理查德·卡普里奥利,主讲人,化学教授,质谱研究中心主任,范德比尔特大学医学院
几十年来,诊断成像技术在医疗保健诊所里一直存在,帮助研究人员改善数百万人的生活。但是现在成像已经进入了一个新的质谱测量的阶段。
这项技术,更正式的称为成像质谱(IMS),产生高分辨率的图像,显示了组织切片中代谢、蛋白质和药物的定位,允许细胞水平的化学变化评估。
尽管第一次使用电离方法发现同位素可以追溯到1913年,但在20世纪90年代早期,随着更高分辨率的扫描仪、更便宜的计算和大数据分析技术的进步,这项技术加速了技术的发展,这些数据分析有助于分析大量的数字化的海量光谱信息。
10月19日,在耶鲁大学公共卫生学院(Yale School of Public Health)召开的为期一天的会议上,约100名来自学术界和业界的顶尖研究人员齐聚一堂,讨论这一领域的进展和挑战。这项技术特别适用于癌症研究和药物发现和开发。
范德比尔特大学医学学院(Vanderbilt University School of Medicine)的化学教授、质谱研究中心主任理查德·卡普里奥利(Richard Caprioli)是高分辨率成像技术的先驱,他说,IMS正在弥合科学实验室和诊所之间的鸿沟。病理学家现在可以在图像上标记一个点,通过IMS可以在分子水平上检测它。或者,通过其他类型的成像技术无法探测到的质量规范可以揭示细胞异常。
IMS被用于诊断炎症性肠病,以确定潜在的条件是克罗恩病,不确定或溃疡性结肠炎。在某些黑色素瘤中很难区分良恶性和恶性细胞,但有了IMS,就有明显的伤口。“这给病理学带来了一个新的维度,”卡普里奥利在温斯洛礼堂的聚会上说。
这给病理学带来了一个新的维度。
Caprioli的团队正在开发一种技术,将各种不同类型的成像平台(如MRI、PET和mass spec)的图像合并成一个三维图像。类似于高分辨率的卫星成像结合低分辨率黑白图像和高分辨率彩色成像,他们将图像像素按像素融合,并使用预测计算来填补空白。每一种扫描都有其优点和缺点。这一过程从多个来源获得优势,并使病理学家更全面地了解分子水平上的组织异常。
“我们每天花费超过1000万美元在药物发现上,”理查德·古德温(Richard Goodwin)说,他是阿斯利康(AstraZeneca)药物安全和新陈代谢部门的另一位发言人和首席科学家。他补充说,质谱技术是一项具有成本效益的技术,用于研究药物在组织中的浓度和分布。
Stephen Castellino,葛兰素史克(GSK)的美国前Vivo成像公司的高级研究员,他说,这项技术可以使药物的发现更加全面。在我们把器官视为盒子之前。现在他们关注的是一种药物的相互作用和它的行为。在GSK中应用IMS的一种方法是检测药物传递的方法,即口服吸入、吸入或注射,以了解药物是否有能力达到其目标。他说:“这幅分子组织学的图片是生物学与化学相遇的地方。”
Kirill a . Veselkov在伦敦帝国理工学院(Imperial College London)的外科和癌症学系的研究小组正在开发一种开源软件和数据平台,适用于多种肿瘤学类型,如结肠和乳腺癌。该工具使用统计机器学习技术,允许操作员对数据应用简单的过滤器。他在转译数据分析中的工作旨在将临床有用的信息引入临床。
YSPH环境健康科学系(EHS)正在构建其质谱、成像和代谢组学研究的能力。该部门最近创建了两个致力于代谢组学研究的实验室。两者都使用质谱法研究细胞对环境胁迫的反应机制。目前的研究关注的是结肠癌、哮喘、妊娠早期暴露以及人造草坪和水力压裂的化学暴露。
“从世界各地进行对话是至关重要的,目的是让耶鲁癌症中心、耶鲁社区和新英格兰大学的成员了解这种最先进的技术和我们在YSPH的metabolomics中心的能力,”EHS教授兼教授Vasiliou Vasiliou说。他与助理教授卡罗琳·约翰逊共同主持了研讨会。“代谢组学和组织成像质谱仪是必不可少的技术,耶鲁大学公共卫生学院充分利用了他们巨大的潜力。”
其他发言者包括范德比尔特大学医学院的生物化学和眼科学和视觉科学教授Kevin l . Schey,他使用IMS来研究衰老眼睛的疾病,如青光眼、黄斑变性和白内障;瑞典乌普萨拉大学(Uppsala University)的副教授,利用该技术研究神经递质和帕金森氏病;罗伯特·迈克尔·安吉洛(Robert Michael Angelo)是斯坦福大学医学院(Stanford University School of Medicine)的助理教授和病理学家,他正在开发新方法和新机器来进行活检;在Genentech的代谢组学和成像质谱、药物代谢和药代动力学部门的负责人Sheerin k . shahidi - latham,他认为这项技术在临床试验中发挥了作用,并很快与代谢组学合并。
该活动由耶鲁癌症中心与水公司、Genentech和蒸馏酒理事会共同赞助。