使用激光剥蚀 (LA)-ICP-MS 对生物样品中的金属进行成像

了解元素分析物和金属在生物系统中的作用，是临床、医学、制药以及食品和环境科学等多个研究领域的关键课题。研究人员通常使用各种生物成像和金属组学技术来研究他们感兴趣的样品，例如液相色谱 (LC)-ICP-MS、单细胞 (sc)-ICP-MS 和激光剥蚀 (LA)-ICP-MS，这些技术已分别用于蛋白质定量¹、单细胞分析² 和生物成像。生物成像技术主要用于实现组织、细胞和低分子量化合物的可视化，而金属组学技术则主要用于研究金属在生物结构中的功能和作用。

本文介绍了来自日本的两个研究团队的相关工作。他们使用 LA-ICP-MS 成功获取了固体样品表面元素分布的详细信息。东京日本医科大学附属医院诊断病理学系的 Yukako Shintani-Domoto 团队利用 Agilent 8900 ICP-MS/MS，深入研究了人类心脏薄切片样品中金属元素的分布。京都大学大学院医学研究科癌症免疫治疗和免疫生物学中心多组学平台的 Yuki Sugiura 团队利用 Agilent 7900 ICP-MS，对小鼠肾脏样品进行了研究。

LA-ICP-MS 仪器和软件兼容性

在这两项研究中，8900 ICP-MS/MS 和 7900 ICP-MS 仪器与配备氩气 (Ar) 质量流量控制器的 ESL213 激光剥蚀系统 (Elemental Scientific Lasers, Bozeman, MT, USA) 联用。由于部分国家/地区氦气供应短缺，因此使用氩气代替氦气作为载气和补偿气。

LA 系统由 Agilent ICP-MS MassHunter 软件通过 ESL 开发的 ICP-MS MassHunter ActiveView2 (AV2) 插件直接控制（如图 1），从而实现完全集成化的样品分析、数据处理和报告。

图 1. Agilent ICP-MS MassHunter 软件通过 ESL AV2 插件显示的 ESL213 LA 系统运行队列的选项卡和状态面板。

分析工作流程

LA-ICP-MS 仪器操作条件如表 1 和表 2 所示。

表 1. 激光剥蚀系统参数。

表 2. ICP-MS 系统参数。

金属在心脏组织中的分布

心肌梗塞 (MI) 是由冠状动脉的血栓或阻塞引起的。在慢性期（称为陈旧性心肌梗塞），心肌发生纤维化，在 Azan 染色中呈现为蓝色区域 — 见图 2a。此外，使用 8900 在 O₂ 质量转移模式下通过 LA-ICP-MS 测得的 ³¹P、⁴⁴Ca 和 ⁵⁶Fe 的浓度在左侧区域低于其他区域 — 见图 2（b 至 d）。由两种互补技术所得到的结果表明，通过 LA-ICP-MS 获得的金属分布信息可以作为组织中细胞活力的指标。

图 2. (a) Azan 染色的人类心脏。(b 至 d) 通过 LA-ICP-MS 所确定的分析物在心脏薄切片上的分布。比例：1000 μm。

小鼠肝脏中金属蛋白质的特征定位

使用 7900 ICP-MS 在 H₂ 和 He 模式下对 C57BL/6 小鼠肝脏的 10 微米薄切片进行 LA-ICP-M S分析。图 3 中的图像显示了 ⁹⁵Mo、⁹⁸Mo 和 ⁵⁶Fe 的存在。⁹⁵Mo 和 ⁹⁸Mo 显示出相似的模式，证明了该方法的可靠性。钼信号表明同位素在肝脏中积聚并以亚钼蝶呤辅因子的形式存在。⁵⁶Fe 信号主要围绕样品底部中心的一条血管，与观察到的红细胞非常吻合，表明存在血红素铁（见图 3c）。图 3a 和 3c 的叠加图显示，在不同区域中检测到 ⁵⁶Fe 和 ⁹⁵Mo（见图 3d），表明金属蛋白质在组织中具有特异性定位。

图 3. (a) 至 (e) 通过 LA-ICP-MS 测得的 ²⁴Mg、⁵⁶Fe、⁶³Cu、⁹⁵Mo 和 ⁹⁸Mo 各自的分布情况。(f) 通过 iolite 4 软件 (ESL) 生成的红绿蓝 (RGB) 模式图像，其中将 ⁵⁶Fe（红色）和 ⁹⁵Mo（绿色）数据合并到一幅图像中。比例：500 μm。

集成 LA-ICP-MS 方法的优势

这些研究证明了配备 ESL LA 系统的 Agilent 8900 ICP-MS/MS 和 Agilent 7900 ICP-MS 在薄切片生物成像中的卓越性能。这些数据为组织病变所导致的金属累积以及组织中金属蛋白质和辅因子的特异性定位提供了有价值的线索。

访问研究摘要，了解更多信息。

仅供科研使用。不用于临床诊断用途。

RA45643.3676273148