荧光成像客户的新选择：你的标记策略，质谱成像也能用
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发布时间：2026-09-07
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导语
做组织与细胞研究的科研人员，实验室里几乎都有一套荧光成像的工作流。FITC、DAPI 这些标记物耳熟能详。但很多人可能还没意识到——这些标记思路稍加调整，就能直接迁移到元素质谱成像平台，获得荧光无法提供的元素维度信息。今天聊几个最新案例，看看这条迁移路径能带你走到哪些应用场景。
1WGA 双标记：凝集素标记思路的质谱复用
在荧光成像中，WGA（小麦胚芽凝集素）是标记细胞膜的常规试剂，可结合细胞膜上普遍存在的 N-乙酰葡糖胺和唾液酸残基，几乎不受细胞类型限制。
Molitor 等人在 Analytical Chemistry 发表研究，建立了一套完整的迁移方案：
荧光端：FITC 标记的 WGA（F-WGA），标记细胞膜，DAPI标记细胞核，通过荧光显微镜获取完整细胞形态信息；
质谱端：金属标记的抗 WGA 抗体（M-Anti-WGA，如 Gd/Ir 标记），用于 LA-ICP-TOFMS 元素成像
两个标记靶向同一个分子——WGA，而 WGA 本身锚定在细胞膜上。同一组织切片上同时获得荧光图像和元素质谱图像，实现交叉验证。
图2 将 F-WGA/M-Anti-WGA 双标记法，对比免疫荧光（IF）与 LA-ICP-TOFMS 成像效果：
(A) F-WGA 标记细胞膜，免疫荧光呈现大面积皮肤组织图
(B)(C) 元素质谱分别采集表皮不同区域：M-Anti-WGA 细胞膜信号、铱试剂细胞核信号，搭配同源 F-WGA、DAPI 荧光对照；。
图 1中展示了在皮肤组织切片上以250nm像素分辨率有效勾勒出细胞边界和细胞核。
图 2 经奥沙利铂处理 HCT116 细胞，LA-ICP-TOFMS同步获取细胞膜（M-Anti-WGA）、细胞核（Ir嵌入剂）、铂元素（194Pt、195Pt、196Pt之和）的分布图；
图 2中展示了在HCT116细胞的细胞膜/细胞核及Pt的成像效果图，分辨率为500nm；其中Pt在细胞核区域显著富集，这与OxPt的DNA靶向机制相符。
核心启示
荧光实验里用惯了的凝集素标记思路，经过”金属二抗”这一层适配后，可以直接在质谱平台上复用。不需要重新开发标记体系，不需要改变样本制备流程，只需要把荧光二抗换成金属标记二抗。
2 抗体-荧光二抗 → 抗体-金属二抗：从 5 个通道到 30+ 个通道
荧光成像里，“一抗靶向 + 荧光二抗显色”是最基础的标记逻辑。这条思路在质谱平台上完全走得通——把荧光二抗换成金属标记二抗，检测通道从 3–5 个直接拓展到 30–40 个。
迁移后的应用场景：
肿瘤微环境空间解析：乳腺癌大样本队列中，金属标记抗体 panel 识别的细胞邻域空间特征，预测临床结局的准确性优于传统组织学分级。荧光端做 PD-L1/CD8 双染是起点，质谱端可以同一切片完成 30+ marker 的全免疫微环境解析——谁在和谁对话、距离多远、密度如何。
免疫治疗疗效预测：黑色素瘤中，CXCL13+ 功能障碍 T 细胞与 TLS/B 细胞的空间共定位，与 anti-PD-1 响应直接相关；非小细胞肺癌中发现”burned-out” CD8+ TIL 亚群，其扩增与 ICI 耐药相关。荧光成像评估 PD-L1 表达是常规，金属标记抗体 panel 可以升级为包含空间距离和邻域规则的疗效预测模型。
核心启示
你熟悉的抗体孵育流程、封闭步骤、切片制备，全部可以复用。变的是二抗上的信号基团，不变的是标记逻辑。
3 元素直检：追踪金属药物的“真实足迹”
应用场景：
小鼠结肠癌模型中，质谱成像的结果显示铂在肿瘤周围软组织（胶原/微血管区域）富集，且空间分布与组织学特征精确对应。
结直肠癌患者皮肤中铂沉积可持续数年，直接解释了铂类外周神经毒性的长期机制。
在线虫活体模型中，质谱成像技术以 5 μm 分辨率定位顺铂在肠道和头部的剂量呈依赖性富集。
4 元素直检：追踪体内元素紊乱
应用场景：
帕金森模型中，黑质致密部铁升高、铜降低，与多巴胺能神经元退变区域精确对应。
阿尔茨海默小鼠中，海马和皮层的 Fe/Cu/Zn 分布模式与对照组存在显著差异。
威尔逊病模型中，质谱成像直接可视化了铜在肝脏和脑内的异常蓄积路径。
技术对比
凯来谱能帮你做什么
上海凯来谱实验室围绕由上海凯来仪器有限公司全自研生产制造的 GenesisBIO点阵飞秒激光剥蚀系统，提供生物元素质谱成像全链条服务：
•高空间分辨率：可低至200 nm，支持亚细胞级元素解析
•质谱：ICP-TOF-MS / ICP-MS，多元素同步捕获
•样本：石蜡切片、冰冻切片、细胞爬片、细胞离心涂片（Cytospin）等
•双模态：可配合你已有的荧光标记流程，开展同一切片的荧光-质谱验证
•通量：单次 12 片载玻片，支持队列批量分析
组织切片经抗体联合染色后分为两条检测通路，左侧通过荧光显微镜采集 FITC‑WGA 细胞膜信号与 DAPI 细胞核信号获取光学荧光图像，右侧利用 fsLA‑ICP‑TOFMS 开展 mapping质谱成像，采集 M‑Anti‑WGA 细胞膜金属标记信号以及 Ir‑Intercalator 铱嵌入剂的细胞核金属信号，依托上述细胞膜与细胞核的标记信息，实现通用、精准且高性价比的细胞分割，将图像划分至单细胞水平，进而可在单个细胞维度解析金属稳态以及药物摄取的空间分布特征。
无论是把 WGA 凝集素标记迁移到质谱平台、把抗体-荧光二抗体系升级为金属二抗高维分型，还是追踪金属药物的真实分布以及内源性元素的紊乱，凯来谱都可以提供从方法开发到数据分析的全流程支持。
应用案例
超高空间分辨率成像，光斑低至数200nm，甚至实现单细胞、亚细胞级别分析；
多元素同步分析，单次分析即可捕获 Na、Fe、Zn 等原生常量 / 微量 / 重金属及 Pt、镧系等示踪金属，检出限达 pg/g 超痕量水平；而传统 IMC 平台仅适配外源标签检测，无标准化方案分析组织内源金属，难以完整获取金属组学代谢信号。
浙江大学医学院团队在国际平台bioRxiv发表重磅研究利用GenesisBIO-ICP-MS技术方案，对肾脏和睾丸组织进行微区元素成像分析：精准识别铅在肾小球、肾小管及睾丸生精小管中的蓄积位点；检测限达ppm级（μg/g），可区分糖尿病组与正常组在相同暴露剂量下的铅蓄积差异；结合单细胞转录组测序，建立“铅空间分布-细胞类型-基因通路”的关联分析。
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fsLA-ICP-MS技术揭示铅富集在肾小球外肾小管区域
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fsLA-ICP-MS成像技术显示铅在小鼠睾丸实质组织中弥散分布
中科院研究团队在Adv. Funct. Mater.阐述使用Au@AgNPs来追踪口服后颗粒状银的相关情况；在单粒子水平观察到胃肠道中颗粒状银的转化和肠道吸收；为研究纳米粒子口服生物利用度开辟途径，对探索纳米制剂口服给药技术有重要意义。
参考文献
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1. Molitor C. et al. Dual-Mode Wheat Germ Agglutinin Labeling – A Versatile Cell Segmentation Strategy for High-Resolution LA-ICP-TOFMS Bioimaging. Anal. Chem. 2025, 97, 20681–20687.
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2. Ali H.R. et al. Imaging mass cytometry and multiplatform genomics define the phenogenomic landscape of breast cancer. Nat. Cancer 2020, 1, 163–175.
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3. Sanmamed M.F. et al. A burned-out CD8+ T-cell subset expands in the tumor microenvironment and curbs cancer immunotherapy. Cancer Discov. 2021, 11, 1700–1715.
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4. Theiner S. et al. Tumor microenvironment in focus: LA-ICP-MS bioimaging of a preclinical tumor model upon treatment with platinum(IV)-based anticancer agents. Metallomics 2015, 7, 1256–1264.
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5. Becker J.S. et al. Bioimaging of metals in brain tissue by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) and metallomics. Metallomics 2010, 2, 104–111.
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6. Li R. et al. Characterization of the tumor immune microenvironment in lung squamous cell carcinoma using imaging mass cytometry. Front. Oncol. 2021, 11, 620989.
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7.Wang X D, Xu L N, Ma M H, et al. A Novel Strategy for Visualizing, Tracing, and Measuring the Gastrointestinal Absorption of Silver Nanoparticles[J]. Adv. Funct. Mater.2023, 33(40): 2302366.
送样须知
1、切片规格：石蜡切片、冷冻切片均可，厚度 10–20 μm，样品表面平整无褶皱，无多余包埋胶遮挡组织区域；
2、测试周期：常规元素 mapping 5–10 个工作日，重大课题、期刊返修样品支持加急测试；
3、送样时需备好试样，用于信号测试
