组织中脂质的质谱成像，是生物医学领域发展分子病理和空间组学的重要技术手段，通过提供大量生物分子的空间分布信息，支撑生理过程基础研究以及疾病标志物的发现与筛查。实现高质量的组学成像，目前还存在较大挑战，其中一个主要问题是高确定性的组学分析依赖串联质谱分析来确定具有复杂精细结构的脂质分子，而组织切片成像时单个位点的样品量少，无法支撑多种脂类分子的串联质谱分析。

近日，清华大学精密仪器系张文鹏助理教授、欧阳证教授合作发展了一种多目标串联质谱成像（MS²I）方法，并与北京清华长庚医院王韫芳研究员、董家鸿院士合作，应用于肝癌组织的空间脂质组学分析。这项技术采用双线性离子阱分析器构架，利用离子存储、选择性离子传输及串联质谱分析等，实现了单个生物组织切片位点上大量脂质分子的结构解析，显著提升了生物组织中脂质成像的确定性，为脂质组学成像树立了新范式。

通过构建大气压基质辅助激光解吸电离源（AP-MALDI）与双线性离子阱质谱系统，采用先扩束再聚焦的方式实现高分辨的聚焦光斑，获得了10 μm脂质成像空间分辨率。通过单次成像扫描-多目标分子MS²I方法，解决了传统质谱成像方法在一次扫描过程中仅能对1个目标分子进行MS²I分析的难题。以鼠脑为例，该系统可对组织单位点单次采样，选择10个m/z数值对20种脂类离子进行串联质谱成像。同时，还将串联质谱成像方法与片上光化学衍生化方法相结合，实现了多目标脂质分子的C=C 双键位置异构体的成像分析，为生物医学研究提供前所未有的脂质精细结构信息。

研究团队将这一串联质谱成像系统应用于肝细胞肝癌组织的空间脂质组学分析，通过对7类磷脂中20种磷脂 C=C位置异构体的精细结构质谱成像，揭示了甘油磷脂中n-7、n-9、n-10异构体肝脏癌变区域及癌旁区域的显著性差异。采用统计方法对交叠区域进行了分析，结果显示C=C双键位置异构体的可视化分析能更好的对癌症和癌旁边界进行鉴定。

在该工作中，研究团队提出了高效的多目标串联质谱成像方法，可在单个生物组织位点对多个脂质分子进行结构分析，实现了高确定性的脂质分布成像，为相关的生物医学研究提供了有力的空间脂质组学工具。