融合TIMS与成像技术引领多组学研究新趋势——访布鲁克生命科学质谱成像业务部全球副总裁Michael Easterling
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融合TIMS与成像技术，引领多组学研究新趋势——访布鲁克生命科学质谱成像业务部全球副总裁Michael Easterling
布鲁克公司通过融合TIMS技术，推出iprm-PASEF，提升了质谱成像在高通量、单细胞和空间分析方面的性能，推动了多组学和中药分析等领域的发展。仪器信息别采访了其生命科学质谱成像业务部全球副总裁
，从博士阶段便专注于质谱的研究与应用，在傅里叶变换离子回旋共振质谱（FTICR-MS）和基质辅助激光解吸电离（MALDI）等关键技术领域取得了诸多创新成果。他不仅在技术开发上具有前瞻性的洞察，还对质谱技术在生命科学研究中的推动作用有着深刻的理解。
近期，仪器信息别采访了Easterling博士，就质谱技术的现状及其在多组学研究中的广阔前景进行了深入交流。
Easterling 博士表示，最初吸引他进入质谱领域的是这项技术独特的多学科交叉特性。“质谱技术融合了数学、物理、化学，就像一个科学界的’全能运动员‘，”他分享道。在研究生阶段，他不仅享受计算化学的模型计算，还沉迷于动手操作仪器，解决实验中的复杂问题。质谱分析与生俱来的功能也让他感觉到很着迷，这种技术能同时分析多种质量数据，极大拓展了研究的深度和广度。在回顾职业生涯的印象非常深刻时刻时，Easterling 博士提到早年在美国ASMS年会上首次提出蛋白质组学的概念，他也很幸运的见证了蛋白组学的发展以及质谱与生物科学融合带来的变革性突破。可以说，这不单单是仪器的升级，更是研究者在样本处技术上的一直在优化，使质谱技术更适配生物样本。如今，Easterling博士所扮演的角色不仅是技术创新者，更是推动质谱技术在全球实验室应用的重要引领者，帮助实验室取得突破性进展。他表示这是一种截然不同的成就感 – 从工作中获得的全新体验。
技术的发展使得质谱不单单是一种实验室工具，更使其成为生命科学中无法替代的核心“玩家”。质谱技术已具备了与转录组学相似的高通量分析、单细胞分析和空间分析的功能。Easterling博士这样说道：“在布鲁克，我们为能够同时提供这三大功能而自豪，它帮助研究人员应对多层次的科学挑战，提供了无与伦比的分析能力”。在这三大功能中，高通量分析有助于揭示不同样本间的差异；单细胞分析能够深入探究表型，帮助理解细胞层次的生物过程；而空间分析则为样本提供关键的背景信息。早期的质谱技术仅限于检测单一质量——通过一系列分析一种化合物的质量确认其分子式，尽管实用，但无法应对复杂的生物学问题。Easterling博士也特别指出，质谱的革新是赋予了其承载更复杂的生物学任务的能力。布鲁克公司通过引入捕集型离子淌度分离（TIMS）技术，不仅能从质量维度进行离子的分离和检测，还能在额外的空间尺寸维度（CCS值，即碰撞截面积值）对离子进行细致的分离、分析。
通过TIMS，布鲁克实现了在不同维度上对生物样本的高通量、单细胞及空间分析，使科学家们得以从多个视角去理解生物系统的复杂活动。纵观质谱技术的发展历史，TIMS无疑是布鲁克最具革命性的重要创新之一，也是Easterling博士职业生涯中见证的关键里程碑之一。同时，他也认为，真正的创新价值在于如何让它为更多科学家服务，让质谱成为人人可用的科学利器，从而带动更深层次的科学变革。
基于此，布鲁克未来的关键在如何将这些卓越的创新融入到易于使用的仪器中，而不是昂贵、复杂的大型设备，使其变得更便捷，能够支持更多实验室和科学家的研究探索，让质谱技术在生命科学研究中发挥更深远的影响。此外，未来的质谱普及之路还需配备强大的软件支持，使数据更加易于解析和应用。质谱成像新技术推动空间组学的发展
布鲁克企业具有专利的smartbeam 3D激光器，该技术通过 “真实方形像素点”激光采集，可实现单个像素点检测灵敏度的最大化。在传统成像仪器中，使用圆形激光点及随机移动的方式，采集数据往往难以实现完整的方形像素覆盖，导致检测灵敏度及成像分辨率欠佳。而smartbeam 3D采用了“蛇形”扫描技术，实现了像素点每一块面积的充分覆盖，进而达到最大限度分子激发的效果，使高灵敏、高分辨
分子成像成为可能。基于此技术，布鲁克进一步结合TIMS，推出了iprm-PASEF（多通道二级质谱成像）技术。iprm-PASEF技术代表了布鲁克最先进的质谱成像战略成果。基于smartbeam 3D的“真实方形像素点”激光采集功能，iprm-PASEF将一个像素点划分为四个区域，结合TIMS技术对母离子进行“空间维度”细致的分离，实现了母离子的精准隔离及子离子的多通道质谱成像分析。目前，该技术在单次实验中最多可实现25 个母离子的二级碎片成像分析。如果说，布鲁克的smartbeam 3D 激光器重新定义了MALDI质谱成像的采集方式，那么 iprm-PASEF 技术则为成像后续的分子鉴定带来了革命性推动作用。
布鲁克的iprm-PASEF技术在德国曼海姆大学的科研工作中表现尤为突出。研究者利用这一技术实现了多条酶解肽段的同时空间分析，为空间蛋白质组学提供了前瞻性的新方案。Easterling博士强调，布鲁克的创新并不仅在于单一技术的开发，而在于将多个前沿技术整合为一种协同工具，让科学家能够更高效地、更全面地获取生物分子信息。这种多维度的技术整合正是布鲁克引领质谱成像领域的核心优势之一。
Easterling博士强调道：“中国在蛋白质组学、空间组学等领域的需求具有鲜明的独特性，特别是在传统中医药研究中，这种需求显得很突出。”他介绍说，布鲁克致力于将现代成像技术带入中国实验室，帮助本地研究人员更好地识别并定位中药中的活性成分，并解析其在生物体内的作用机制。布鲁克的timsTOF fleX质谱仪就是这样一款为精准分析量身定做的综合性分析平台，既支持LC-MS/MS组学分析，也能进行质谱成像/空间分析，并将数据来进行整合，可以从空间蛋白组学、空间代谢组学等多个角度为中药材活性成分的药理作用研究提供丰富的信息。“我们很高兴看到中国研究人员的创新研究视角为质谱成像技术的应用拓展了新方向。”Easterling博士谈到。在timsTOF fleX的帮助下，布鲁克团队希望可以为中药材研究提供强大的科学探索工具，让空间蛋白组学、空间代谢组学等前沿分析技术助力揭示体内的微观变化，推动科研研究迈向精准医学的新高度。
随着布鲁克公司在质谱成像领域不停地改进革新，Easterling博士的团队着眼于绘制更全面的生物学图谱。他指出：“质谱成像最初专注于小分子如代谢物、脂质和糖类的分析，但实际上，生命科学的重点是生物大分子的动态分布——如蛋白质、RNA等。”当前由于对癌症和代谢疾病等复杂疾病的深入研究，也让科学家意识到探索蛋白质和RNA在不同空间中的变化是解读这些疾病的关键。布鲁克与AmberGen公司的合作推出了MALDI HiPLEX-IHC多重免疫蛋白成像技术，打破了以往技术的限制，能够将蛋白质、RNA、糖类、小分子以及其表达级联的输出信息从空间维度结合在一起，从而构建更丰富、更完整的生物学图谱。Easterling博士认为，MALDI HiPLEX-IHC为空间多组学研究带来了革命性进展，研究人能从不同角度分析生物分子的空间分布和相互关系，深入探究这些分子在复杂生物学中的角色。他补充道，“
”这种新视角，正是布鲁克为科学家们提供的创新平台，帮他们将研究进一步拓展到更复杂的生物学层面。”访谈中，Easterling博士展望了质谱成像技术在精准医学与临床研究应用中的前景。他提到提升数据精度一方面需要更先进的质谱仪，另一方面则是逐步优化的样品前处理。所以，布鲁克不仅在仪器设施上持续创新，还致力于优化从样品制备到数据处理的每个环节，以更好地服务于复杂的科学需求。Easterling博士也提到：“在当今的多组学研究中，面对如此庞大的数据量，传统的数据分析工具已不再适用，AI和机器学习技术将是未来解读质谱数据的关键。”为了使质谱成像技术在实际应用中发挥最大价值，布鲁克不断开发高效的数据分析工具，并积极引入机器学习和人工智能技术，在大多数软件包中内置分类算法，帮助研究人员更快速、准确地处理质谱所产生的大量数据。能够准确的看出，AI技术的结合将逐步推动多组学数据的整合与分析，使科学家能更深入地理解这一些数据之间的生物学层次关系，从而揭示隐藏在庞杂数据背后的生物学奥秘。
无论是TIMS技术的引入还是iprm-PASEF的推出，布鲁克不仅为科研提供了精确、便捷的解决方案，更推动了质谱技术在生命科学中的广泛应用。布鲁克的这些前沿举措，无疑为多组学研究和精准医学打开了更广阔的视野，成为引领质谱成像技术发展的重要力量。未来的质谱技术将不再只是实验室的专属工具，而是助力精准医学的多组学研究的核心手段。
（布鲁克生命科学质谱中国区高级商务总监李剑峰（左）、布鲁克生命科学质谱成像业务部全球副总裁Michael Easterling（右）和仪器信息网化学分析主编万鑫（中））
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