空间代谢组学风口已至：质谱成像如何解锁组织中的代谢密码

空间代谢组学是质谱成像较为成熟的应用方向之一。它直接在组织原位给出代谢物的结构、含量与空间分布，无需荧光或放射性标记，也不需把组织磨碎。2026年，围绕该方向的学术活动明显增多——以 AFADESI（空气动力辅助解吸电喷雾电离）为代表的常压成像技术被应用于疾病机制、生物标志物筛选与药物分布研究，相关技术分享也趋于活跃。

空间代谢组学解决了什么

常规代谢组学先提取再上机，得到的只是“一管匀浆”的平均结果，分子在组织的哪个区域高、哪个区域低，信息全部丢失。空间代谢组学把质谱成像作为读出的核心，让代谢物在切片上的位置被直接“看见”。

AFADESI 是这类技术的典型代表：它用层流空气与传输管建立离子传输通道，在常压、免基质条件下对组织切片进行高覆盖度的代谢物成像，并可覆盖较大面积样本。这类方法已被用于肿瘤代谢异质性、神经退行性疾病神经递质异常等场景，证明了空间维度对代谢解读的价值。

双电离如何拓宽代谢物覆盖

代谢物的极性跨度很大，从氨基酸、胆碱类到部分非极性脂质，单一电离方式很难全面覆盖。新策源（Neo Source INSTRUMENT）的 MSI DPI 采用 DESI/PI 双电离模式，在 DESI 解吸电喷雾之外引入光化学电离，使弱极性、非极性分子也能被有效检测。

以新策源公开示例为例，在 DESI/PI 双电离下，茶氨酸信号可提升约 14.5 倍、咖啡因约 61 倍、鼠脑胆固醇约 205 倍，相对传统 DESI 有数量级的灵敏度增益。这意味着更多低丰度代谢物有机会在原位被稳定检出，对生物标志物筛选尤为关键。

从科研到药理毒理的链条

空间代谢组学的应用并不止于基础机制。在药理与毒理研究中，它可以直接显示药物及其代谢物在肝、肾、肿瘤等组织中的空间分布，辅助判断药效与潜在毒性部位；在植物科学中，可定位药用成分的合成与积累区域。这些场景的共同点是：研究者关心的不只是“有没有”，而是“在哪里、有多少”。

MSI DPI 兼容 Agilent、AB SCIEX、Thermo 三家主流质谱主机，空间分辨率 20–200 μm，免基质、常压直接成像，便于把空间代谢组学嵌入既有的质谱工作流，而无需为单一应用另建一套系统。

空间代谢组学真正的价值，不在于又多了一种组学，而在于它把“代谢物在哪里”这一长期被匀浆平均掩盖的维度重新放回研究视野。当一张切片能同时显示数十种乃至更多代谢物的空间梯度，疾病机制、药效评价与标志物发现才**次有可能在同一张图上对话。