机制方面能为研究人员提供更多见解。

2023 年 3 月 9 日，分析测试百科网联合美谷分子举办本次研讨会，将邀请行业专家，通过与大家共同讨论类器官在肿瘤中的研究现状及应用，希望能对行业内工作者带来帮助和启发。

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会议日程

会议主讲人

蒋明

浙江大学研究员

毕业于复旦大学生命科学学院，获得生物物理学博士学位。先后在美国罗切斯特大学、哥伦比亚大学进行研究工作。长期从事前肠起源的器官包括食管、胃和肺的干细胞在器官损伤再生及在肿瘤中的功能研究。以类器官结合动物模型，鉴定不同类型和起源的干细胞在参与损伤后再生以及在肿瘤形成过程中的作用，已发表一系列高水平 SCI 研究论文，包括 Nature，Journal of Clinical Investigation、Developmental Cell 和 PNAS 等多篇领域内顶 级期刊。承担科技部重 点专项和国家自然科学基金等研究课题。获得国家发明专 利 1 项。

吴霜

Molecular Devices

高内涵产品应用科学家

细胞生物学博士，毕业于中国科学院上海生命科学研究院。具有 5 年显微成像产品使用经验，擅长高端显微镜和共聚焦的使用和分析，目前担任 Molecular Devices 高内涵产品应用科学家。

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成像技术在药物研究中的使用由来已久，较为经典的方式是放射性同位素示踪法，该方法在研究候选药物的吸收、分布、代谢和排泄特征中发挥着重要作用。但是开展放射性同位素示踪研究工作需要对目标化合物进行同位素标记，实验室符合安全防护条件，需要较高的成本和丰富的操作经验。质谱成像作为近年来受到广泛关注的无标记成像技术，可更早进入药物早期研发流程，无需针对成像实验设计特殊实验过程，即可与药物早期药理、毒理、药代研究相结合，提高药物早期研发效率。

成像质谱在药物早期研发中的应用方向

01

基于3D细胞模型药物体外研究

质谱成像技术可以用于研究基于3D细胞模型的药物渗透、分布、药物诱导的细胞响应。

图1. 质谱成像技术分析伊替立康(m/z 587)给药后HCT116细胞球中随时间的变化药物递送过程1。

02

靶器官分布研究

质谱成像技术对于解释目标药物分子在特殊靶器官中的药物分布研究提供了便利手段。

图2. 鼻腔给药后R-沙丁胺醇通过嗅觉系统入脑的路径2。

03

临床前安全性研究

适用于药物分子及代谢物在靶器官的空间异质性分布引起的毒理效应，药物分子及代谢物的脱靶效应。

图3. 质谱成像技术显示药物在肾脏局部区域蓄积，造成局部损伤，从而解释了该候选药物的肾毒性机理3。

04

临床前药理研究

结合基于质谱成像技术的空间代谢组学和蛋白组学的研究，探讨药物分子与内源性化合物变化的关系，解释药物分子参与的生理调控过程。

图4. 给药后肿瘤组织中内源性脂类代谢物的变化。

05

药物制剂相关研究

质谱成像可用于研究候选药物分子剂型对药物分子及载体在靶器官分布的影响。

图5. 药物通过雾化吸入后在靶器官的分布行为研究4。

图6. 透皮制剂给药后药物在表皮层、真 皮层及皮下组织的分布过程5。  

06

空间上的药物PK/PD研究

定量质谱成像技术的发展使得基于空间药物PK/PD的研究成为可能，获得定量数据可以与LC-MS/MS数据形成互补，更完善地阐述药物在生物体内的代谢行为。

图7. 代谢物A和母物B蓄积在胆管，分布特征相同6。

图8. 代谢物A直接给药后分布特征6。    

图9. 肝脏组织上校准曲线的建立6。

表1. 定量质谱成像量化的肝脏局部区域药物浓度6。

成像质谱技术的发展方向

01

成像离子化技术

解析电喷雾电离(Desorption Electrospray Ionization, DESI)和基质辅助激光解析电离(Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization, MALDI)是较为常用的两类质谱成像离子化技术。利用质谱成像技术研究药物分布特征时，均需要制备动物组织薄切片，MALDI成像需要选择合适的基质进行喷涂后才可上机分析，而DESI则无需该过程且DESI对切片损伤微小，同一切片可重复利用；相较于MALDI离子源，DESI成像更适合小分子药物成像并且可以获得更好的灵敏度；在成像空间分辨率上，MALDI略优于DESI，但随着DESI技术的进步，目前二者可以达到相当的水平。

图10. DESI成像原理示意图及DESI技术发展概况。

图11. MALDI成像原理示意图。

图12. DESI&MALDI全谱分子成像分析小鼠脑中脂类物质（二者离子强度互补）。 

02

成像分析技术选择

目前质谱成像分析成像检测器依然以高分辨质谱为主，满足非目标成分成像分析的高通量、高扫描速度、原位定性的需求，结合离子淌度功能的使用能够进一步去除基质干扰，提高成像的准确度。

近年来定量质谱成像也受到了广泛关注，以目标化合物成像为重 点，希望实现复杂生物切片上痕量物质的定量检测，关注成像方法的灵敏度和重现性。

图13.  沃特世基于高分辨质谱平台的非目标化合物成像方案。

图14. Waters基于DESI XS & Xevo TQ-XS靶向成像方案。 

总结

质谱成像技术在药物研究领域有广泛的应用前景，根据研究项目的需要，选择合适的质谱成像方案可以与传统方法有效互补，提高药物研发效率。

参考文献

1. Liu X., Weaver, E.M., Hummon, A.B., Anal. Chem., 2013, 85, 6295-6302.

2. Stephen Castellino,Nichole M. Lareau,Mark Reid Groseclose, Journal of Mass Spectrometry, 2020, 12, 35.

3. Celia Henry Arnaud, C&EN, 2017, June5, 30-34.

4. Eiichi Yamamoto, Yuhji Taquahashi, Makiko Kuwagata et. al, International Journal of Pharmaceutics, 2021, 595, 120241.

5. Julie Quartier, Wei Rao, Suan Slade et. al, International Journal of Pharmaceutics , 2021, 607, 120967.

6. Lieke Lamont, Darya Hadavi, Brent Viehmann et. al, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2021, 413, 2779-2791.

研究拉伸试验机意义是什么？

　　锥形量热仪的功能

　　锥形量热仪不仅可测量烟及烟灰产率，也可研究阻燃聚合物烟与毒气的产生，测定阻燃剂的加入对阻燃聚合物成烟的影响，从烟释放角度对材料的阻燃性能进行评估，锥形量热仪是用氦一氖激光束测定烟释放动态过程中的消光系数，测得的主要参数比消光面积（SEA）是表征燃烧过程中，每时每刻发烟量的动态参数，能体现单位质量挥发物转换成烟的比率，锥形量热仪获得的众多火情参数中，RHR、PkRHR（峰值）和TTI是衡量聚合物材料在火灾中危险性的重要参数及指标。研究者首先将TTI和PkRHR结合起来，用TTI/PkRHR来评价聚合物材料潜在的危险性。　使用锥形量热仪可直接获得以下数据:

　　a 引燃时间

　　b 引燃后180s 300s内的热释放速率平均值、

　　c 总热释放量（mj/m2）

　　d 试样的初始余量和残余质量（Kg）

　　e 平均存放燃烧值（mj/kg）

　　f 引燃后至试验结束期间内的平均质量损失（kg/s）

　　g 辐射速度（KW/M3）和排气量（m3/s）

　　h 热释放速率—时间曲线

　　i 烟雾释放速率（选做）

　　j 有毒气体（一氧化碳、二氧化碳）生成速率（选做）

　　锥形量热仪的前景

　　锥形量热仪在材料的燃烧性能研究、阻燃材料性能的研究和火灾模型化的研究三个领域中的都有重大作用，表明锥形量热仪在室内装修材料、矿评价.烟和毒气释放、井火灾、塑料、木材等领域具有广阔的应用前景,且其对材料的阻燃机理、材料燃烧危险等级划分、评价材料的燃烧型和阻燃性等的研究有很大帮助。