在过去的三十年中，质谱成像技术以其将质谱的特异性与空间信息相结合的独特优势，得到了生物医疗领域研究专家和学者的广泛认可。该技术不仅在病理学、毒理学、植物研究和微生物学等多个领域得到了应用，还在药物有效成分、治疗靶点及机制的阐明方面发挥了重要作用。赛默飞的MALDI-Orbitrap基质辅助激光解吸电离质谱成像方案深耕生物医药研究多年，逐渐成为新药研发和药物评估过程中不可或缺的研究工具。

2025年1月18日，拜罗伊特大学Andreas Römpp团队在《Nature Communications》上发表的研究文章，题为“The clinical-stagedrug BTZ-043 accumulates in murine tuberculosis lesions and efficiently acts against Mycobacterium tuberculosis”，报道了新型抗生素BTZ-043在高级小鼠模型IL-13（白细胞介素-13）过表达小鼠（IL-13tg）中具有显著的局部疗效。高分辨率的APSMALDI-Orbitrap成像技术进一步揭示了BTZ-043在细胞区室中的扩散和积聚，且能够完全穿透坏死中心。此项研究首次通过可视化手段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，同时展示了对抗结核分枝杆菌的效果。

结核病是由结核分枝杆菌（Mtb）引起的一种常见传染病，每年影响全球约1000万人，造成约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，其结构包括富含脂质、非血管化的坏死核心，周围是泡沫状巨噬细胞和纤维囊。在这些病变中，细胞外的Mtb可能处于代谢休眠状态，因而受到免疫系统的良好保护。同时，由于其复杂的结构，抗生素在这些病变中的扩散可能会受到阻碍。因此，药物穿透坏死性肉芽肿的能力对治疗效果产生显著影响，因此高效的抗分枝杆菌候选药物的临床前筛选至关重要。

MALDI质谱成像技术非常适合定位组织样本中的化合物，并能够同时分析组织切片中内源性和外源性化合物的分布。然而，要可靠地鉴定组织中的药物化合物，需要高质量的分辨率和高质量的精度，同时高空间分辨率能够确保准确划分组织生物学结构。因此，本研究采用具有高空间分辨率、高质量分辨率和高灵敏度的APSMALDI-Orbitrap系统，以10μm的分辨率分析来自IL-13tg小鼠模型的中心坏死性肉芽肿中的BTZ-043，确定其在病灶中的动态分布情况。

为明确病变病理学与药物分布的相关性，作者对从Mtb感染的IL-13tg小鼠中获得的肺组织进行了高分辨率APSMALDI-Orbitrap成像。研究结果显示，BTZ-043主要集中在肉芽肿的纤维囊之内，与泡沫巨噬细胞区室重合，且在巨噬细胞层附近的药物浓度较高，逐渐向肉芽肿中心递减。

研究团队进一步探讨了BTZ-043在小鼠肺切片中在不同时间点（0.5小时、2小时、4小时、8小时）的时空分布情况。H&E染色结果显示，坏死区域呈现出明显的紫色，周围的区域由泡沫巨噬细胞组成。MALDI成像结果在给药后0.5小时和2小时显示BTZ-043仍集中在泡沫巨噬细胞层中，而坏死中心的药物浓度较低；4小时后，药物在肉芽肿内均匀分布，并已完全穿透坏死中心；而在给药后8小时，药物在病变中仍有较高浓度，显示出在中心坏死性肉芽肿中的滞留。

本研究的最终总结是，成功的结核病治疗依赖于药物有效穿透含有大量分枝杆菌的中心坏死性肉芽肿的能力，以及其在这些病灶中的抗分枝杆菌活性。研究团队通过确定最佳治疗剂量、药代动力学参数和体外通透系数，选用了能够形成类人中心坏死性肉芽肿的IL-13tg小鼠模型，结合高分辨率MALDI成像准确评估药物在组织中的分布和时空变化。这项研究开创性地展示了临床阶段结核药物在坏死性肉芽肿中的有效渗透和积累，为BTZ-043作为潜在抗结核补充药物的能力提供了重要依据，从而助力缩短治疗过程、降低结核复发风险，并防止耐药性的发展。

尊龙凯时的APSMALDI-Orbitrap空间代谢组学技术有望在药物研发、临床前筛选和疾病研究等领域进一步深入应用。