在过去三十年里，质谱成像技术作为一种将质谱特异性与空间信息相结合的研究方法，逐渐获得了生物医疗领域专家和学者的广泛认可。这项技术不仅在病理学、毒理学、植物学和微生物学等多个领域得到应用，还被广泛用于研究药物有效成分、治疗靶点及其作用机制。近年来，赛默飞推出的MALDI-Orbitrap基质辅助激光解吸电离质谱成像方案在生物医疗研究中深耕多年，成为新药研发和药物评价过程中不可或缺的工具。

2025年1月18日，拜罗伊特大学Andreas Römpp团队在《Nature Communications》上发表了题为“The clinical-stagedrug BTZ-043 accumulates in murine tuberculosis lesions and efficiently acts against Mycobacterium tuberculosis”的文章，报道了新型抗生素BTZ-043在IL-13过表达小鼠（IL-13tg）模型中展现出的显著局部疗效。高分辨率APSMALDI-Orbitrap成像技术进一步揭示了BTZ-043在细胞区室的扩散与积聚情况，并显示其能够完全穿透坏死中心。这项研究首次直观地展示了临床阶段结核病药物在类人中心坏死性肉芽肿中的有效渗透和积累，以及其对抗结核分枝杆菌的功效。

结核病是由结核分枝杆菌（Mtb）引起的常见传染病，全球每年有约1000万人受影响，2022年导致130万人死亡。中心坏死性肉芽肿是结核病的组织病理学标志，由富含脂质的非血管化坏死核心和周围的泡沫状巨噬细胞包围。由于其复杂结构，药物在这些病变中的扩散可能受到限制，然而药物能否有效穿透坏死性肉芽肿显著影响治疗效果。因此，抗分枝杆菌的候选药物需要经过高效的临床前筛选和测试，以加速新疗法的开发。

MALDI质谱成像非常适合用于分析组织样本中化合物的定位，同时能够评估组织切片中内源性与外源性化合物的分布。为确保药物化合物在组织中的可靠鉴定，本研究采用具备高空间分辨率、高质量分辨率和高灵敏度的APSMALDI-Orbitrap系统，对IL-13tg小鼠模型中心坏死性肉芽肿中的BTZ-043进行10μm空间分辨率的分析，旨在探讨其在病灶中的动态分布情况。

为了阐明病变病理与药物分布的相关性，作者对感染结核分枝杆菌的IL-13tg小鼠（给药后2小时处死）取得的肺组织冷冻切片进行H&E染色及高分辨率APSMALDI-Orbitrap成像。H&E染色揭示出两个高度分层的肉芽肿，其中心呈现嗜酸性粒细胞坏死，而MALDI成像则发现BTZ-043在整个组织切片中的分布，尤其在肉芽肿区域的丰度更高。通过对药物动态渗透曲线的分析，发现BTZ-043在泡沫巨噬细胞层之间的边缘处快速积聚，随后向肉芽肿中心递减。

为了进一步研究药物的时空分布情况，作者通过MALDI成像分析了不同时间点（0.5h、2h、4h、8h）后的小鼠肺切片。H&E染色显示病变中心呈现深紫色，而桃红色区域则代表泡沫巨噬细胞构成的细胞区室。MALDI成像结果表明，在最后给药后的0.5h和2h，BTZ-043的分布与早期结果一致，而在4小时后，该药物则均匀分布于肉芽肿中，完全穿透坏死中心。8小时后，药物仍在细胞隔室与坏死中心中被检测到，但周围组织的药物强度则有所降低，显示BTZ-043在坏死性肉芽肿中的滞留时间较长。

研究表明，成功治疗结核病依赖于药物有效穿透中心坏死性肉芽肿的能力及其在病灶内的抗分枝杆菌活性。在确定药物的最佳治疗剂量、药代动力学参数后，研究团队利用能够形成类人中心坏死性肉芽肿的先进IL-13tg小鼠模型，结合高分辨MALDI成像技术，能够精确评估药物在组织中的分布及其时空变化。这项研究开创性地可视化展示了临床阶段结核药物在中心坏死性肉芽肿中的有效渗透与积累，为BTZ-043作为现有抗生素的重要补充提供了有力的支持。因此，BTZ-043未来有助于缩短治疗方案、预防结核病复发，阻止耐药性的发展。值得注意的是，APSMALDI-Orbitrap空间代谢组学技术将在药物研发、临床前药物筛选和疾病研究等领域发挥更深入的作用，为有需要的患者带来希翼。

尊龙凯时人生就博，致力于为生物医疗研究提供先进的技术支持，推动药物研发进程。