解吸电喷雾电离（DESI）在临床研究中的应用

解吸电喷雾电离（DESI）是沃特世的一项专利技术，是一种新型质谱成像技术，可以对样品表面化合物组成、空间分布情况及相对丰度进行快速分析，通过DESI原位质谱成像可获得标志物的位置信息，帮助深入理解疾病机制，广泛地应用于临床研究。

与MALDI等传统质谱成像不同，DESI是一种大气压环境下的质谱成像技术。无需标记和基质辅助，只需要较少的前处理过程；而且其对组织的破坏性更小，同一组织切片可以反复多次成像或成像后进行组织病理学成像，因此DESI质谱成像操作更加方便快捷，在临床应用的转化方面也有着更为广阔的前景。

DESI的原理

在大气压环境下，将DESI喷雾溶剂连接于毛细管上，施加一定的高电压，在氮气的辅助下形成带电喷雾液滴，轰击样品表面，使得带电溶剂与待分析物同时发生解析和电离，离子沿着传输毛细管进入质谱，进而完成化合物的检测。

DESI的优势

与传统质谱成像相比，DESI原理设计更为简洁，是更类似于ESI的软电离技术。除了可获得化合物全谱母离子信息外，还可根据化合物的性质选择是使用正离子模式还是负离子模式采集，有助于发现更多类型的临床生物标志物。另外，作为软电离技术，DESI还有一个好处就是对样品的破坏性更小。同一片组织切片可进行多次成像，成像后依然能进行免疫组化等其他病理成像分析，并且可以将多种成像结果叠加分析，形成多维数据集，从而更加深入精确地揭示生理病理过程。

DESI成像与HE染色结合

HE染色作为临床病理学的金标准常被应用于临床组织分型。而由于DESI是一种无损技术，其成像分析后的样品可以直接做HE染色分析。

Livia S. Eberlin，Xiaohui Liu，R.Graham Cooks等在《Analytical chemistry》发表的《Desorption Electrospray Ionization then MALDI Mass Spectrometry Imaging of Lipid and Protein Distributions in Single Tissue Sections》中提到：同一个组织切片，可以先用DESI做小分子成像，再用MALDI做蛋白成像，最后洗掉基质做HE染色（Anal.Chem.2011， 83，8366 8371）。

与代谢组学相结合，从标志物的定性、定量、定位三个角度去阐述科学问题

Koshi Nagai等通过UPLC-QTOF-HDMS淌度非靶向的Global metabolomics/metabolic profiling G-Met方法和DESI-MSI的组合对38个HCC患者的肝癌组织与72个非癌组织进行了分析，结果表明TGs种类与肿瘤分布有关。这说明DESI可用于表征肿瘤细胞的进展并发现前瞻性生物标志物 （Rapid Commun Mass Spectrom. 2020；PMID：31412144）。该分析首先用代谢组学的方法找到标志物TGs，然后用DESI对标志物TGs进行成像分析，并通过成像图找出癌组织、正常组织、癌旁组织等。

该研究指出，DESI可进一步为标志物的功能分析提供定位信息，此外DESI还能更客观准确地提供组织病理分析。

通过DESI对组织切片中的小分子代谢物和脂质进行空间组学研究，找出标志物

Dehoog等采用DESI-MS技术对178例甲状腺组织标本进行分析（PNAS，2019， 116，43，p21401），获得了正常甲状腺、良性滤泡性腺瘤（FTA）、恶性滤泡性癌（FTC）和乳头状癌（PTC）组织的分子特征图谱（图B）。根据获得的正常和病变甲状腺组织的DESI-MS代谢谱图特征（图C）建立了检验统计分类模型，并用以预测甲状腺病变的疾病状态，包括良性甲状腺对PTC和良性甲状腺对FTC。预测模型随后被用来预测从临床FNA样本中提取的甲状腺细胞簇，并获得的DESI-MS成像数据（图D）。

在一项前瞻性的临床研究中，证实了这种方法在术前诊断来自FNA活检的不确定甲状腺结节方面的高性能，以及这种方法的潜力，进而可能减少诊断性甲状腺手术的次数。结果表明DESI-MS成像极有希望应用于临床实践，成为有价值的甲状腺肿瘤诊断工具。

DESI样品制备流程非常简单，生物组织样品做冰冻切片即可，其他的样品也可直接进行分析。并且在样品制备过程中无需喷涂基质，省去了基质选择、点靶、进靶等繁琐的操作；而且由于无基质干扰，DESI得到的数据也更为干净。因此，DESI可更方便地应用于各种复杂样品表面化学成分的原位成像分析，更有助于临床转化。

综上，DESI作为新一代质谱成像技术，具有灵活、简便等诸多优势，这使得DESI技术在临床实践中具有非常广阔的前景。此外，该系统还可以开展非靶向代谢组学研究，与DESI成像结果相互验证、补充，多角度发现与疾病诊断、治疗、预后相关的生物标志物。