分子成像仪器，提供洞察药物发现和细胞生物学

国家物理实验室推出了3D OrbiSIMS——一种新的分子成像技术，具有最高的同步空间和质量分辨率。如此高的性能对于揭示单个细胞中的生物分子复杂性至关重要。

这个概念是由国家物理实验室的Ian Gilmore教授提出的，他领导了一个多学科团队，其中包括葛兰素史克的药物发现专家和诺丁汉大学的制药科学专家，以及两家领先的质谱公司Ion-TOF GmbH和Thermo Fisher Scientific，他们开发了仪器的技术并将其整合到一个平台中。

生产一种新药通常要花费14亿英镑左右。如果在后期阶段失败的候选人能及早发现，这一成本可能会降低。目前，细胞内药物浓度的测定是主要挑战之一。正如Maxwell报告所指出的那样，体内药物的高分辨率分子成像对于提高药物发现的有效性至关重要，因为它揭示了基本的生物过程，并揭示了细胞水平和全身的药物分布。

3D OrbiSIMS可以帮助确定药物在细胞水平上的去向，从而帮助回答长期存在的问题，即药物浓度是否足够高，在适当的地方产生治疗效果，或者药物是否停留在细胞成分中并引起毒性。如果及早发现异常，可能有助于解释药物的毒性或缺乏疗效，并减少代价高昂的晚期失败。

在基础生物学中，越来越多的人认识到，即使是同一类型的细胞，也具有巨大的可变性。基因组学的突破正开始揭示这种单细胞异质性。使用荧光标记的超分辨率光学显微镜以精细的亚细胞分辨率为蛋白质这一生命机制带来了新的曙光。

然而，荧光标记策略不适用于动态产生和消耗的药物分子和代谢物(小但重要的分子)。单细胞尺度上这些代谢物的世界仍然是神秘而难以捉摸的。

Ian Gilmore教授是国家物理实验室高级研究员和国家质谱成像卓越中心(NiCE-MSI)的创始人，他说:“质谱成像是一种快速发展的生物医学成像方法，可以为基础生物学和药理学提供新的见解。3D OrbiSIMS是一项令人兴奋的新进展，因为它将无标签分子成像的界限推向了单细胞尺度。这开始揭示单细胞药物摄取和药物对代谢物的影响的惊人的巨大异质性。这是我们实现‘超分辨率’代谢成像梦想的重要一步。”

GSK负责管道和研发的高级副总裁John Lepore表示:“物理科学和工程的进步正在加速医疗保健领域的革命。我很高兴由国家物理实验室领导的多学科团队与葛兰素史克合作，在高分辨率分子成像3D OrbiSIMS方面取得了飞跃。这一强大的新功能允许以亚细胞分辨率检测药物和代谢物，使我们有可能确定药物的精确分布及其作用，甚至在细胞内。这将对药物的发现、测试和制造产生重要影响。”

3D OrbiSIMS已经对英国工业产生了影响，它为技术问题提供了新的见解，在正确的地方使用正确的分子很重要。