神经递质在神经退行性疾病中扮演重要角色。举例来说，众所周知，γ-氨基丁酸(GABA)作为一种抑制性神经递质，对各种生物行为和神经退行性疾病都产生影响(2)。

 

为了确定GABA在大脑中的功能，不仅需要研究大脑中的GABA浓度，还需要研究其空间定位。因此，我们认为了解GABA在果蝇头部的位置信息，对于理解GABA在各种疾病模型中所起的作用至关重要。

 

虽然研究人员已采用免疫组织化学染色和荧光标记成像技术来研究GABA在果蝇头部的空间定位信息，但这些传统方法主要通过观察GABA合成酶GAD1(3)或GABA转运体(4)而间接分析GABA的分布。因此，近年来基质辅助激光解吸/电离质谱成像(MALDI-MSI)法，作为一种直接检测目标分子的技术，在非哺乳动物模型生物体生物分子的可视化分析中备受关注。

 

图1显示了MALDI-MSI的工作流程。使用此方法时，首先对样品材料进行切片，通过激光照射，用离子化辅助剂（基质）对样品切片中的分子进行解吸和电离，然后用质谱检测这些分子。在组织上连续进行激光照射，得到的系列解吸/电离后的离子并进行质谱检测，并通过提取质谱图中m/z强度信息并结合位置信息，获取显示分子空间分布的二维图像。由于MALDI-MSI通常不需要荧光标记或其他可视化标签，且分子本身离子化后可被质谱检测，因此该项技术被认为对直接观察成年果蝇头部的GABA有所帮助。在以前的研究中，其他研究小组通过使用MALDI-MSI 成功实现对小鼠大脑中的GABA进行可视化分析(5)。

 

然而，到目前为止，MALDI-MSI应用于成年果蝇头部GABA可视化分析还存在一些困难。首先，对于通过福尔马林固定法和石蜡包埋法(FFPE)等方法固定的样本，进行MALDI-MSI分析很困难，因为GABA等小分子代谢物在脱蜡过程中容易被冲洗掉。而且，由于果蝇头部非常小(≤1mm3)，很难制备MALDI-MSI分析中常用的冷冻切片(6)。除了样本大小问题之外，果蝇头部还覆盖有坚硬的角质层。这些坚硬的角质层中的脑细胞没有中间丝，而且由于这些脑细胞相对于哺乳动物的脑细胞更加柔软，因此，果蝇头部和大脑的硬度有很大的差异。

 

基于以上特征，在保持成年果蝇头部形态的同时制备其切片非常困难。Cryo-tape冷冻切片胶带(Leica)通常被用于制备这类样本的切片。然而，市售冷冻切片胶带包含一层非导电膜，放置在此类材料支撑介质上样品，其表面的离子强度会被极大降低。造成这种现象的原因被认为是由于绝缘体的存在和样品板上的电场扰动，导致样品表面带电所引起。

 

此外，MALDI方法对GABA的离子化效率很低，且果蝇头部的GABA含量相对比哺乳动物少，这通过它们脑部相对大小的差异便可想象。这也是直接可视化分析果蝇大脑中GABA分布的难点。因此，即使可以对啮齿类动物大脑中的GABA进行直接离子化和MALDI-MSI分析，仍不清楚是否可以在果蝇头部检测到GABA。

 

本应用报告介绍了我们小组之前发表的可视化分析果蝇脑部GABA空间分布的内容(7)。我们研究了解决上述果蝇脑部切片制备难题的方法并直接获取组织切片，优化了原位组织衍生化方法以提高GABA的离子化效率。此外，本文还概述了当前原位组织衍生化方法，包括其显著特点。