通过质谱成像表征样品的方法技术

本发明专利技术涉及通过质谱成像(MSI)表征样品的方法，根据所述方法，在形态和/或纹理方面，从与所述样品中的至少一种离子相关的成像数据表征所述离子的空间布置。

Method for characterizing samples by mass spectrometry imaging

The present invention relates to imaging by mass spectrometry (MSI) method for the characterization of the samples, according to the method, the morphology and / or texture, from the space layout and the sample in at least one ion related imaging data characterizing the ion.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过质谱成像表征样品的方法
本专利技术涉及通过使用质谱成像表征样品的方法。更具体地，本专利技术提出通过质谱法获得的成像数据用于提取和测定与样品中一种或多种离子的分布相关的形态测定数据和/或纹理数据的用途。本专利技术还提出这种形态测定数据和/或纹理数据用于鉴定和/或选择样品中一种或多种目标分子的用途。一般来说，本专利技术可用于其中样品或样品中的化合物的表征是有用的/必要的任何领域。例如，本专利技术可用于药学领域中用于在不同生物组织中鉴定分子标记物，或用于医学诊断的领域，从而鉴定样品中组织的类型和/或细胞的类型。此外，本专利技术可用于质量控制领域，以检查部分实际上具有期望的特性。
技术介绍
质谱法是一种广泛已知并且在化学和生物化学分析中用于检测和鉴定样品中的目标分子的技术。近年来，已经开发了通过质谱法的分子成像，这提供了直接在样品中观察目标分子的分布的可能性。质谱成像(MSI)集合了使用电离源的所有成像技术，这提供了定位来自样品的分子离子的可能性。可以提及多种电离源，如激光，离子，气体，液体，溶剂，等离子体(单独或组合的源)，微波，电子，它们可以用在成像模式中，如DESI(“解吸电喷雾电离”)，LAESI(“激光消融电喷雾电离”)，MALDI(“基质辅助激光解吸电离”)，SIMS(“次级离子质谱分析法”)，MALDESI(“基质辅助激光解吸电喷雾电离”)和LESA(“液体提取表面分析”)，ICP-MSI(电感耦合等离子体质谱成像)。通过质谱法的成像目前主要用于生物组织的分析。事实上，可以利用MSI直接研究组织的分子组成或组织的切片的分子组成，而无需通过荧光标记且不具有任何放射性。此外，因为其特异性，MSI提供了在样品上直接辨别和鉴定所检测的离子的可能性。因此，现在通常利用MSI来研究或搜索目标生物样品中的内源性分子标记物。更具体地，通过将离子或其质量对电荷比(m/z)作为目标，可以直接分析已知分子的分布。也可以使用统计工具，尤其是ACP(主成分分析)、PLSA、T-检验、ANOVA或其它工具，以比较至少两个目标区域，并由此鉴定对于这些区域中的一个或另一个区域来说特异性的一种或多种分子(J.Stauber等,蛋白质组研究杂志(JProteomeRes),2008.7(3):p.969-78；D.Bonnel等,分析和生物分析化学(AnalBioanalChem),2011)。在样品的图像的光谱的分析中使用分割方法也是已知的，以根据所述样品的离子的强度将光谱分类。因此，根据所检测的组织学区域的分子强度属性(profile)，知道生物组织的表征(T.Alexandrov等,癌症研究和临床肿瘤学杂志(JCancerResClinOncol),2012.139(1):p.85-95；T.Alexandrov等,蛋白质组学杂志(JProteomics),2011.75(1):p.237-45)。于是可以根据组织的完整分子属性而不再仅根据少量标记物的光谱属性来将组织分类。然而，所有MSI数据分析方法目前都基于与m/z比相关的强度值的研究。更具体地，在通过MSI获取样品的图像期间，利用来自电离源的束分析所述样品以在样品的每个点中记录对应于所检测的离子的平均光谱。所记录的数据的整体表现为具有每个记录值的坐标的矩阵，一种在一列上含有不同m/z比且在第二列中含有相应强度的光谱。随后，对于与特定化合物对应的特定离子(即，给定的m/z比)来说，该离子的强度的测定(或峰的面积的积分)提供了利用图像重建软件包，通过将具有记录坐标的峰的强度考虑在内并通过向每个点分派具有限定的颜色和/或颜色强度的像素，获得该离子的分布(并因此获得相应的化合物)的可能性。可选地，还已知如何将电离源散焦以在单次射击中分析全部或部分样品。然后利用位置检测器获得定位(Luxembourg等,分析化学(Anal.Chem)2004)。然而，不能辨别具有相同属性或光谱特征的两种生物样品，即使它们显示出不同的组织和/或细胞构造。于是需要将通过MSI的分析与另一种用于分析样品的方法如染色(免疫组织化学，组织射线照相术等)组合，以例如鉴定在两种样品的组织构造中的差异。
技术实现思路
本专利技术提出通过质谱法成像常规获得的样品的成像数据(即，位置，m/z比，强度)的用途，其中不再仅考虑与所述样品的离子相关的强度值，也考虑样品中所述离子的空间布置和表征所述空间布置的测量结果。根据本专利技术，根据样品中一种或多种离子的分布形态和相关测量结果(形态测定数据)和/或在所述一种或多种离子的纹理上表征样品。与样品中所述离子的存在相关的形状和形状的布置提供了相对于来自光谱强度的信息获得另外的信息(表面，形状，体积，图案，重复，量，分散和来自该信息的值，例如它们的比率等)的可能性。于是可以根据所述样品中至少一种离子的形状和/或在这些形状的尺寸上和/或它们在样品中的布置上表征样品。根据本专利技术，因此可以区分具有相似或相同分子属性的两种样品。此外，可以在样品的形态测定数据和/或纹理数据的基础上鉴定样品，以例如通过将特定形状和/或纹理等作为目标来鉴定样品中的目标分子。更一般地，本专利技术提出样品中一种或多种离子的分布的形态测定和/或纹理的表征，以及这些形态测定和纹理数据与光谱成像数据的组合或取代光谱成像数据的用途。根据本专利技术，该表征可以与例如将强度考虑在内的本专利技术的成像数据处理方法组合，并且更一般来说，与样品的任何表征方法(包括通过光学、物理处理，通过着色等实现的表征方法)组合。本专利技术的目的因此是通过质谱成像(MSI)表征样品的方法，根据所述方法，在形态测定和/或纹理方面，从与所述样品中的至少一种离子相关的成像数据表征所述离子的空间布置。换句话说，从MSI数据测定和/或定量所述样品中的至少一种离子的空间布置，以鉴定形状、形状的布置、特别是测量结果，并且相应地通过这些形状测定和/或纹理特征表征样品中所述离子的分布。本专利技术的目的还是用于鉴定样品中新目标分子的方法，根据所述方法i)将与所述样品中的多种离子相关的多种形态测定和/或纹理跟与参考样品中的多种离子相关的形态测定和/或纹理数据比较；ii)鉴定所述样品的至少一种特征性离子；iii)鉴定与步骤ii)中鉴定的所述离子对应的分子。本专利技术还提出通过质谱成像鉴定样品的方法，其中：i)利用从若干参考样品获得的与多种参考离子相关的形态测定和/或纹理数据建立数据库或模型，所述形态测定和/或纹理数据代表所述参考样品中所述参考离子的空间布置；ii)记录与待鉴定的样品中的至少一种离子相关的形态测定和/或纹理数据；iii)将与待鉴定的样品的离子相关的形态测定和/或纹理数据跟与数据库或模型中含有的参考离子相关的形态测定和/或纹理数据比较。本专利技术的另一个目的在于计算机可读的数据载体，所述数据载体包含指令，所述指令可以通过计算机执行并且适合于使计算机系统执行本专利技术的样品表征方法的至少一个步骤，和/或用于鉴定样品的方法的至少一个步骤，和/或用于鉴定样品中的目标分子的方法的至少一个步骤。附图说明图1：为两个样品(1A和1B)通过质谱成像获取的数据集的说明性实例，其中白色具有值0而黑色具有最大值；图2：根据本专利技术的肺组织样品的质谱成像数据的形态表征的实例，其导致与健康组织(健康气道)相比较的病态肺组织(纤维化本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过质谱成像(MSI)鉴定目标样品中的目标分子的方法，根据所述方法i)从所述目标样品中的多种离子的MSI数据分析所述样品中的所述离子的空间布置，以确定与所述样品中的所述离子相关的形态测定特征和/或纹理特征；ii)将与所述目标样品中的多种离子相关的形态测定特征和/或纹理特征跟与参考样品中的多种离子相关的形态测定数据和/或纹理数据比较；iii)鉴定所述样品的至少一种特征性离子；iv)鉴定与步骤iii)中鉴定的所述离子对应的分子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.26 FR 14579931.通过质谱成像(MSI)鉴定目标样品中的目标分子的方法，根据所述方法i)从所述目标样品中的多种离子的MSI数据分析所述样品中的所述离子的空间布置，以确定与所述样品中的所述离子相关的形态测定特征和/或纹理特征；ii)将与所述目标样品中的多种离子相关的形态测定特征和/或纹理特征跟与参考样品中的多种离子相关的形态测定数据和/或纹理数据比较；iii)鉴定所述样品的至少一种特征性离子；iv)鉴定与步骤iii)中鉴定的所述离子对应的分子。2.根据权利要求1所述的鉴定样品中的分子的方法，根据所述方法，所述形态测定特征限定一种或多种图案和与所述图案相关的尺寸。3.根据权利要求1或2所述的鉴定分子的方法，根据所述方法，所述纹理特征限定所述样品中所述图案的布置。4.根据前述权利要求中任一项所述的鉴定样品中的分子的方法，所述方法包括另外的步骤，根据所述另外的步骤，观察与直接在所述样品的图像上的至少一种离子相关的形态测定特征和/或纹理特征。5.根据前述权利要求中任一项所述的鉴定样品中的分子的方法，根据所述方法，通过应用形状识别方法和/或纹理分析来实现分析所述至少一种离子的空间布置的步骤。6.根据前述权利要求中任一项所述的鉴定样品中的分子的方法，所述方法包括准备步骤，根据所述准备步骤，通过MSI获取样品中多种离子的数据。7.根据前述权利要求中任一项所述的鉴定样品中的分子的方法，所述方法包括如下步骤，根据所述步骤，制作包含所述目标样品中多种离子的形态测定特征和/或纹理特征的数据库(DB)或模型。8.根据权利要求7所述的鉴定样品中的分子的方法，所述方法包括另外的步骤，根据所述另外的步骤，利用所述目标样品中的至少一种离子的光谱MSI数据和/或对所述目标样品来说特异性的物理化学、生理学和/或生物学数据来实现所述数据库(DB)或所述模型。9.样品中至少一种离子的质谱成像(MSI)数据用于确定所述离子的形态测定特征和/或纹理特征，从而通过所述样品中所述离子的空间布置表征所述样品的用途。10.通过质谱成像(MSI)表征样品的方法，根据所述方法，在形态测定特征和/或纹理特征方面，从与所述样品中的至少一种离子相关的成像数据表征所述种离子的空间布置。11.根据权利要求10所述的通过MSI表征样品的方法，所述方法包括以下步骤，根据所述步骤：a)通过MSI获取所述样品中至少一种离子的数据；b)通过形态测定特征和/或纹理特征从与所述样品中所述至少一种离子的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·斯陶贝尔，大卫·博内尔，法比安·帕默拉尔，格尔·皮卡德德穆勒，
申请(专利权)人：IMA生物科技公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR