空间代谢解码|全新Excedion-AFADESI拓展质谱成像更多可能

更新时间：2026-10-28

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一张组织切片，看起来只是薄薄的一层，却像一幅由无数分子信号绘成的网络地图：有的代谢物丰度很高，有的痕量标志物稍纵即逝；有些脂质质量相近，信号彼此交叠；而与疾病进展、组织功能相关的变化，往往就藏在细小的组织微区里。空间代谢研究关注的不只是“有什么”，还包括它“在哪里、含量如何、可能代表什么”，以及如何更精细、更丰富、更准确的在同一张切片中获取更多信息。

近年来，基于Orbitrap平台联机AFADESI开展空间成像的研究，在肿瘤病理、神经科学、环境毒理等领域发表了多篇高水平论文[1][2]，持续拓展空间代谢组学等领域的研究边界。随着全新一代Excedion超高分辨质谱平台的发布，赛默飞联合维科托把质谱成像的 "引擎" 换成了全新Orbitrap Excedion平台联机AFADESI，为在组织原位获取更丰富的分子与空间信息提供了新的技术选择。

更灵敏
eDR拓展动态范围，捕捉低丰度信号

空间代谢成像一大痛点：高丰度组分产生的强信号，极易掩盖低丰度目标物响应。Orbitrap Excedion的eDR（enhanced Dynamic Range，增强动态范围）将全扫描质量范围划分为多个连续的m/z子窗口，分别进行离子富集，采集后拼接为完整谱图。这种窗口化采集有助于减轻强信号对弱信号检测的影响，提升高、低丰度离子在同次分析中的检测能力。
本次测试在相同条件下比较了eDR开启前后同一目标物的信号响应。结果显示，开启eDR 后，目标物信号进一步增强，在GABA标品梯度实验中，该方案可稳定检出0.48 pg GABA。

图1 标品梯度验证0.6μL进样、0.8–2000 ng/mL 全浓度范围线性（R²=0.9947），动态范围达5个数量级，最低检出滴定质量仅0.48 pg，信噪比 S/N=7.13
在鼠脑样本测试中，开启eDR后，GABA信号响应由约2×10⁵提升至约5×10⁵，PG脂质信号响应由约7×10³提升至约 3×10⁴。结合更高的灵敏度与更宽的动态范围，Excedion‑AFADESI 有助于在同一张切片上同时观测高丰度代谢物和痕量标志物，开展核心代谢通路及低丰度目标物的空间分析，提升单次实验的信息获取量。

图2 开启eDR后，鼠脑 GABA 信号由约2×10⁵增至约5×10⁵，PG 信号由约7×10³增至约 3×10⁴

更清晰
24万高分辨率，提升注释可信度

质谱成像通常不经液相色谱分离，近质量数分子及同位素信号可能同时进入检测，造成峰信号重叠，增加分子归属难度。Excedion-AFADESI可提供24万质量分辨率，Excedion Pro最高可达48万，有助于分辨近质量信号、提升分子检测可靠性。以脂质检测为例，碳链长度或不饱和度相近的分子、同位素峰之间更易出现近质量干扰。m/z 602.4913与m/z 602.4993 两种代谢物，在较低分辨率下难以分离，在24万分辨率下可实现有效分离，并分别呈现空间分布，为复杂代谢物检测和脂质注释提供更扎实的数据基础。

图3 m/z 602.4913与602.4993的代谢物在24万分辨率下实现有效分离

更精细
5 μm 细胞级分辨，窥探组织微区异质性

肿瘤病理与神经科学研究中，不同细胞类型及组织微环境常呈现不同代谢特征，差异可能集中在特定细胞群或微小组织区域。空间分辨率不足，容易将局部差异平均化。

AFADESI与Excedion联用可实现5 μm空间分辨率成像，能够解析小脑、海马等精细脑组织分区，可视化分子层、颗粒层等亚结构代谢特征，助力挖掘组织微区及微环境层面的代谢异质性。

图4 AFADESI-Excedion实现5μm空间分辨率成像

更全面
正负离子同步采集，空间分布精准匹配

“人不能两次踏进同一条河流。”这是古希腊哲学家赫拉克利特万物流变思想的经典表述。对同一张组织切片而言，正、负离子模式各有侧重，展现不一样的分子图景。代谢物极性范围广，传统方法需分次采集正、负离子信号，实验周期长，且很难实现空间位置匹配。Excedion‑AFADESI支持在单次实验流程中采集正负离子数据，可按照两种模式的响应特点独立设置 AGC、MIT 参数，有助于优化实验效率与空间数据对应性，适合极性差异显著的代谢物与脂质分析。

图5小鼠脑切片在正、负离子模式下呈现出不同的分子空间分布，直观体现双极性分析对组织代谢信息的互补表征

更可信
原位二级质谱成像，增强结构注释依据

常规质谱成像仅依靠 m/z 质荷比做分子归属，存在假阳性风险。原位二级质谱成像通过母离子与其碎片离子的空间分布共定位，直接在组织切片原位完成代谢物结构验证，大幅降低假阳性风险。推动空间代谢组从“现象描述”升级为“结构确证”提供关键工具，尤其适配新代谢物挖掘、药物组织分布鉴定等高要求研究场景。

图6 Excedion-AFADESI成功实现多组母离子/碎片离子空间共定位

Excedion-AFADESI已完成多组母离子-碎片离子空间共定位；配合3.5–7.5 Hz采集频率，兼顾成像通量与图像质量。实测展示两组：母离子m/z 104.0706与碎片离子m/z 87.0440，以及母离子m/z 772.5257与碎片离子m/z 162.9557，均呈现空间共定位，为目标分子归属提供支持。

提升质谱成像平台能力，探索更多可能

随着质谱技术不断发展，空间代谢组学为研究者提供了更多观察组织分子图景的工具间：在同一张切片上捕捉低丰度信号，区分质量相近的离子，在更精细的空间尺度上解析分子分布，并结合原位碎片信息辅助结构判断。更灵敏（0.48 pg）、更清晰（24~48 万分辨率）、更精细（空间分辨率5 μm）、更全面（正负同步采集）、更可信（原位确证），金风玉露相逢，共探分子微境。Excedion 与 AFADESI 联用方案，让空间分布与分子信息在同一张切片上交汇，为空间代谢组学、脂质组学与神经科学研究，提供从“空间定位”到“结构确证”的技术支撑，开启更多探索可能。