CN112964625A - 细胞群体分析 - Google Patents

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Abstract

公开使用质谱法和/或离子迁移谱法进行分析的方法，包括：(a)使用第一装置来从目标体外或离体细胞群体产生烟雾、气溶胶或蒸汽；(b)质量分析和/或离子迁移率分析所述烟雾、气溶胶或蒸汽，或由此衍生的离子，以获得光谱数据；和(c)分析所述光谱数据以识别和/或表征所述靶细胞群体或一种或多种存在于所述靶细胞群体中的细胞和/或化合物。

Description

细胞群体分析
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本申请是申请日为2016年03月07日、申请号为201680026955.1(PCT/GB2016/050603)、发明名称为“细胞群体分析”的分案申请。
本申请要求2015年3月6日提交的英国专利申请第1503876.3号、2015年3月6日提交的英国专利申请第1503864.9号、2015年10月16日提交的英国专利申请第1518369.2号、2015年3月6日提交的英国专利申请第1503877.1号、2015年3月6日提交的英国专利申请第1503867.2号、2015年3月6日提交的英国专利申请第1503863.1号、2015年3月6日提交的英国专利申请第1503878.9号、2015年3月6日提交的英国专利申请第1503879.7号和2015年9月9日提交的英国专利申请第1516003.9号的优先权和权益。这些申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及质谱仪和/或离子迁移谱仪且确切地说涉及使用敞开式电离质谱方法，如快速蒸发电离质谱(“REIMS”)离子源质量分析和/或离子迁移率分析离体或体外细胞群体或由此衍生的培养基的方法。特定应用包括细胞识别、细胞表征、细胞流程分析、药物化合物发现和药物化合物生产。
背景技术
快速蒸发电离质谱测定(“REIMS”)是一种最近开发用于手术期间组织识别的敞开式质谱方法。在REIMS分析的情况下，生物样本通过焦耳加热快速地加热且所得气溶胶直接转移至质谱仪中。发现电外科工具，如用于许多开放手术的单极电刀或通常应用于脑部手术的双极钳可遵循REI(快速蒸发电离)机制充当离子源。通过在电离期间产生的气溶胶携带的带电粒子的质谱分析来记录样本的化学指纹。REIMS概况主要显示源自细胞膜的复合磷脂物质且显示对组织的组织学或组织病理学类型具有高度特异性。近年来，已开发REIMS方法以在种、属和革兰氏层级具有极佳精度的情况下表征和识别包括细菌和真菌的微生物。
REIMS概况已允许七种大肠杆菌菌株独立于培养条件或菌落年龄以88％总体精确性在菌株层级分化。参考斯特里特马特(Strittmatter)等人《分析化学(Anal.Chem.)》2014,86,6555-6562。
基本目标为将脂质组学概况与表现型相关联。脂质组学剖析的所选传统技术为液相色谱-质谱(LC-MS)。但是，即使使用现有技术水平超高效液相色谱(UPLC-MS)，每个样本的运行时间仍在10-20分钟的范围内且分析需要广泛样本制备(均质化、萃取等)。
已在最近开发若干质谱剖析方法。敞开式质谱方法，如最广泛使用的解吸附电喷雾电离质谱(DESI-MS)提供在无任何显著样本制备步骤的情况下以样本的天然状态分析样本的能力。这些环境脂质剖析技术最近已用于癌症组织研究以尤其表征乳癌相比于正常乳腺组织、淋巴结内的癌转移的识别、结肠直肠癌相比于正常粘膜和脑癌的脂质组成。研究组织学特异性脂质概况的分子背景的互补方法将涉及使用细胞系，其将满足样本可供使用性和取样标准化，解除大部分的伦理制约并且允许功能测试包括基因沉默或代谢通量分析。
细胞系是体外研究各种生物化学和疾病过程的流行方法。在癌症研究的情况下，细胞系提供研究癌症发生和进展以及尽可能接近人体地调查病理生化过程，同时仍允许自由操纵实验参数的方法。
最广泛表征的细胞系集合中的一个为由美国国家癌症研究所(National Cancerinstitute)NCI-60细胞系组编译为体外细胞系筛选计划(In Vitro Cell Line ScreeningProject)的一部分(罗伯特H.休梅克(Robert H.Shoemaker)“NCI60人类肿瘤细胞系抗癌药物筛选(The NCI60human tumour cell line anticancer drug screen)”《自然综述癌症(Nature Reviews Cancer)》6,813-823,2006年10月)。所述组包含60个来自九种不同来源器官，即白血病、黑色素瘤、肺癌、结肠癌、脑癌、卵巢癌、乳癌、前列腺癌和肾癌的人类癌细胞系。
可用于这些细胞系的数据包括超过100,000种化合物和天然产物的药物敏感性模式、全局蛋白质和基因表达数据以及与癌症相关的常见突变(维恩斯坦(Weinstein)“NCI-60癌细胞系的整合组学分析(Integromic analysis of the NCI-60cancer cell lines)”《乳腺疾病(Breast Dis.)》2004；19:11-22)。但是，相关代谢组学和脂类组学数据相对稀少。这表示癌症相关生化数据的显著差距。
复合脂质为细胞膜的主要成分且通过充当信号传导分子(例如PI磷酸盐、神经酰胺、溶血磷脂酸(LPA))或充当第二信使的前体(例如三磷酸肌醇(IP3)/二酰基甘油(DAG))而起重要的功能、结构和代谢作用。膜脂质组成的变化可调节内在膜蛋白的功能和可供使用性且影响细胞信号传导机制。
癌症成为全世界的发病和死亡的主要原因之一，在2012年有大致1400万新病例和820万癌症相关死亡。根据世界卫生组织(World Health Organisation)，新病例的数目预期在接下来20年上升约70％。
胃肠癌为死亡的主要病因，并且占全世界癌症相关死亡的23％。为了改善癌症和其它疾病的结果，需要新颖的细胞表征方法来促进准确诊断。
快速蒸发电离质谱测定(“REIMS”)是一种最近开发用于在手术介入期间实时识别组织的技术。REIMS技术与手持式取样装置结合已产生智能刀(iKnife)取样技术，其可提供精确性为92-100％的手术期间组织识别。
智能刀取样技术允许外科医生通过使移除的健康组织的量最小化，同时确保移除所有癌组织而在手术期间更高效地切除肿瘤。
已显示生物组织的REIMS分析产生显示高组织学和组织病理学特异性的磷脂概况-与使用基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)、次级离子质谱分析(“SIMS”)、解吸附电喷雾电离(“DESI”)成像、喷射解吸附电离(“JeDI”)、激光解吸附电离(“LDI”)、等离子体辅助解吸附电离(“PADI”)、解吸附大气压光致电离(“DAPPI”)和简易敞开式声波喷雾电离(“EASI”)的技术类似。通过对细胞生物质施加交变射频电流来获得质谱信号，所述电流引起局部焦耳热和细胞破裂以及带电荷和中性颗粒的解吸附。所得气溶胶或外科烟雾然后输送到质谱仪进行在线质谱分析。
已知REIMS技术通常对外部组织或通过手术接近的组织进行。
已知与细胞系相互作用的潜在治疗剂的常规筛选方法。
需要提供改进的敞开式电离质谱和/或离子迁移谱方法和进行敞开式电离质谱和/或离子迁移谱的设备。
发明内容
本发明提供一种使用质量和/或离子迁移谱的分析方法，其包含：
(a)使用第一装置来从目标体外或离体细胞群体和/或由此衍生的培养基产生烟雾、气溶胶或蒸汽；
(b)质量分析和/或离子迁移率分析所述烟雾、气溶胶或蒸汽，或由此衍生的离子，以获得光谱数据；和
(c)分析所述光谱数据以识别和/或表征一种或多种存在于所述靶细胞群体和/或由此衍生的培养基中的细胞和/或化合物。
本发明的任选的其它细节提供于具体实施方式和权利要求书中。
涵盖各种实施例，其中分析物离子产生自目标、烟雾、气溶胶或蒸汽，例如通过敞开式电离离子源。分析物离子或由此衍生的离子可经受：(i)通过如四极杆质量分析仪或飞行时间质量分析仪的质量分析仪的质量分析；(ii)离子迁移率分析(IMS)和/或差分离子迁移率分析(DMA)和/或场不对称离子迁移谱(FAIMS)分析；和/或(iii)首先离子迁移率分析(IMS)和/或差分离子迁移率分析(DMA)和/或场不对称离子迁移谱(FAIMS)分析，接着其次通过如四极杆质量分析仪或飞行时间质量分析仪的质量分析仪的质量分析的组合(或反之亦然)。各个实施例还涉及离子迁移谱仪和/或质量分析仪以及离子迁移谱方法和/或质量分析方法。
质谱仪和/或离子迁移谱仪可仅以负离子模式、仅以正离子模式或以正离子和负离子两种模式获得数据。可将正离子模式光谱数据与负离子模式光谱数据组合或结合。负离子模式可提供特别适用于对气溶胶、烟雾或蒸汽样本(如来自目标的包括脂质的气溶胶、烟雾或蒸汽样本)进行分类的光谱。
离子迁移光谱数据可使用不同的离子迁移漂移气体获得，或可将掺杂剂添加到漂移气体中以诱导一种或多种物质在漂移时间内的变化。接着可将此数据组合或结合。
涵盖其它实施例，其中用于产生来自目标的气溶胶、烟雾或蒸汽的第一装置可包含氩等离子体凝固(“APC”)装置。氩等离子体凝固装置涉及使用通过探针导入的电离氩气(等离子体)喷射器。探针可穿过内窥镜。由于探针的位置距目标有一些距离，因此氩等离子体凝固基本上是非接触过程。氩气从探针放出且接着通过高电压放电(例如6kV)来电离。然后通过气体喷射器来传导高频电流，使得喷射器的另一端的目标凝固。凝固的深度通常仅为数毫米。
在本文的任一方面或实施例中所公开的第一装置、外科或电外科工具、装置或探针或其它取样装置或探针可包含非接触式外科装置，如水疗外科装置、外科水射流装置、氩等离子体凝固装置、混合式氩等离子体凝固装置、水射流装置和激光装置中的一个或多个。
非接触式外科装置可定义为经布置和调适以解剖、分段化、液化、抽吸、电灼治疗或以其它方式分裂生物组织而不与组织发生实体接触的外科装置。实例包括激光装置、水疗外科装置、氩等离子体凝固装置和混合式氩等离子体凝固装置。
由于非接触式装置可不与组织产生实体接触，因此程序可视为相对安全的和可用于处理具有较低胞内键的脆弱组织，如皮肤或脂肪。
附图说明
现将仅通过举例且参考附图来描述各个实施例，在所述附图中：
图1A-1C显示用于可用于本文提供的方法的细胞群体和/或由此衍生的培养基的REIMS分析的实验设定，图1D显示用于从靶细胞和/或培养基电离气溶胶的界面，且图1E-1F显示用于分析靶细胞和/或培养基的DESI方法；
图2显示用于评估REIMS光谱再现性的实验流程；
图3显示NCI-60细胞系组，m/z 150-1000的PCA曲线，其中复本经突出显示；
图4显示细胞系和块状癌症组织光谱的比较的结果。显示发现在块状癌组织或癌细胞系中显著增加的m/z值。使用单向ANOVA分析m/z值。在块状癌变组织或癌细胞系中显著增加的m/z为m/z 644.44(p＝1.3919e-05)、m/z 659.46(p+1.2662e-05)、m/z 766.54(p＝1.4088e-05)、m/z 768.55(p＝1.4088e-05)、m/z 794.57(p＝1.4088e-05)、m/z 885.54(p＝1.4088e-05)、m/z 750.54(p＝1.4088e-05)、m/z 790.53(p＝2.1978e-05)和m/z 750.54(p＝1.4088e-05)；
图5A显示PE(38:3)/PE(38:2)峰值强度比且图5B显示随FADS2蛋白质表达而变的PE(38:3)峰值强度(关于FADS2蛋白质表达，参见Gholami,Amin M.等人,NCI-60细胞系组的全局蛋白质组分析(Global Proteome Analysis of the NCI-60 Cell Line Panel).《细胞报告(Cell Reports)》,2013.4(3):第609-620页)；
图6A显示如分别对于HeLa、MES-SA和SNB细胞系团块获得的m/z 600-900之间的代表性质谱概况；且图6B显示经m/z 600-900的光谱质量范围的从HeLa、MES-SA和SNB-19细胞的若干独立培养物收集的平均REIMS数据的3维PCA曲线，其中圆形、方形和三角形表示不同测量时间(第1天、第2天或第3天)且色度反映传代数(p4相对于4次传代且p6相对于6次传代)；
图7显示分层聚类分析且显示通过REIMS显示的脂质组学概况如何区分由卵巢(OV)、肾(RE)、黑色素瘤(ME)、中枢神经系统(CNS)、乳房(BR)、肺(LC)、结肠(CO)、白血病(LE)和前列腺(PR)来源组成的NCI-60组的细胞系，其中NCI-60组的聚类树状图包括独立培养的复本(通过星号突出显示)或生物学相关的细胞系(箭头)且其中使用皮尔逊相关性(Pearson correlation)计算距离且通过沃德度量(Ward metric)计算聚结；
图8显示从NCI-60细胞(方形)和癌症组织样本(圆形)收集的平均REIMS数据的2维PCA曲线，其中来源组织为结肠或卵巢；
图9A-9D显示来源的对应组织类型的块状组织样本和细胞系的光谱概况的比较。图9A显示块状卵巢癌组织的质谱概况，图9B显示卵巢癌细胞系OVCAR-3的对应质谱概况，图9C显示块状结肠直肠癌组织的质谱概况且图9D显示结肠癌细胞系HCT-15的质谱概况；
图10A显示fads2基因表达概况与分库m/z峰值强度之间的相关性值的直方图，且图10B显示随m/z值而变的与fads2基因表达的相关性值，且假定的脂质对应于高度相关的m/z信号；
图11A显示与按比例缩放的fads2基因表达相关的m/z 786.54的分库峰值强度，图11B显示与按比例缩放的fads2基因表达相关的m/z 768.55和770.57处的峰强度值的比率，且图11C显示HL-60(白血病，左侧)和HT-29(结肠，右侧)细胞中获得的原始REIMS数据中的峰m/z 768.55和770.57的相对丰度；
图12A显示ugcg基因表达水准与m/z峰值强度之间的相关性值的直方图，且图12B显示随m/z值而变的与ugcg基因表达的相关性值；
图13显示识别为糖基化神经酰胺的m/z＝842、844和846的母体离子的MS/MS光谱；
图14A显示关于m/z＝842.63的随ugcg基因表达而变的质谱信号强度(经TIC标准化和对数变换)，图14B显示关于m/z＝844.65，图14C显示关于m/z＝846.65，图14D显示关于m/z＝735.53，图14E显示关于m/z＝818.63，且图14F显示关于m/z＝872.66；
图15显示一种分析方法，其包含根据各种实施例构建分类模型；
图16显示一组从两类已知参考样本获得的参考样本光谱；
图17显示具有由强度轴界定的三个维度的多变量空间，其中多变量空间包含多个参考点，每个参考点对应于一组从参考样本光谱推导出的三个峰强度值；
图18显示PCA模型的累积方差与分量个数之间的一般关系；
图19显示具有由主分量轴界定的两个维度的PCA空间，其中PCA空间包括多个变换参考点或分数，每个变换参考点或分数对应于图17的参考点；
图20显示具有单个维度或轴的PCA-LDA空间，其中LDA是基于图19的PCA空间进行的，PCA-LDA空间包含多个其它变换参考点或类别评分，每个其它变换参考点或类别评分对应于图19的变换参考点或评分。
图21显示一种分析方法，其包含根据各种实施例使用分类模型；
图22显示从未知样本获得的样本光谱；
图23显示图20的PCA-LDA空间，其中所述PCA-LDA空间进一步包含从图22的样本光谱的峰强度值推导出的PCA-LDA投影样本点；
图24显示一种分析方法，其包含根据各种实施例构建分类库；
图25显示一种分析方法，其包含根据各种实施例使用分类库；
图26显示在Plasmocin(RTM)处理的持续时间期间经支原体感染和无支原体的细胞系中的m/z＝747.52的峰值强度，其中第1天对应于原始(支原体阳性或阴性)样本，第2天对应于添加Plasmocin(RTM)，第3天对应于Plasmocin(RTM)仍存在，第4天对应于去除Plasmocin(RTM)且其中第5天对应于所有样本为无支原体的；
图27A显示HEK和HeLa细胞系中的经支原体感染相对于无支原体的样本中的多个显著较高的m/z信号。对于图27B，经支原体感染(+)和无支原体的(-)HEK(矩形)和HeLa(三角形)细胞经处理(t)或未经处理(u)。样本显示为在18个重叠m/z信号的空间中的PCA变换样本的PC1和PC2的函数；且
图28A和28B显示HeLa(图28A)和HEK细胞系(图28B)中的无支原体、经支原体感染和经PlasmocinTM处理的样本中的m/z＝819.52(对应于PG(40:7))处的经TIC标准化和对数变换的信号的强度。
具体实施方式
尽管已参考优选实施例描述本发明，但所属领域的技术人员应了解，可在不脱离所附权利要求书中所阐述的本发明的范围的情况下对形式和细节作出各种改变。
已知基于质谱(“MS”)的识别技术，如敞开式电离质谱。直接敞开式电离质谱，如REIMS以允许目标的实时分析的技术形式出现。
本文中所述的本发明可例如用于实时、稳固表征工具或与所述工具一起使用，所述工具利用敞开式电离技术，如REIMS。
各种实施例更详细地描述于下文，其一般涉及使用敞开式电离离子源从目标产生烟雾、气溶胶或蒸汽(其细节提供于本文中的其它地方，例如体外或离体细胞群体或由此衍生的目标材料)。接着可将气溶胶、烟雾或蒸汽与基质混合且抽吸到质谱仪和/或离子迁移谱仪的真空室中。可使得混合物冲击碰撞表面，使得气溶胶、烟雾或蒸汽通过冲击电离来进行电离，从而产生分析物离子。接着可质量分析和/或离子迁移率分析所得分析物离子(或衍生自分析物离子的片段或产物离子)，且所得质量和/或离子迁移率光谱数据可进行多变量分析或其它数学处理以便实时判定目标的一种或多种特性。
敞开式电离离子源
在任一种本发明的方法中，装置可用于从目标的一个或多个区产生气溶胶、烟雾或蒸汽(其细节提供于本文中的其它地方，例如体外或离体细胞群体)。装置可包含敞开式电离离子源，其特征在于从目标产生分析物气溶胶、烟雾或蒸汽的能力，任选地在极少或不制备目标以用于分析的情况下。相比之下，其它类型的电离离子源，如基质辅助激光解吸附电离(“MALDI”)离子源要求在电离之前将基质或试剂添加到样本中。
显然，将基质或试剂直接添加到样本中的需要可能阻碍了对组织进行活体内分析的能力且更一般来说，还阻碍了对目标材料进行快速简单分析的能力。
敞开式电离技术尤其适用，因为其使得能够进行目标材料的快速简单分析。尽管不要求向样本添加基质或试剂以执行敞开式电离技术，方法可任选地包括在分析之前向目标(例如直接向目标)添加基质或试剂的步骤。可向目标添加基质或试剂，例如以溶解目标的细胞或在分析期间增强来自其的信号。
多种不同的敞开式电离技术已为人所知且希望其属于本发明的范围内。按照历史记录，解吸附电喷雾电离(“DESI”)是所开发的第一种敞开式电离技术且于2004年公开。自2004年以来，已开发多种其它敞开式电离技术。这些敞开式电离技术在其精确电离方法中不同，但其共有直接从样本产生气相离子的相同一般能力(例如在不制备样本以用于分析的情况下)。希望属于本发明的范围内的各种敞开式电离技术可能不需要任何用于分析的样本制备。因此，各种敞开式电离技术使得能够在没有与向目标材料添加基质或试剂相关的时间、费用和问题的情况下分析目标。
希望属于本发明范围内的敞开式电离技术的清单在下表中给出：
Figure BDA0002938991580000081
Figure BDA0002938991580000091
Figure BDA0002938991580000101
Figure BDA0002938991580000111
根据一个实施例，敞开式电离离子源可包含快速蒸发电离质谱(“REIMS”)离子源，其中向一个或多个电极施加RF电压以便通过焦耳加热来产生烟雾、气溶胶或蒸汽。
然而，应了解，也可以利用其它敞开式离子源，包括上文提及的那些离子源。举例来说，根据另一实施例，敞开式电离离子源可包含激光电离离子源。根据一个实施例，激光电离离子源可包含中IR激光烧蚀离子源。举例来说，存在若干种激光，其发射的辐射接近于或处于2.94μm，这对应于水吸收光谱中的峰值。根据各种实施例，敞开式电离离子源可包含激光烧蚀离子源，基于水在2.94μm下的高吸收系数，所述激光烧蚀离子源具有接近于2.94μm的波长。根据一个实施例，激光烧蚀离子源可包含发射2.94μm辐射的Er:YAG激光。
涵盖其它实施例，其中可使用中红外光学参数振荡器(“OPO”)来产生波长比2.94μm长的激光烧蚀离子源。举例来说，可使用Er:YAG泵浦的ZGP-OPO来产生具有例如6.1μm、6.45μm或6.73μm波长的激光辐射。在一些情况下，因为仅表面层将被烧蚀且引起的热损伤可能较小，所以使用波长比2.94μm短或长的激光烧蚀离子源可为有利的。根据一个实施例，Co:MgF2激光可用作激光烧蚀离子源，其中激光可从1.75μm调谐到2.5μm。根据另一实施例，可使用Nd:YAG激光泵浦的光学参数振荡器(“OPO”)系统来产生具有2.9-3.1μm之间波长的激光烧蚀离子源。根据另一实施例，可使用具有10.6μm波长的CO2激光来产生气溶胶、烟雾或蒸汽。
根据其它实施例，敞开式电离离子源可包含超声波烧蚀离子源或混合型电外科-超声波烧蚀源，其产生接着以气溶胶形式经抽吸的液体样本。超声波烧蚀离子源可包含聚焦或未聚焦的超声波。
根据一个实施例，用于从目标产生气溶胶、烟雾或蒸汽的第一装置可包含利用RF电压(如连续的RF波形)的工具。根据其它实施例，可使用射频系统，其经布置以向工具供应脉冲等离子体RF能量。工具可包含例如PlasmaBlade(RTM)。脉冲等离子体RF工具的操作温度低于常规的电外科工具(例如40到170℃相比于200到350℃)，借此减少热损伤深度。脉冲波形和占空比可通过沿着绝缘薄电极的切割边缘感应电等离子体而用于切割以及凝固操作模式。
根据一个实施例，第一装置包含外科水/生理盐水射流装置(如切除装置)、此类装置与本文中的任一种其它装置的混合物、电外科氩等离子体凝固装置、混合式氩等离子体凝固和水/生理盐水射流装置。
根据一个实施例，第一装置包含或形成敞开式离子或电离源的一部分；或所述第一装置从目标产生所述气溶胶、烟雾或蒸汽且含有离子和/或随后通过敞开式离子或电离源，或其它电离源电离。
任选地，第一装置包含或形成装置或离子源的一部分，所述离子源选自由以下组成的群组：(i)快速蒸发电离质谱(“REIMS”)离子源；(ii)解吸附电喷雾电离(“DESI”)离子源；(iii)激光解吸附电离(“LDI”)离子源；(iv)热解吸附离子源；(v)激光二极管热解吸附(“LDTD”)离子源；(vi)解吸附电流聚焦(“DEFFI”)离子源；(vii)电介质阻挡放电(“DBD”)等离子体离子源；(viii)大气固体分析探针(“ASAP”)离子源；(ix)超声波辅助喷雾电离离子源；(x)简易敞开式声波-喷雾电离(“EASI”)离子源；(xi)解吸附大气压光化电离(“DAPPI”)离子源；(xii)纸喷雾(“PS”)离子源；(xiii)喷射解吸附电离(“JeDI”)离子源；(xiv)触碰式喷雾(“TS”)离子源；(xv)纳米DESI离子源；(xvi)激光消融电喷雾(“LAESI”)离子源；(xvii)直接实时分析(“DART”)离子源；(xviii)探针电喷雾电离(“PESI”)离子源；(xix)固体探针辅助式电喷雾电离(“SPA-ESI”)离子源；(xx)卡维顿超声波外科抽吸器(“CUSA”)装置；(xxi)混合式CUSA-透热装置；(xxii)聚焦或未聚焦超声消融装置；(xxiii)混合式聚焦或未聚焦超声消融和透热装置；(xxiv)微波谐振装置；(xxv)脉冲等离子体RF解剖装置；(xxvi)氩等离子体凝结装置；(xxvii)混合式脉冲等离子体RF解剖和氩等离子体凝结装置；(xxviii)混合式脉冲等离子体RF解剖和JeDI装置；(xxix)外科水/生理盐水射流装置；(xxx)混合式电外科手术和氩等离子体凝结装置；以及(xxxi)混合式氩等离子体凝结和水/生理盐水射流装置。
任选地，使用所述第一装置来产生气溶胶、烟雾或蒸汽的步骤包含使所述目标与一个或多个电极接触。
任选地，所述一个或多个电极包含：(i)单极装置，其中任选地提供独立返回电极；(ii)双极装置；或(iii)多相RF装置，其中任选地提供至少一个独立返回电极。
任选地，所述一个或多个电极包含或形成快速蒸发电离质谱(“REIMS”)装置的一部分。
任选地，所述方法进一步包含向所述一个或多个电极施加AC或RF电压以产生所述气溶胶、烟雾或蒸汽。
任选地，向所述一个或多个电极施加所述AC或RF电压的步骤进一步包含向所述一个或多个电极施加所述AC或RF电压的一个或多个脉冲。
任选地，向所述一个或多个电极施加所述AC或RF电压的所述步骤使得热量耗散至所述目标中。
任选地，使用所述第一装置从目标的一个或多个区产生气溶胶、烟雾或蒸汽的所述步骤进一步包含用激光器照射所述目标。
任选地，所述第一装置通过焦耳加热或透热使目标材料从所述目标直接蒸发或汽化而从所述目标的一个或多个区产生气溶胶。
任选地，使用所述第一装置从目标的一个或多个区产生气溶胶、烟雾或蒸汽的所述步骤进一步包含向所述目标中导入超声波能量。
任选地，所述气溶胶包含不带电的水性液滴。所述液滴可包含细胞材料。
任选地，通过所述第一装置所产生且形成所述气溶胶的物质或物料的至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％可呈液滴形式。
第一装置可经布置和调适以产生气溶胶，其中所述气溶胶的索特平均直径(“SMD”，d32)在以下范围内：(i)<5μm；(ii)5-10μm；(iii)10-15μm；(iv)15-20μm；(v)20-25μm；或(vi)>25μm。
气溶胶可按以下范围内的雷诺数(Reynolds number；Re)穿越流动区域：(i)<2000；(ii)2000-2500；(iii)2500-3000；(iv)3000-3500；(v)3500-4000；或(vi)>4000。
基本上在产生气溶胶时，气溶胶可包含具有选自由以下组成的群组的韦伯数(Weber number；We)的液滴：(i)<50；(ii)50到100；(iii)100到150；(iv)150到200；(v)200到250；(vi)250到300；(vii)300到350；(viii)350到400；(ix)400到450；(x)450到500；(xi)500到550；(xii)550到600；(xiii)600到650；(xiv)650到700；(xv)700到750；(xvi)750到800；(xvii)800到850；(xviii)850到900；(xix)900到950；(xx)950到1000；和(xxi)>1000。
基本上在产生气溶胶时，气溶胶可包含具有以下范围内的斯托克斯数(Stokesnumber；Sk)的液滴：(i)1-5；(ii)5-10；(iii)10-15；(iv)15-20；(v)20-25；(vi)25-30；(vii)30-35；(viii)35-40；(ix)40-45；(x)45-50；以及(xi)>50。
基本上在产生气溶胶时，气溶胶可包含具有选自由以下组成的群组的平均轴向速度的液滴：(i)<20m/s；(ii)20-30m/s；(iii)30-40m/s；(iv)40-50m/s；(v)50-60m/s；(vi)60-70m/s；(vii)70-80m/s；(viii)80-90m/s；(ix)90-100m/s；(x)100-110m/s；(xi)110-120m/s；(xii)120-130m/s；(xiii)130-140m/s；(xiv)140-150m/s；以及(xv)>150m/s。
任选地，所述气溶胶包含不带电的水性液滴。所述液滴可包含细胞材料。
任选地，所述方法包含电离至少一些所述气溶胶、烟雾或蒸汽，或其中的分析物，以产生分析物离子；其中所述分析物离子经分析以获得所述光谱数据。
任选地，方法包含将至少一些所述气溶胶、烟雾或蒸汽引导或抽吸至质谱仪和/或离子迁移谱仪的真空室中；和/或在所述光谱仪的一个或所述真空室内电离至少一些所述气溶胶、烟雾或蒸汽，或其中的分析物以产生多个分析物离子。
任选地，方法包含使所述气溶胶、烟雾或蒸汽或其中的分析物冲击任选地位于所述光谱仪的一个或所述真空室内的碰撞表面，以产生多个分析物离子。
任选地，碰撞表面可经加热。碰撞表面可加热到选自由以下组成的群组的温度：(i)约<100℃；(ii)约100-200℃；(iii)约200-300℃；(iv)约300-400℃；(v)约400-500℃；(vi)约500-600℃；(vii)约600-700℃；(viii)约700-800℃；(ix)约800-900℃；(x)约900-1000℃；(xi)约1000-1100℃；以及(xii)约>1100℃。
任选地，方法包含向所述气溶胶、烟雾或蒸汽添加基质；
任选地，其中所述基质选自由以下组成的群组：(i)用于所述气溶胶、烟雾或蒸汽或其中的分析物的溶剂；(ii)有机溶剂；(iii)挥发性化合物；(iv)极性分子；(v)水；(vi)一种或多种醇；(vii)甲醇；(viii)乙醇；(ix)异丙醇；(x)丙酮；(xi)乙腈；(xii)1-丁醇；(xiii)四氢呋喃；(xiv)乙酸乙酯；(xv)乙二醇；(xvi)二甲亚砜；(xvii)醛；(xviii)酮；(xix)非极性分子；(xx)己烷；(xxi)氯仿；以及(xxii)丙醇。
任选地，方法可使用负离子模式进行，因此任选地，方法包含分析使用负离子模式获得的光谱数据。任选地，方法可使用正离子模式进行，因此任选地，方法包含分析使用正离子模式获得的光谱数据。任选地，方法包含分析使用负离子模式获得的光谱数据和分析使用正离子模式获得的光谱数据。
质谱仪和/或离子迁移谱仪可仅以负离子模式、仅以正离子模式或以正离子和负离子两种模式获得数据。正离子模式光谱数据可与负离子模式光谱数据组合。
离子迁移率光谱数据可使用不同离子迁移率漂移气体获得。可接着组合此数据。
基质和/或气溶胶、烟雾或蒸汽可掺杂有一种或多种添加剂以例如用基质增强分析物的溶合或稀释，或增强气溶胶、烟雾或蒸汽内的分析物的电离。
掺杂化合物可为酸性或碱性添加剂，例如甲酸或二乙胺。
基质和/或掺杂化合物可引起气溶胶、烟雾或蒸汽中的分析物的衍生作用。举例来说，基质和/或掺杂化合物可引起分析物中的胆固醇或类固醇的衍生作用。这可使得分析物更容易电离。
快速蒸发电离质谱(“REIMS”)
尽管各种不同敞开式电离离子源可用于本发明以分析多个目标，现在将描述对细胞群体的REIMS分析方法以帮助理解实施例。
图1A显示可用于分析细胞群体的设备。所述设备包含呈钳子102形式的一对手持式电极106、108(即第一装置)；用于向电极106、108供应RF电压的RF电源103；质谱仪的入口105；和将钳子102的后端处的端口112连接到光谱仪的入口105的管104。钳子102和RF电源103可经配置以使得钳子为双极钳。如图1B所示，开放入口110提供于钳子102的前部处的电极106中的一个的端部中。此入口110开放到电极106内的管道111中。管道111延伸穿过电极106到达钳子102的后部中的出口112，如图1C所示。
如图1A所示，待分析的样本/目标可以细胞团101的形式提供。细胞团可提供于容器107，如微量离心管(Eppendorf tube)中。钳子102可与细胞团101接触地插入以从电极106、108的端部上的细胞团101获得生物质。可随后使两个电极106、108彼此极为接近，例如通过夹捏钳子102的端部之间的生物质。RF电源103可例如使用脚踏开关触发以向电极106、108供给能量。这使得细胞系生物质由于其非零阻抗而快速加热(例如通过焦耳或透热加热)，且从生物质放出烟雾、气溶胶或蒸汽。烟雾、气溶胶或蒸汽可含有生物质中的分析物的带电分子种。
烟雾、气溶胶或蒸汽可接着捕获或另外抽吸通过入口110且进入钳子102中的管道111中。烟雾、气溶胶或蒸汽接着抽吸通过管道111，离开出口112，沿着管104且进入质谱仪的入口105中。质谱仪的固有真空系统可用于将烟雾、气溶胶或蒸汽从入口110抽吸到光谱仪的入口105。或者，文丘里(Venturi)装置可用于将烟雾、气溶胶或蒸汽从入口110抽吸到光谱仪的入口105。
图1D显示第一装置(例如钳子102)与质谱仪之间的界面的实施例的示意图。仪器可包含具有入口206(其可对应于图1A中的入口105)、真空区208、布置在真空区208内的碰撞表面209和离子光学件212(如Stepwave(RTM)离子导向器)的离子分析仪207。仪器也包含样本传输管202(对应于图1中的管104)和基质引入管道203。样本传输管202具有用于从研究的样本/目标接收烟雾、气溶胶或蒸汽样本201(其可对应于关于图1描述的样本)的入口和连接至离子分析仪207的入口206的出口。基质引入管道203具有用于接收基质化合物的入口和与样本传输管202相交以允许基质204与样本传输管202中的气溶胶样本201互混的出口。T接头部件可提供于管202、203和206之间的接头处。管202、203和206可以可拆卸方式插入到T接头中。
现在将描述操作图1D中示出的仪器的方法。样本/目标，如细胞群体材料可经受REIMS技术。举例来说，第一装置(例如钳子102)可用于产生气溶胶，例如如关于图1A-1C在上文所述。将气溶胶粒子201接着引入至样本传输管202的入口中。将基质化合物204引入至基质引入管道203的入口中。通过由真空室208处于比管202、203的入口低的压力下引起的压差而朝向离子分析仪207的入口206抽吸气溶胶粒子201和基质化合物204。气溶胶粒子201可能在样本传输管202与基质引入管道203相交的区中和下游遇到基质化合物204的分子。气溶胶粒子201与基质204混合以形成含有基质分子205的气溶胶粒子，其中存在气溶胶样本201以及基质化合物204的分子成分。基质分子204可相比于气溶胶样本201的分子成分过量。
粒子205可离开样本传输管202且进入离子分析仪207的入口206中。粒子205接着进入减压区208且由于从样本传输管202进入真空区208的气体的绝热膨胀且由于相关自由射流形成而增加大量的线速度。加速粒子205可冲击碰撞表面209，其中冲击事件使粒子205成碎片，导致最终形成气溶胶样本201的分子成分的气相离子210和形成基质分子211。碰撞表面209可控制和维持于基本上高于环境温度的温度。
基质204包括用于分析物201的溶剂，使得分析物201被基质204溶解，进而消除分析物分子201之间的分子间结合。因此，当溶解的分析物205接着与碰撞表面209碰撞时，溶解的分析物205将破碎成液滴且任何给定液滴可能比其将在不存在基质的情况下含有较少分析物分子。当每个液滴中的基质蒸发时，这又引起分析物离子210的更高效产生。基质可包括用于所述气溶胶、烟雾或蒸汽或其中的分析物的溶剂；有机溶剂；挥发性化合物；极性分子；水；一种或多种醇；甲醇；乙醇；异丙醇；丙酮；乙腈；1-丁醇；四氢呋喃；乙酸乙酯；乙二醇；二甲亚砜；醛；酮；非极性分子；己烷；氯仿；或(xxii)丙醇。异丙醇备受关注。
基质分子211可自由扩散至真空中。相比之下，气溶胶样本201的分子成分的气相离子210可通过离子光学件212传输到离子分析仪207的分析区(未示出)。离子210可通过向离子光学件212施加电压而引导至分析区。
离子光学件212可为StepWave(RTM)离子导向器。碰撞表面可沿着和邻近于StepWave(RTM)离子导向器的大开口的中心轴的安置。如所属领域的技术人员将了解，StepWave(RTM)离子导向器包含两个联合的离子隧道离子导向器。每个离子导向器包含多个环或其它电极，其中离子穿过由环或其它电极所设置的中心孔口。离子连同可能存在的任何中性物进入离子导向器中的第一个，且经过所述第一离子导向器。离子接着正交地导入离子导向器中的第二个中且自其穿过。向电极施加瞬态DC电压或电位以驱动离子通过所述电极。StepWave(RTM)离子导向器是基于堆叠环离子导向技术且设计成使离子源向质量分析仪的离子传输最大化。装置允许有效去除中性污染物，因为中性物不正交地导入第二离子导向器中，进而提供总体信噪比的增强。所述设计使得能够有效捕获进入第一下部平台的弥漫性离子云，然后可将所述离子云聚焦到上部离子导向器以便传输到离子分析仪。离子接着通过离子分析仪分析，所述离子分析仪可包含质谱仪或离子迁移谱仪，或两个的组合。由于所述分析，可获得关于样本201的化学信息。
液体捕集器或分离器可提供于第一装置(例如钳子2)与分析仪之间，其捕集或丢弃由探针抽吸的非所需液体，同时可允许烟雾、气溶胶或蒸汽自身相对不受抑制地穿过质谱仪。这防止非所需液体到达分析仪而不影响烟雾、气溶胶或蒸汽的测量。液体捕集器或分离器可被布置成捕获液体以随后弃置。
如上文所述，尽管已描述REIMS用于产生烟雾、气溶胶或蒸汽以用于分析的实施例，可使用其它敞开式电离技术，如解吸附电喷雾电离(“DESI”)。
解吸附电喷雾电离(“DESI”)
也已发现解吸附电喷雾电离(“DESI”)是用于实时快速和直接分析生物材料，例如细胞群体的尤其适用且方便的方法。DESI技术允许表面的直接和快速分析而不需要先前的样本制备。现在将参看图1E-1F更详细地描述所述技术。
如图1E-1F中所示，DESI技术为涉及将(一次)带电液滴301的喷雾引导至目标304上的敞开式电离方法。电喷雾通过喷雾器300气动地指向目标304，在所述喷雾器中，后续飞溅的(二次)液滴305携有解吸附电离分析物(例如解吸附脂质离子)。喷雾器300可供应有溶剂306、气体307(如氮气)和来自高电压源308的电压。在电离之后，离子经过空气进入质谱仪和/或质量分析仪(未示出)的大气压界面309，例如通过传输毛细管310。离子可通过关于图1D描述的方法，或通过其它方法分析。举例来说，图1E的传输毛细管310可对应于图1D中的样本传输管202。传输毛细管310可加热到例如至多500℃的温度。
DESI技术允许例如直接分析生物材料，如细胞群体，例如在不需要用于分析的任何提前样本制备的情况下。
本发明的一般方法
本发明的各种实施例大体上涉及将质谱法和/或离子迁移谱法应用于目标体外或离体细胞群体和/或由此衍生的培养基的分析。本发明的各种实施例还提供药物发现、测试和/或生产的方法。
将在下文更详细地描述多种任选的特征。
本发明提供使用质谱法和/或离子迁移谱法的分析方法，其包含：
(a)使用第一装置来从目标体外或离体细胞群体和/或由此衍生的培养基产生烟雾、气溶胶或蒸汽；和
(b)质量分析和/或离子迁移率分析所述烟雾、气溶胶或蒸汽，或由此衍生的离子，以获得光谱数据；和任选地
(c)分析所述光谱数据以识别和/或表征靶细胞群体或一种或多种存在于所述靶细胞群体和/或由此衍生的培养基中的细胞和/或化合物。
因此，任选地，方法可包含基于所述光谱数据识别和/或表征靶细胞群体或一种或多种存在于所述靶细胞群体和/或由此衍生的培养基中的细胞和/或化合物的步骤。应理解，本文中任何提及的“分析”目标打算意指目标是基于光谱数据分析。因此，举例来说，通过如“分析光谱数据以便判定细胞群体是否遭受感染”的表述意指基于光谱数据来判定细胞群体是否遭受感染。
方法可任选地为筛选方法，例如出于药物开发的目的。因此，任选地，方法可包含分析细胞群体对测试药剂或条件的反应的步骤。
任选地，可分析细胞群体或存在于其中的一种或多种细胞类型的标识。任选地，可分析细胞群体的感染。任选地，可分析细胞群体的均质性和/或异质性。任选地，可分析细胞群体或存在于其中的一种或多种细胞类型的基因型和/或表现型。任选地，可分析细胞群体或存在于其中的一种或多种细胞类型的状态。任选地，可分析涉及细胞群体或存在于其中的一种或多种细胞类型的方法。任选地，可分析操纵细胞群体或存在于其中的一种或多种细胞类型的基因型和/或表现型的效应。任选地，可分析操纵细胞群体的环境条件的效应。任选地，方法可用于区分细胞群体内的2种或更多种不同细胞类型。任选地，可分析细胞群体的疾病状态。任选地，可分析物质对细胞群体的效应。任选地，可分析物质的利用、生产和/或分解。任选地，可分析多个细胞群体以分析其利用、生产和/或分解物质的能力。因此，任选地，可筛选多个细胞群体以关于物质的生产、分解和/或利用分析其产率或效率。任选地，可分析细胞群体的活力。
在一个方面，方法可以是分析疾病、病变细胞和/或疾病的生物标记物的方法。因此，方法可任选地包含分析疾病、病变细胞和/或疾病的生物标记物的步骤。
方法可以是一种关于以下，或获得与以下相关的信息的方法：
(i)诊断疾病；
(ii)监测疾病的进展或发展；
(iii)疾病预后；
(iv)预测疾病响应于治疗的可能性；
(v)监测疾病对治疗的反应；和/或
(vi)对个体分层；
因此，方法可任选地包含以下步骤：
(i)诊断疾病；
(ii)监测疾病的进展或发展；
(iii)疾病预后；
(iv)预测疾病响应于治疗的可能性；
(v)监测疾病对治疗的反应；和/或
(vi)对个体分层。
方法可以是关于细胞群体的长期活力、稳固性和/或效率预测细胞群体的活力，或获得与所述预测相关的信息的方法。
适合疾病的细节提供于本文中的其它地方。
在一个方面，方法可以是分析微生物、微生物相互作用和/或微生物生物标记物的方法。因此，方法可任选地包含分析微生物、微生物相互作用和/或微生物生物标记物的步骤。
在一个方面，方法可以是分析细胞的基因型和/或表现型的方法。因此，方法可任选地包含分析细胞的基因型和/或表现型的步骤。
在一个方面，方法可以是治疗方法。因此，方法可任选地包含向有需要的个体投与治疗有效量的治疗剂的步骤。
在一个方面，方法可以是分析化合物的方法。因此，方法可任选地包含分析化合物和/或用于化合物的生物标记物的步骤。
这些方法中的任一种的任选的特征论述于下文。因此，除非另行说明，否则任何提及的“一种方法”或“所述方法”意图为提及本文中所列本发明的方法中的任一种。明确预期这些特征中的任一个可以任何组合存在于这些方法中的任一种中。
技术人员应了解，本文所提供的方法中的任一种可任选地与本文所提供的其它方法中的一种或多种和/或一种或多种其它方法组合。
举例来说，提供一种方法，其为本文公开的方法中的两种或更多种，例如三种或更多种、四中或更多种或五种或更多种的组合。
靶细胞群体
方法可对靶细胞群体和/或由此衍生的培养基进行。“细胞群体”意指体外或离体细胞集合。因此，细胞群体可被称为“体外或离体细胞群体”。因此，术语“细胞群体”不延伸到整个生物体，如动物或人类。
细胞群体可任选地例如为原生细胞培养物、次生细胞培养物、细胞系、异种移植物衍生的细胞群体和/或细胞器。
“原生细胞培养物”为使用机械或酶方法从亲本组织分离的细胞的培养物。原生细胞培养物可例如为粘附细胞培养物或细胞悬浮培养物。
“次生细胞培养物”为可例如通过多个细胞继代衍生自原生细胞培养物的细胞的培养物。
“细胞系”为通常均一且可体外培养若干个继代的细胞群体。细胞系可例如衍生自次生细胞培养物、肿瘤和/或胚胎。细胞系可任选地“永生化”，在此情况下，其可无限地培养。永生化细胞系通常具有一个或多个超越细胞的天然生长控制的突变。
“异种移植物衍生的细胞群体”为衍生自异种移植物的细胞群体。“异种移植物”是指来源于第一个体且插入到第二个体中的细胞材料，如组织。任选地，异种移植物可包含或其组成为肿瘤细胞。举例来说，获自人类肿瘤的细胞或组织可异种移植到宿主动物中。任选地，细胞可获自异种移植物以建立异种移植物衍生的细胞群体。
细胞系和细胞器的其它细节提供于本文中的其它地方。细胞群体为多个细胞，其可任选地包含细胞外化合物和/或细胞外培养基。因此，除非使用“经洗涤”细胞群体，否则术语“细胞群体”是指细胞群体内的细胞和细胞外化合物。任何提及的分析细胞群体“中”的化合物应理解为意指化合物可为细胞内和/或细胞外的。
如上所述，方法可对衍生自细胞群体的培养基进行。这意指与细胞群体接触的培养基。任选地，衍生自细胞群体的培养基可为持续适合时段培养细胞群体的培养基，即细胞外培养基，所述时段为例如至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、30、45、50或55分钟，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24小时和/或1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24天。在培养期间，细胞可向细胞外培养基中释放一种或多种物质，因此培养基可被称为“条件培养基”。
细胞外培养基可任选地包含细胞群体，或包含一个或多个细胞，或其可无细胞。无细胞细胞外培养基可通过例如通过如本文中其它地方所描述的过滤和/或离心去除细胞而制备。
因此，目标可任选地为衍生自细胞群体的培养基且方法可任选地包含分析所述培养基以分析一种或多种化合物。举例来说，可分析培养基以分析物质的利用、生产和/或分解。
任何本文中提及的对细胞群体进行方法应理解为涵盖对细胞群体和/或对衍生自细胞群体的培养基进行所述方法。
细胞群体可任选地为人类或非人动物细胞群体。任选地，其可为哺乳动物，例如来源于家畜、家养或实验室动物，例如为啮齿动物细胞群体。任选地，其可为小鼠、天竺鼠、仓鼠、大鼠、山羊、猪、猫、狗、绵羊、兔子、母牛、马、羊驼、雪貂、家禽、水牛和/或猴子。
细胞群体可包含或其组成为一种或多种不同细胞类型。
除非本文中另外规定，否则任何本文中提及的“细胞”应理解为提及作为细胞群体的一部分的细胞。
任选地，细胞群体可包含或其组成为成人、胚胎和/或胎儿细胞，例如人类胚胎细胞或人类成人细胞。
任选地，细胞群体可包含或其组成为干细胞和/或分化细胞。任选地，干细胞可为分化全能干细胞、多能干细胞、多潜能干细胞和/或寡能干细胞。
任选地，细胞群体可包含或其组成为成纤维细胞、上皮细胞、淋巴细胞和/或巨噬细胞。
任选地，细胞群体可包含或其组成为源自以下，或具有以下的特征的细胞：肾上腺组织、阑尾组织、膀胱组织、骨、肠组织、脑组织、乳腺组织、支气管、耳组织、食管组织、眼组织、子宫内膜样组织、胆囊组织、生殖器组织、心脏组织、下丘脑组织、肾脏组织、大肠组织、肠道组织、喉组织、肝脏组织、肺脏组织、淋巴结、口腔组织、鼻组织、胰脏组织、甲状旁腺组织、脑下垂体组织、前列腺组织、直肠组织、唾液腺组织、骨骼肌组织、皮肤组织、小肠组织、脊髓、脾脏组织、胃组织、胸腺组织、气管组织、甲状腺组织、输尿管组织、尿道组织、软组织和/或结缔组织、腹膜组织、血管组织和/或脂肪组织；I级、II级、III级或IV级癌变组织；转移性癌变组织；混合级癌变组织；次级癌变组织；健康或正常组织；或癌变或异常组织的细胞。
任选地，细胞群体可包含以下或由以下组成：脂肪细胞、内皮细胞、表皮细胞、上皮细胞、成纤维细胞、神经胶质细胞、角化细胞、间充质细胞、成肌细胞、神经元细胞、鳞状细胞、基质细胞和/或滋养细胞。
任选地，细胞群体可包含或其组成为具有下文所列的细胞系中的任一个的标识的细胞。
肺癌-NCI-H23；NCI-H226；NCI-H322M；NCI-H460；NCI-H522；A549/ATCC；EK VX；HOP-18；HOP-62；HOP-92；LXFL 529；DMS 114；DMS 273；
肾癌-UO-31；SN12C；A498；CAKI-1；RXF 393；RXF 631；ACHN；786-0；TK-10；
结肠癌-HT29；HCC-2998；HCT-116；SW-620；COLO 205；DLD-1；HCT-15；KM12；KM20L2；
黑色素瘤-LOX IMVI；MALME-3M；SK-MEL-2；SK-MEL-5；SK-MEL-28；M19-MEL；UACC-62；USACC-257；M14；
中枢神经系统(CNS)癌症-SNB-19(胶质母细胞瘤)；SNB-75；SNB-78；U251；SF-268；SF-295；SF-539；XF 498；
卵巢癌-OVCAR-3；OVCAR-4；OVCAR-5；OVCAR-8；IGR-OV-1；SK-OV-3；
白血病-CCRF-CEM；K-562；MOLT-4；HL-60；RPMI-8226；SR。
任选地，细胞群体可包含或其组成为健康和/或病变细胞。病变细胞可任选地具有选自本文中其它地方所列的疾病中的任一种的疾病，任选地癌症。
任选地细胞群体可包含或其组成为以下细胞类型中的一种的或多种：3T3、中国仓鼠卵巢(Chinese hamster ovary；CHO)、BHK、HEK293(胚胎肾细胞)、SKNBE2(神经母细胞瘤)、SW480(结肠癌)、Hela(宫颈腺癌)、PC3M、HOP62、T24、MES_SA(子宫肉瘤)和/或HepG2。
任选地，细胞群体可为突变和/或转基因的。
任选地，细胞群体可为永生化的。
任选地，细胞群体可具有或经基因操纵/已经基因操纵以具有选自营养缺陷型、、所需化合物的生产和/或所需化合物的分泌的一种或多种特性。任选地，细胞群体可经基因操纵或已经基因操纵，例如为转基因的和/或具有基因敲除基因型和/或表现型。
基因操纵和细胞群体特性的细节提供于本文中的其它地方。
任选地，方法可包含分析一个或多个同基因细胞群体。
任何本文中提及的“细胞群体”的分析应理解为意指可分析整个细胞群体，或其样本。
任选地，细胞群体可通过本文提供的方法对于分析，例如对于其中敞开式电离源为REIMS电离源的分析进行优化。就此而言，细胞群体可任选地在其表达特定受体这一点上优化。细胞群体可天然地表达此类受体，或其可经基因操纵以表达此类受体。优化的细胞群体可任选地向个体投与。这可以促进个体通过本文提供的方法的后续分析。
方法可任选地对整个细胞群体，或其样本，或其区进行，尤其在细胞群体为细胞器的情况下。应理解，任何本文中提及的“细胞群体”可任选地为“细胞群体的样本”。方法可任选地对衍生自细胞群体的培养基，或其样本进行。在进行本文提供的方法之前，细胞群体或其样本，或培养基或其样本可任选地经干燥，用拭子收集，和/或分配到吸收载体，例如过滤器或纸上。任选地，细胞群体或其样本可提供为团块。团块可例如通过在适合的力下且持续对于沉积任何细胞、大结构和/或大分子以形成团块适合的时间对含有细胞群体的流体，例如液体培养物离心而制备。流体的剩余部分，即上清液可接着丢弃，例如通过将其倒出，或通过抽吸。
团块可从离心管的底部直接取样，或其可从已转移到的载体取样。举例来说，在取样之前，团块可任选地转移到玻璃或塑料载体，如载玻片，或拭子，如棉签上。
细胞群体，例如团块可任选地经受一个或多个洗涤步骤，例如以去除培养基。洗涤可用适合的缓冲液进行。因此，方法可任选地对经洗涤的细胞群体进行。
方法可任选地涉及分析一个或多个不同目标。任选地，可分析来自不同细胞群体、来自细胞器内的不同位置和/或来自不同时间点的相同细胞群体的2个或更多个目标。任选地，目标可在2个或更多个不同位置处，例如细胞器中的2个或更多个位置处。
任选地，目标可在已知或疑似健康的细胞器的一个或多个位置；和已知或疑似病变的细胞器的一个或多个位置处。
任选地，方法可涉及分析目标的2个或更多个位置。任选地，可分析目标的相异位置，例如可对一系列点取样，任选地在具有或不具有用于成像目的的空间编码信息的情况下。
方法可任选地对天然的目标进行。“天然”意指目标在进行本文提供的方法之前尚未经修饰。确切地说，目标可由于细胞群体在进行本文提供的方法之前不经受溶解或萃取，例如脂质萃取的步骤而为天然的。因此，目标可由于细胞群体中的所有或大体上所有的细胞完整而为天然的。因此，天然意指目标尚未经化学或物理修饰且因此在化学和物理上天然。任选地，目标可在化学上天然，即其可未经化学修饰，意指其尚未与化学剂接触以改变其化学性质。使目标与基质接触为化学修饰的实例。
任选地，目标可在物理上天然，即其可在物理上未经修饰，意指其尚未经物理修饰。冷冻和/或解冻为物理修饰的实例。技术人员应了解，尽管如冷冻的物理行动可影响标本的化学性质，出于本发明的目的，此类行动不被认为是化学修饰。
因此，任选地，目标可为化学上天然，但并非物理上天然，例如因为其已经冷冻。
任选地，目标可经冷冻，预先冷冻且接着解冻，和/或以其它方式制备。任选地，方法可对尚未进行尤其用于质谱分析目的的制备步骤的目标进行。
目标可在从目标产生烟雾、气溶胶或蒸汽之前尚未与溶剂或除水以外的溶剂接触。
另外或替代地，目标可在从目标产生烟雾、气溶胶或蒸汽之前不与基质接触。举例来说，目标可不与MALDI基质或其它用于帮助目标中的材料的电离的基质接触。
或者，目标可与基质，例如MALDI基质或其它用于帮助目标中的材料的电离的基质接触。基质可在气溶胶、烟雾或蒸汽经电离和/或冲击碰撞表面之前添加至所述气溶胶、烟雾或蒸汽。
方法可任选地对已制备用于特定质谱分析；和/或已制备用于本文中的其它地方提及的分析方法中的任一种的目标进行。
目标制备(用于本发明的方法中的任一种和/或本文公开的分析方法中的任一种)可任选地涉及以下中的一个或多个。
细胞群体可任选地沉积于固体表面，如玻璃或塑料载片上。
目标可任选地经化学固定，例如以保护细胞免遭降解，以及维持细胞和亚细胞组分，如细胞器，例如细胞核、内质网和/或线粒体的结构。固定剂可例如为10％中性缓冲福尔马林。
可任选地进行冷冻，例如通过使细胞群体与适合的冷却介质，如干冰、液氮或已在干冰或液氮中冷却的试剂，例如异戊烷(2-甲基丁烷)接触。冷冻的细胞群体可任选地储存在例如约-80℃与-4℃之间，例如-70℃或-20℃。
细胞群体可任选地经染色和/或标记。
术语“取样”在本文中用于指使用装置从目标产生烟雾、蒸汽或气溶胶。
方法中的任一种可任选地包括自动取样，其可任选地使用例如REIMS装置进行。方法中的任一种可任选地包含使用一次性取样头。
分析标识或真实性
人为误差和/或其它环境可导致细胞群体的错误识别、贴错标签、混合等。因此，特定细胞群体的标识可能未知、不确定和/或未确认。任选地，方法可用于识别细胞群体，和/或确认细胞群体的标识。
“识别”细胞群体意指获得至少一些关于存在于细胞群体中的细胞类型的信息。这可任选地为测定细胞群体中的一种或多种细胞类型的标识，和/或确认其标识。确认细胞群体的标识还可被称作确认细胞群体的真实性。
因此，任选地，方法可对未知其标识的细胞群体进行，以测定细胞群体的标识。
任选地，方法可对疑似具有特定标识的细胞群体进行，以确认或反驳细胞群体的标识。
任选地，方法可对需要验证的细胞群体进行，以确认细胞群体的真实性。
任选地，细胞群体可识别为包含或其组成为成人、胚胎和/或胎儿细胞。
任选地，细胞群体可识别为包含或其组成为干细胞和/或分化细胞。任选地，干细胞可为分化全能干细胞、多能干细胞、多潜能干细胞和/或寡能干细胞。
任选地，细胞群体可识别为包含或其组成为成纤维细胞、上皮细胞、淋巴细胞和/或巨噬细胞。
任选地，细胞群体可识别为包含或其组成为源自以下，或具有以下的特征的细胞：肾上腺组织、阑尾组织、膀胱组织、骨、肠组织、脑组织、乳腺组织、支气管、耳组织、食管组织、眼组织、子宫内膜样组织、胆囊组织、生殖器组织、心脏组织、下丘脑组织、肾脏组织、大肠组织、肠道组织、喉组织、肝脏组织、肺脏组织、淋巴结、口腔组织、鼻组织、胰脏组织、甲状旁腺组织、脑下垂体组织、前列腺组织、直肠组织、唾液腺组织、骨骼肌组织、皮肤组织、小肠组织、脊髓、脾脏组织、胃组织、胸腺组织、气管组织、甲状腺组织、输尿管组织、尿道组织、软组织和/或结缔组织、腹膜组织、血管组织和/或脂肪组织；I级、II级、III级或IV级癌变组织；转移性癌变组织；混合级癌变组织；次级癌变组织；健康或正常组织；或癌变或异常组织的细胞。
任选地，细胞群体可识别为包含或其组成为脂肪细胞、内皮细胞、表皮细胞、上皮细胞、成纤维细胞、神经胶质细胞、角化细胞、间充质细胞、成肌细胞、神经元细胞、鳞状细胞、基质细胞和/或滋养细胞。
任选地，细胞群体可识别为包含或其组成为本文中的其它地方所列的细胞系中的任一种，例如具有本文中的其它地方所列的细胞系中的任一种的标识。
任选地，细胞群体可识别为包含或其组成为健康和/或病变细胞，其中病变细胞可任选地具有选自本文中的其它地方所列的疾病中的任一种的疾病。
任选地，细胞群体可识别为包含或其组成为突变和/或转基因细胞。
任选地，细胞群体可经分析以(i)确认细胞群体的标识或真实性；(ii)检测所述细胞群体中的突变；和/或(iii)检测所述细胞群体中的非所需变化。
感染分析
细胞群体可处于经另一细胞类型和/或微生物感染的风险下。经另一细胞类型和/或微生物“感染”也可在本文中称为“污染”。尤其高的风险为经支原体(Mycoplasma)污染。
任选地，方法可用于分析感染是否存在于细胞群体中。
任选地，方法可用于(i)确定所述细胞群体是否遭受感染；(ii)确定所述细胞群体是否无感染；(iii)确定所述细胞群体是否已治愈感染；(iv)确定细胞群体的感染的进展或阶段；或(v)确定细胞群体的感染治疗的进展或阶段。
任选地，如果测定感染，那么可识别感染细胞类型和/或微生物。
任选地，如果测定感染，那么方法可包含治疗/去除所述感染的步骤，例如通过使细胞群体与有效地选择性杀死感染细胞类型和/或微生物或抑制其生长的适当物质接触。举例来说，如果测定经支原体感染，那么可使用适合的抗生素。
分析表现型、基因型和/或均质性
持续药物研究的主要领域为就不同基因之间的相互作用和基因与环境之间的相互作用而言，更好地理解50,000到100,000个构成人类基因组的基因之间的复杂相互作用。确切地说，需要更好地理解特定基因与特定表现型或观测特征之间的关系。
存在若干不同类型的遗传疾病。
首先，存在可通过家族追踪的单一基因病症。单一基因病症为单一突变基因的结果。超过4000种人类疾病是由单一基因缺陷引起且在许多情况下，已可能分离包含的基因和测定构成这些病况的基础的突变的类型。
其次，存在多基因(polygenic/multigenic)疾病，其似乎具有基因组分，但其不遵循任何简单的遗传模式。这些疾病反映改变的基因敏感性对多种不同环境因素的效应。
第三，存在由我们的染色体的结构或数目的变化产生的基因疾病。
基因突变可改变蛋白质的结构，例如通过对不同氨基酸编码，和/或通过产生缩短或拉长的蛋白质。基因突变可替代地或另外导致基因产物的输出减少或不存在基因产物。
基因突变的一个最好实例来自血红蛋白(Hb)的遗传病症。人类血红蛋白的结构在胚胎、胎儿和成年期期间变化。所有正常血红蛋白为两对不相似的血球蛋白链的四聚物。成人和胎儿血红蛋白具有与β(HBAα2β2)或γ链(HbFα2γ2)组合的α链。已识别超过400种结构性血红蛋白变异体，但这些中的许多不引起临床功能障碍。
但是，归因于氨基酸取代的其它变异体改变血红蛋白分子的稳定性或功能，这进而导致疾病表现型。举例来说，谷氨酸在β链的第六位置取代缬氨酸使得血红蛋白分子以脱氧配置形成线性堆叠，这转而使红细胞采用镰形配置。由于微循环经镰形红细胞堵塞，所得疾病(镰形细胞贫血)导致慢性贫血和组织损伤。其它突变比正常更贪心地影响氧运输或结合氧，引起氧匮乏。尽管与这些不同基因突变相关的不同表现型大体上相同，可存在与同一突变相关的相当大的个别变化。举例来说，病细胞贫血可在危及生命到无症状且引起极少功能障碍的范围内变化。
囊肿性纤维化(CF)为显示显著表现型变化性的单基因疾病的另一实例。
术语“表现型”用以指细胞的物理和/或生物化学特征，而术语“基因型”用以指细胞的基因构成。
术语“表现型”可用于指细胞的物理和/或生物化学特征的集合，其可任选地为细胞的所有物理和/或生物化学特征的集合；和/或指细胞的物理和/或生物化学特征中的一种或多种。举例来说，细胞可被称为具有特定细胞类型，例如乳腺细胞的表现型，和/或具有表现特定蛋白质，例如受体，例如HER2(人类表皮生长因子受体2)的表现型。
术语“基因型”可用于指基因信息，其可包括基因、调节元件和/或垃圾DNA。术语“基因型”可用于指细胞的基因信息的集合，其可任选地为所有细胞的基因信息的集合；和/或指细胞的基因信息中的一个或多个。举例来说，细胞可被称为具有特定细胞类型，例如乳腺细胞的基因型，和/或具有编码特定蛋白质，例如受体，例如HER2(人类表皮生长因子)的基因型。
细胞的基因型可影响或可不影响其表现型，如下文所解释。
基因型与表现型之间的关系可以是简单明了的。举例来说，如果细胞包括编码特定蛋白质，如HER2的功能基因，那么其将通常在表现型上为HER2阳性，即在其表面上具有HER2蛋白质，而如果细胞不含功能HER2基因，那么其将具有HER2阴性表现型。
突变基因型可导致突变表现型。举例来说，如果突变破坏基因的功能，那么所述基因的功能的缺失可导致突变表现型。但是，如基因冗余的因素可组织基因型性状导致对应表现型性状。举例来说，人类细胞通常具有每一基因的2个复本，各来自一个亲体。谈论遗传疾病的实例，细胞可包含基因的1个突变(病变)复本和基因的一个非突变(健康)复本，其可或可不导致突变(病变)表现型，这取决于突变基因为隐性或显性的。隐性基因不影响或不显著影响细胞的表现型，而显性基因会影响细胞的表现型。
也必须记住的是许多基因型变化可能不具有表现型效应，例如由于其在垃圾DNA，即似乎不起序列依赖性作用的DNA中，或由于其为沉默突变，即由于基因密码的冗余而不改变DNA的编码信息的突变。
细胞的表现型可通过其基因型测定，因为细胞需要基因信息来进行细胞过程且任何特定蛋白质可在细胞含有相关基因信息的情况下仅产生于细胞内。但是，细胞的表现型也可受环境因素和/或应力，如温度、养分和/或矿物质可用性、毒素等影响。此类因素可影响如何使用基因信息，例如表达哪些基因和/或以哪种水平表达。环境因素和/或应力也可影响细胞的其它特征，例如热量可使膜更具流动性。
如果功能性转基因在适当的基因组位置插入到细胞中，那么这可能产生对应表现型。
插入转基因可影响细胞的表现型，但改变的表现型可任选地仅在适当环境条件下观测到。举例来说，插入编码参与特定物质的合成的蛋白质的转基因将在细胞具备所需的起始材料的情况下仅得到产生所述物质的细胞。
任选地，方法可涉及分析细胞群体的表现型和/或基因型。
可操纵细胞群体的基因型和/或表现型，例如以分析细胞过程、分析疾病(如癌症)、制造更适合于药物筛选和/或生产的细胞群体等。任选地，方法可涉及分析此类基因型和/或表现型操纵对细胞群体，例如对细胞群体的基因型和/或表现型的效应。
方法可任选地用于在突变诱发之后分析细胞群体。确认细胞是否已突变的常规方法可能困难和/或费时。任选地，方法可用于分析细胞是否已突变。突变可例如为引入新基因、基因的沉默、基因表达的改变或产生改变的蛋白质。沉默可例如通过基因敲除实现。
任选地，方法可用于分析突变诱发对细胞群体，例如对细胞群体的基因型和/或表现型的效应。
任选地，方法可在2个或更多个时间点，例如在突变诱发之前和之后，和/或在突变诱发之后的2个或更多个时间点分析细胞群体。
任选地，细胞群体可为均质或异质的。“均质”、“均质性”和这些术语的衍生词意指群体为均一的，且“异质”、“异质性”和这些术语的衍生词意指群体为非均一的。
“均质性程度”或“异质性程度”意指细胞群体为均质或异质的程度，其可表示为百分比。举例来说，如果至少60、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100％的细胞为均质的，那么细胞群体可是为具有较高均质性程度。如果至少40、45、50、55、60、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100％的细胞为异质的，那么细胞群体可视为具有较高异质性程度。
均质性和/或异质性可就一个或多个基因型和/或表现型特征，例如至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个基因型和/或表现型特征而言，任选地就细胞的整个基因型和/或表现型而言。
任选地，方法可涉及分析细胞群体的均质性和/或异质性程度。
在细胞群体的培养期间，细胞可生长和复制。复制可涉及自我更新，即产生与母细胞具有相同基因型和/或表现型的子细胞，和/或分化，即产生与母细胞具有不同基因型和/或表现型的子细胞。
替代地或另外，细胞可获得一个或多个突变且因此获得不同基因型，其可体现为不同表现型。
在异质细胞群体中，一种类型可比另一细胞类型更好地生长和/或复制或以不同方式生长和/或复制，和/或一种细胞类型可变得休眠和/或死亡。
出于这些和/或其它原因，细胞群体可变得更异质或更不异质，因此方法可任选地涉及监测细胞群体的均质性和/或异质性的任何变化。
任选地，如果细胞群体的均质性和/或异质性程度高于或低于所需，那么方法可包含影响均质性和/或异质性程度的步骤。这可例如涉及调节培养条件和/或添加物质以影响例如存在于细胞群体中的细胞类型中的一种或多种的生长和/或分化速率。
操纵基因型和/或表现型
任选地，可操纵细胞群体，例如可操纵构成细胞群体的细胞中的一些或全部的表现型和/或基因型。
操纵可任选地涉及使细胞群体或其一部分暴露于化合物和/或辐射。
操纵可任选地为基因操纵。
基因操纵可改变细胞的一个或多个基因组区域，所述基因组区域可在基因的编码区、基因的非编码区、调节区(例如启动子或增强子)和/或称作“垃圾”DNA的区中。
基因操纵可任选地涉及随机突变诱发。举例来说，细胞可暴露于诱变剂，其可例如选自化学诱变剂和/或辐射。
可任选地为化学诱变剂的化合物可任选地选自例如烷基化剂、交联剂和/或多环芳香烃(PAH)。烷基化剂通过向DNA碱基添加分子组分起作用，其改变蛋白质产物。交联剂与DNA碱基产生共价键，而PAH通过人体代谢至其它潜在诱变分子中。
辐射可任选地选自例如适合波长的光、热和/或电离辐射。电离辐射可穿透细胞且在细胞内含物中产生离子。这些离子可引起DNA中的永久改变。电离辐射可任选地选自例如x射线、γ射线、中子、电子(“β”粒子)和/或α粒子(氦核)。电离辐射可改变DNA的两个股束相互作用的方式。其可重排整个染色体部分，更改DNA的相对较长伸长部。光可任选地为例如UV光。这可使得在DNA中的相邻胸腺嘧啶碱基之间形成共价键，进而更改所述位置处的DNA。
替代地或除随机突变诱发以外，基因操纵可任选地包含定向突变诱发，其可任选地例如为基因信息的基因敲除、改变和/或插入。已通过定向突变操纵的细胞可被称为“转化”细胞，尤其在已插入新基因或基因变异体，即“转基因”的情况下。类似地，包含或其组成为已通过定向突变操纵的细胞的细胞群体可被称为“转化”细胞群体。类似地，包含或其组成为已通过定向突变操纵的细胞的细胞器可被称为“转化”细胞器。
突变诱发可任选地涉及例如以下技术中的一种或多种以将所需基因材料，如转基因引入至细胞中：微注射至细胞的细胞核中；病毒载体，例如腺病毒或慢病毒载体；脂质体；磷酸钙；树枝状聚合物；阳离子聚合物，如DEAE-聚葡萄糖和/或聚乙烯亚胺；超声处理；电穿孔；通过磁粒子的磁辅助转染；和/或粒子轰击。
突变诱发可任选地包含基因组编辑，例如使用可编程核酸酶，如锌指核酸酶(ZFN)、转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN)和/或规律成簇间隔短回文重复序列(CRISPR)/CRISPR相关蛋白质9(Cas9)。
任选地，方法可包含随机和/或定向突变诱发的步骤，例如通过本文中提及的方法中的任一种。
细胞群体的特性
方法可通过选择具有所需特性的存在的细胞群体而对具有所需特性的细胞群体进行。替代地或另外，细胞群体可经操纵以向细胞群体赋予所需特性。方法可任选地涉及分析细胞群体的一种或多种特性。
可选择、操纵、分析等的细胞群体的特性可任选地选自下文所列的特性中的任一种。
细胞群体可任选地相对于一种或多种物质为营养缺陷型的。营养缺陷型为细胞或有机体不能合成其生长所需的特定物质或合成的能力降低。营养缺陷体为显示此特征的有机体；营养缺陷型为对应形容词。举例来说，营养缺陷体可缺乏选自腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)和/或二氢叶酸还原酶(DHFR)的新陈代谢酶。
细胞群体可任选地具有产生所需物质，例如药物的能力。因此，细胞群体可任选地具有利用物质，例如用以使底物分子新陈代谢以形成所需化合物或前体的能力。利用第一物质可包含使用第一物质作为底物以产生第二物质；使用第一物质作为一般营养物；和/或分解第一物质。
细胞群体可任选地具有关于所需物质的生产的高比生产率。细胞群体可任选地具有关于所需物质的利用和/或分解的高效率。其可任选地包含高水准的一种或多种与能量产生、细胞氧化还原电位的调节有关的关键代谢物，和用于糖基化的前体，或具有产生高水准的所述物质的能力。方法可任选地用于测定低产率/效率细胞群体是否展现与其高产率/效率对应物不同的代谢型态。方法可任选地用于分析关于细胞群体的所需物质的利用和/或分解的比生产潜力和/或效率。
细胞群体可任选地具有分泌所生产物质的能力。
细胞群体可任选地具有快速复制的能力。
乳酸消耗可帮助控制pH水准，这又可以改进细胞活力。细胞群体可任选地具有高乳酸消耗或具有高乳酸消耗的能力。
方法可任选地用于分析细胞群体的代谢物组、脂质组和/或蛋白质组。
代谢物组为存在于细胞中的小分子代谢物中的一些或全部的集合。脂质组为存在于细胞中的脂质中的一些或全部的集合。蛋白质组为存在于细胞中的蛋白质中的一些或全部的集合。尽管许多蛋白质和一些代谢物可能未必通过本文提供的方法直接分析，其可任选地通过分析其对应的间接生物标记物而间接地分析。
方法可任选地包含分析细胞群体或其中存在的一种或多种细胞类型的状态。“状态”意指细胞群体或其中存在的一种或多种细胞类型的状况，其可例如为健康且生长；健康且不生长；受应力且生长；受应力且不生长；垂死；或死亡。
方法可任选地包含分析细胞群体的活力。“活力”意指细胞群体将继续存活的最小时间长度。活力还可被称作“稳固性”，因为稳固的细胞群体可能比非稳固的细胞群体存活更久。
方法可任选地包含分析细胞过程。细胞过程可例如为生产物质；利用养分；对暴露于物质的反应；对暴露于环境条件的反应等。
方法可任选地包含关于细胞类型、表现型、基因型和/或特性而识别光谱生物标记物。如上所述，已知许多细胞群体，例如细胞系的标识和特征。确切地说，可用于NC60细胞系的数据包括超过100,000中化合物和天然产物的药敏模式、全局性蛋白质和基因表达数据和与癌症相关的常见突变。本文提供的方法允许识别这些细胞类型或细胞特征的光谱生物标记物。因此，方法可例如用于使特征与光谱数据，例如光谱生物标记物相关。特征可例如为基因型和/或表现型，例如对特定物质的敏感性。举例来说，如下文所论述，REIMS光谱特征与基因表达谱之间的相关性由本发明人识别且在fads2和ugcg基因的情况下例示。
例如细胞毒性剂的药剂的药物发现和筛选
已知使用基于细胞的平台来推进药物发现，例如抗癌药物发现，且所属领域的技术人员应了解基于细胞的化合物筛选和生物分析是此类药物发现必需的。
已知使用一组覆盖各种人类癌症类型的细胞群体来进行非质谱高通量细胞毒性筛选。获自进行此类细胞毒性筛选的方法的信息可接着用于选择用于功效研究的潜在治疗剂和/或适当体内模型。
任选地，本文提供的方法可用于药物发现和/或药物分析。因此，其可例如用作筛选方法以筛选潜在治疗剂；或筛选已知治疗剂以分析其效应。举例来说，方法可用于分析物质的功效；物质的作用机制；和/或物质的安全性。功效可任选地为治疗功效。安全性可任选地为药理学安全性。
任选地，筛选可为高通量筛选。任选地，筛选可用于或关于针对本文中的其它地方所列的疾病中的任一种，例如癌症或一种或多种特定类型的癌症有效的治疗剂。
因此，方法可任选地包含使细胞群体暴露于第一物质和使用方法来分析所述物质对细胞群体的效应。适合的物质的细节论述于本文中的其它地方。
任选地，可使用第二物质，例如用于比较或对照目的。举例来说，方法可包含使第一细胞群体暴露于第一物质且第二细胞群体可暴露于第二物质，如本文中的其它地方所论述地通过质谱来分析第一和第二细胞群体和分析两个细胞群体之间的任何差异。任选地，第二物质可为对照物质，其可例如为阴性对照，如水或缓冲液，或阳性对照，如具有已知效应，例如已知细胞毒性效应的药剂。任选地，第一和第二细胞群体可在进行所述方法之前一致。举例来说，两个样本可获自单一细胞群体以产生2个细胞群体。任选地，第一和第二细胞群体可为同基因的。任选地，第一和第二细胞群体可在表现型和/或基因型上不同，例如其可为不同细胞类型。
分析所述物质对细胞群体的效应可包含分析细胞群体的一种或多种特性的变化，其细节论述于本文中的其它地方。
因此，任选地，方法可包含分析所述光谱数据以便判定所述细胞群体是否以可能令人感兴趣的方式与所述物质相互作用。
“以可能令人感兴趣的方式的相互作用”意指导致表现型和/或基因型变化的相互作用。任选地，表现型和/或基因型变化可为细胞群体的一种或多种特性的变化，其细节提供于本文中的其它地方。
任选地，可对测试物质的EC50进行测试。EC50为给出半最大反应的药物的浓度。
举例来说，可测试测试物质的细胞毒性，例如可测量随测试物质的浓度而变的存活细胞的百分比且可识别对测试物质敏感和/或具抗性的细胞群体。
任选地，方法可包含分析细胞群体对物质的敏感性，例如病变细胞群体对已知或潜在治疗剂的敏感性。举例来说，可分析特定癌症类型的细胞群体对抗癌药物的敏感性。
任选地，方法也可包含分析细胞群体的环境条件对于细胞群体对所述物质的反应的效应的步骤。细胞群体的环境条件的细节提供于本文中的其它地方。因此，所述方法可任选地包含步骤(i)使细胞群体暴露于物质；和(ii)改变细胞群体的环境条件。
任选地，可同时或按任何次序依序进行步骤(i)使细胞群体暴露于物质；和(ii)改变细胞群体的环境条件。单独和/或呈组合形式的这些步骤中的任一个可任选地重复，例如至少2、3、4、5、6、7、8、9或10次。
因此，细胞群体可任选地例如暴露于物质，且可随后改变细胞群体的环境条件；可改变细胞群体的环境条件，且细胞群体可随后暴露于物质；和/或细胞群体可暴露于物质，且可同时改变细胞群体的环境条件。
应了解，任选地，一种或多种不同物质和/或一种或多种不同环境条件可用于这些方法中的任一种中。举例来说，可任选地使用一组不同的物质。所述组可例如包含或其组成为单一类别的药物的成员和/或两种或更多种类别的药物，例如已知和未知药物的成员。
举例来说，任选地，物质可为细胞毒性和/或细胞抑制性药物。因此，举例来说，一种或多种细胞群体可用一种或多种已知细胞毒性/细胞抑制性药物，例如非化学疗法批准的细胞毒性/细胞抑制性药物测试。任选地，一种或多种细胞群体可例如使用一种或多种可能新颖的治疗剂或细胞毒性/细胞抑制性药物测试。
任选地，一种或多种细胞群体可经遗传修饰且修饰的细胞群体可例如用已知细胞毒性/细胞抑制性药物，和/或相对于一组可能新颖的治疗剂或细胞毒性/细胞抑制性药物测试。
任选地，一种或多种细胞群体可相对于第一物质测试且随后相对于第二物质和任选地一种或多种其它物质测试。
变化分析
可以一种或多种不同方式进行任选的变化分析。
任选地，可在第一时间且在后续的另一时间，例如第二时间、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十等时间通过本文提供的方法分析细胞群体。
因此，任选地方法可包含在第一时间从所述目标产生所述气溶胶、烟雾或蒸汽以获得所述第一光谱数据；
在后续时间从所述目标产生气溶胶、烟雾或蒸汽；
质量分析和/或离子迁移率分析在所述后续时间产生的气溶胶、烟雾或蒸汽，或由此衍生的离子，以获得第二光谱数据；且
比较第一和后续光谱数据以测定目标的变化。后续时间可为第二时间、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十等时间。
任选地，在第一时间与后续时间之间，细胞群体可经操纵和/或暴露于物质，其可任选地选自本文中所列的试剂中的任一种，如测试试剂。
任选地，可同时和/或依序分析2个或更多个，例如至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10000个一致和/或非一致细胞群体。如果分析一组的3个或更多个细胞群体，那么所述组可任选地包含例如2个或更多个彼此相同的细胞群体，以及2个或更多个彼此不相同的细胞群体。
任选地，可使用一种或多种其它测试试剂和/或参考剂或控制剂。举例来说，第一细胞群体可暴露于第一测试试剂且第二细胞群体可暴露于另一测试试剂、参考剂或控制剂。
环境条件
方法允许在界定环境条件下分析细胞群体。这可任选地允许例如在模拟体内条件的条件，例如肿瘤或肿瘤微环境的条件下分析细胞群体。实体肿瘤通常产生通过不规则血管形成、不良氧气(O2)供应和/或不良养分供应来表征的敌对微环境。
“界定环境条件”意指至少一个环境因素经控制。举例来说，控制的温度或温度范围，或控制的特定养分的水准可被称为界定环境条件。
任选地，方法可涉及分析一种或多种界定环境条件对细胞群体的效应。任选地，分析可为一种或多种环境条件的变化对细胞群体的效应。
环境条件可任选地为可影响细胞群体生长；分化；迁移；细胞状态；和/或表现型和/或基因型的条件。因此，环境条件可例如为培养基组分的性质和/或浓度，确切地说养分和/或矿物质浓度；细胞-细胞接触的性质和程度；温度；pH；流体平衡；压力；流量；和/或氧气压。举例来说，细胞群体可暴露于低氧。
环境条件可任选地通过将细胞群体引入至宿主有机体中而改变。因此，任选地，细胞群体可引入至宿主有机体中，所述宿主有机体可任选地选自人类或非人动物。任选地，其可为家畜、家养或实验室动物，例如为啮齿动物。任选地，其可为小鼠、天竺鼠、仓鼠、大鼠、山羊、猪、猫、狗、绵羊、兔子、母牛、马、羊驼、雪貂、家禽、水牛和/或猴子。因此，任选地，细胞群体可暴露于，例如维持和/或生长于宿主有机体的体内环境中。此类暴露的效应可任选地通过本文提供的方法分析。在分析靶细胞群体之前和/或之后，这些条件中的一种或多种可任选地经恰当修改。此类修改在所属领域的普通技术人员的能力内。
因此，任选地，方法可包含以下中的一种或多种：更改或改变供应至细胞群体的养分的浓度；更改或改变供应至细胞群体的矿物质的浓度；更改或改变所述细胞群体所维持的pH水准；更改或改变所述细胞群体所维持的温度；更改或改变所述细胞群体所暴露的氧气、二氧化碳或其它气体水准；更改或改变所述细胞群体所暴露的污染控制物质或抗生素的浓度；更改或改变催化剂、诱导剂或促使所述细胞群体产生治疗产物或其它产物的试剂的浓度；和/或更改或改变所述细胞群体所暴露的光照水准。任选地，可分析这些变化中的任一个的效应。
举例来说，环境条件可为具有低浓度的一种或多种脂质和/或低总脂质浓度的培养基，如下文所论述。
分析脂质要求
相比于非癌性细胞，癌细胞展现关于若干重要养分和底物的显著代谢改变，例如葡萄糖和谷氨酰胺的代谢。癌细胞也展现对于脂肪酸的增加的需要，所述脂肪酸可内源性地合成自碳水化合物，如柠檬酸盐，或从外源性来源吸收。脂蛋白脂肪酶(LPL)和/或脂肪酸通道蛋白CD36可参与脂肪酸的吸收，而脂肪酸合成酶(FASN)可参与脂肪酸合成。脂质合成的较高速率通过各种生脂酶的增加的表达而出现。增加的脂质生产似乎对于癌细胞存活重要，且关键生脂酶的表达可与癌症进展强烈相关。脂肪酸可并入至膜中作为磷脂、储存在脂滴中和/或用于生产信号传导脂质。
脂质的重新合成(其可称作脂肪生成)涉及将乙酰基-CoA转化为脂肪酸，所述脂肪酸可接着组装成脂质。乙酰基-CoA可衍生自多种来源，例如碳水化合物，例如通过糖酵解途径。
增加的脂肪生成为多种癌症的特征，因此脂肪生成路径为潜在抗癌目标。为了分析脂质合成抑制剂的治疗潜力，较好地理解重新脂质合成与外源脂质以及其在癌细胞增殖和对脂肪生成抑制剂的治疗反应中的对应作用之间的关系至关重要。
因此，癌细胞需要脂肪酸。其可从碳水化合物合成脂肪酸，和/或从其环境，即外源脂肪酸吸收脂肪酸。一些类型的癌细胞似乎依赖于外源脂肪酸而存活，而其它癌症类型能够在不存在外源脂肪酸的情况下存活。
任选地，方法可因此用于分析细胞群体是否需要外源脂质，例如脂肪酸，和/或细胞群体需要外源脂质，例如脂肪酸的程度。因此，方法可例如允许关于特定细胞群体是否对外源脂肪酸具有需求作出判定。方法可例如允许作出特定细胞群体能够以高水准进行脂肪生成的判定。此类群体可被称为具有“生脂”或“高度生脂”表现型和/或基因型。
因此，方法可任选地包含在具有低浓度的一种或多种脂质，和/或低总脂质浓度的培养基中培养细胞群体。任选地，方法可包含在宿主有机体中培养细胞群体。此类环境条件可模拟肿瘤细胞，确切地说肿瘤中心的细胞的体内条件。此类环境条件的效应可通过本文提供的方法分析，和/或可分析物质对此环境条件下培养的细胞群体的效应。
如果细胞群体通过其培养基不具备足够水准的脂质，那么可出现以下中的一种或多种：细胞群体的生长可能缓慢和/或中断；一部分和/或所有的细胞群体可能死亡；和/或细胞可能合成脂质。
具有生脂表现型和/或基因型的癌细胞可在其对于物质的敏感性中不同。如上所述，本文提供的方法可用于确定细胞群体是否具有生脂表现型和/或基因型，和或其是否易受物质，如抗癌剂，例如生脂路径的抑制剂影响。
根据各种实施例，REIMS分析可延伸到癌症表型研究。
同位素研究
任选地，方法可用于同位素研究或与其一起使用。
同位素为中子数不同，同时在每个原子中具有相同数目的质子的特定化学元素的变异体。同位素研究可例如包含使用稳定同位素，即非放射性同位素。举例来说，可使用氢(H)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)和/或硫(S)的同位素。术语“不同类型的同位素”用于意指不同元素的同位素，因此C的同位素为与N的同位素不同类型的同位素。
在自然界中，每种元素的一种同位素通常最丰富，且可存在的所述元素的任何其它稳定同位素通常不丰富得多。举例来说，1H比2H丰富得多，12C比13C丰富得多，14N比15N丰富得多，16O比17O或18O丰富得多，且32S比34S丰富得多。较不丰富的同位素为较重同位素，因此其可被称为“重同位素”。在同位素研究中，细胞可暴露于一种或多种重同位素且可接着通过分析重同位素的归宿而分析细胞过程。
不同的非放射性稳定同位素可通过质谱法区分，因此本文提供的方法可任选地用于同位素研究或与其一起使用。
因此，任选地，细胞群体可暴露于一种或多种重同位素，例如一种或多种包含或其组成为一种或多种重同位素的物质。物质可任选地选自本文中其它地方所列的物质中的任一种，例如任何养分，例如葡萄糖、谷氨酰胺等。包含或其组成为一种或多种重同位素的物质可被称为“重同位素物质”。重同位素物质可任选地包含单一重同位素、2个或更多个重同位素，或由重同位素组成。重同位素物质可任选地包含单一类型的重同位素或2种或更多种，例如至少2、3、4、5或6种不同类型的重同位素。
物质可任选地为同位素限定的，即有可能使用一种或多种特定原子经一种或多种重同位素置换的物质，其可允许分析物质的特定部分的归宿。任选地，第一原子经重同位素置换的物质的分析可相比于不同原子经重同位素置换的对应物质的分析。
举例来说，可使用重同位素物质，如养分，例如碳源，且方法可任选地用于分析养分是否供细胞群体使用和/或如何使用。因此，任选地，可分析脂质代谢，例如合成代谢和/或分解代解。确切地说，方法可任选地用于分析一种或多种代谢物中的重链同位素类型，如脂肪酸类型的耗尽或富集。因此，举例来说，可在细胞群体暴露于重同位素之前和/或之后分析一种或多种代谢物、脂肪酸、脂质和/或生物标记物的存在或不存在和/或相对丰度。任选地，分析可在2个或更多个时间点进行，例如以监测一种或多种代谢物、脂肪酸、脂质和/或生物标记物的存在或不存在和/或相对丰度随时间推移的变化。
任选地，细胞群体可同时和/或依序地暴露于至少2种类型的重同位素和/或至少2种类型的重同位素物质。任选地，细胞群体可在第一时间点暴露于第一类型的重同位素且在第二时间点暴露于第二类型的重同位素。任选地，细胞群体可在第一时间点暴露于第一类型的重同位素物质且在第二时间点暴露于第二类型的重同位素物质。举例来说，细胞群体可在第一时间点暴露于重同位素葡萄糖且在第二时间点暴露于重同位素谷氨酰胺。
分析放射示踪剂
正电子发射断层扫描(PET)为放射示踪剂成像技术，其中经正电子发射放射性核素标记的示踪剂化合物注射至研究的个体中。这些放射示踪剂化合物可接着用于在体内追踪生化和生理过程。PET在医学研究和实践中的重要性的一个主要原因是存在如碳、氮、氧和氟的元素的正电子发射同位素，其可经处理以产生一系列与身体中的天然存在的物质类似的放射示踪剂化合物。
任选地，放射示踪剂可为经11C、13N、15O和/或18F标记的化合物。任选地，其可选自下表中列出的化合物。
Figure BDA0002938991580000371
Figure BDA0002938991580000381
因此，举例来说，如果选择的生物活性分子为氟去氧葡萄糖(FDG)，一种葡萄糖的类似物，那么示踪剂的浓度将指示组织代谢活动，因为其对应于区域葡萄糖摄取。使用此示踪剂探究癌转移(即扩展到其它位点)的可能性是标准医疗保健中的PET扫描的最常见类型(当前扫描的90％)。
任选地，细胞群体可暴露于放射示踪剂且方法可用于分析放射示踪剂的位置和/或浓度。因此，方法可任选地用于分析经正电子发射放射性核素标记的化合物的代谢。
同基因细胞群体
任选地，方法可涉及使用2个或更多个除了一个或多个所关注的基因区以外同基因的细胞群体。术语“同基因”在所属领域中用于指示2个细胞群体在基因上一致或共用基本上相同的基因信息，除了一个或多个所关注的基因区。通常，2个同基因细胞群体将在单一基因中不同，所述基因可任选地连接至其中同基因细胞群体也可不同的报告基因。
任选地，同基因细胞群体可关于内源性基因不同，例如一个细胞群体可具有野生型内源性基因且另一细胞群体可具有所述基因的突变型式。任选地，突变型式可具有改变的功能性或为基因敲除。
任选地，同基因细胞群体可关于外源基因不同，例如一个细胞群体可包含第一型式的外源基因且另一细胞群体可具有第二型式的所述外源基因；或一个细胞群体可包含第一外源基因且另一细胞群体可具有第二外源基因。
方法可因此任选地用于分析2个或更多个同基因细胞群体之间的差异。使用同基因细胞群体可例如适用于分析修饰或变化的效应，例如分析物质对细胞群体的效应；分析环境变化对细胞群体的效应；和/或分析通过细胞群体的物质生产。
同基因细胞群体可例如通过用编码第一转基因和第一标记的第一载体转染第一细胞群体且用编码第二转基因和第二标记的第二载体转染第二细胞群体而获得，所述第二者不同于所述第一者。
任选地，标记可例如为荧光标记，其细节提供于本文中的其它地方。
两个细胞群体的通过本文提供的方法的培养和分析允许例如筛选对所关注的基因具有选择性活性，例如毒性的化合物。此类药物筛选广泛地适用于挖掘靶向造成疾病发展的特定基因改变的治疗剂。
如测试试剂和/或细胞毒性抗癌药物的物质
如本文中的其它地方所提及，方法可任选地用于分析物质对细胞群体的效应；和/或分析物质生产。
因此，方法可任选地包含直接或间接分析一种或多种物质。除非另行说明，否则术语“物质”、“化合物”、“分子”和“生物分子”在本文中可互换地使用。
如本文中的其它地方所提及，方法也可任选地包含向靶细胞群体为模型的个体投与治疗的步骤。此类治疗步骤可例如包含投与治疗剂，所述治疗剂可任选地包含或其组成为本文中提及的物质中的任一种。
化合物可任选地为细胞内和/或细胞外的。其可任选地为内源性的，即通过细胞群体产生，和/或外源性的，即添加至细胞群体。
化合物可任选地包含或其组成为本文中提及的化合物或化合物类别中的任一种，例如本文中提及的生物标记物化合物中的任一种。任选地，其可包含或其组成为例如脂质，如糖脂或磷脂；碳水化合物；DNA；RNA；蛋白质，例如抗体、酶或激素；多肽，如核糖体肽或非核糖体肽；寡肽；脂蛋白；脂肽；氨基酸；和/或化学分子，任选地有机化学分子。
化合物可任选地为直链、环状或分支链的。
化合物可任选地为代谢物，如初生或次生代谢物；抗生素；群体感应分子；脂肪酸合成酶产物；信息素；蛋白质；肽；和/或生物聚合物。其可任选地为抗体或激素。
化合物可任选地通过以下官能团中的一个或多个表征：醇、酯、烷烃、烯烃、炔、醚、酮、醛、酸酐、胺、酰胺、腈、芳族化合物、羧酸、烷基卤化物和/或羰基。任选地，其可另外识别为一级、二级或三级的，例如伯醇、仲胺等。
物质可任选地为测试试剂或药物。
物质可任选地为已知药物，例如抗癌药物，例如细胞抑制剂和/或细胞毒性剂，其可任选地选自下文所列的物质中的任一种。
物质可任选地为例如芳香酶抑制剂；抗血管生成剂；微管蛋白结合剂；生脂路径抑制剂；和/或细胞生长抑制剂；任选地选自烷基化剂、交联剂、插入剂、核苷酸类似物、纺锤体形成抑制剂和/或拓扑异构酶I和/或II的抑制剂。
其可例如为对通过癌细胞表达的受体具有特异性的抗体，可任选地结合到化学疗法药物或放射性粒子。
抗体可任选地例如选自HER-2/neu特异性单株抗体，如曲妥珠单抗(Trastuzumab)(赫赛汀(Herceptin))；阿达木单抗(Adecatumumab)、阿仑单抗(alemtuzumab)、布林莫单抗(Blinatumomab)、贝伐单抗(Bevacizumab)、卡托莫西单抗(Catumaxomab)、西妥木单抗(Cixutumumab)、吉妥珠单抗(Gemtuzumab)、利妥昔单抗(Rituximab)、曲妥珠单抗(Trastuzumab)和/或布突默单抗(Ibritumomab)。
物质可任选地为例如蒽环霉素、表鬼臼毒素、更生霉素(Dactinomycin)、喜树碱、紫杉烷、长春花生物碱、沙罗酚A和/或辛伐他汀(Simvastatin)。
细胞毒性抗癌药物(有时称为抗肿瘤药)描述一组含有对细胞具毒性的化学物质的药物。细胞毒性药物阻止细胞复制和生长且因此适用于治疗癌症。大部分常用的细胞毒性抗癌药物是通过基于细胞的细胞毒性分析中的合成化合物和天然产物的随机高通量筛选发现。大部分的化合物为具有低治疗指数的DNA损伤剂。
初始国家癌症研究所(National Cancer Institute；NCI)高通量筛选使用高度化学敏感的P388白血病细胞系。但是，此筛选未能识别针对常见成年实体肿瘤有效的药物。因此，NCI实施由60个表示九种常见形式的癌症的人类肿瘤细胞系组成的新体外筛选。
下表显示常用的天然产物抗癌药物和其对应作用机制：
药物类别 作用机制
蒽环霉素 拓扑异构酶II抑制剂
表鬼臼毒素 拓扑异构酶II抑制剂
更生霉素 拓扑异构酶II抑制剂
喜树碱 拓扑异构酶I抑制剂
紫杉烷 微管蛋白结合剂
长春花生物碱 微管蛋白结合剂
所述物质可任选地选自例如阿那曲唑；硫唑嘌呤；卡介苗(bcg)；比卡鲁胺；氯霉素；环孢菌素；西多福韦(cidofovir)；含煤焦油的产物；秋水仙碱；达那唑；己烯雌酚；地诺前列酮；含蒽三酚的产物；度他雄胺(dutasteride)；雌二醇；依西美坦(exemestane)；非那雄安(finasteride)；氟他胺；更昔洛韦(ganciclovir)；绒毛膜促性腺激素；戈舍瑞林(goserelin)；含干扰素的产物(包括聚乙二醇化干扰素)；来氟米特(leflunomide)；来曲唑；乙酸亮丙瑞林；甲羟孕酮；甲地孕酮；促生育素；米非司酮(mifepristone)；霉酚酸吗啉乙酯；那法瑞林(nafarelin)；含雌激素的产物；催产素(包括合成催产素(syntocinon)和麦角新碱(syntometrine))；盾叶鬼臼树脂(podophyllyn)；含孕酮的产物；雷诺昔酚(raloxifene)；利巴韦林(ribavarin)；西罗莫司(sirolimus)；链脲霉素；他克莫司(tacrolimus)；他莫昔芬(tamoxifen)；睾固酮；沙立度胺；托瑞米芬(toremifene)；曲氟尿苷(trifluridine)；曲普瑞林(triptorelin)；缬更昔洛韦(valganciclovir)；和/或齐多夫定(zidovudine)。这些物质可任选地称为非化疗批准的细胞毒性/细胞抑制性药物。
替代地或另外，物质可任选地选自例如阿地白介素(aldesleukin)；阿仑单抗(alemtuzumab)；安吖啶(amsacrine)；三氧化二砷；天冬酰胺酶(asparaginase)；博莱霉素(bleomycin)；硼替佐米(bortezomib)；白消安(busulphan)；卡培他滨(capecitabine)；卡铂(carboplatin)；卡莫司汀(carmustine)；西妥昔单抗(cetuximab)；苯丁酸氮芥(chlorambucil)；顺铂(cisplatin)；克拉屈滨(cladribine)；环磷酰胺(cyclophosphamide)；阿糖胞苷(cytarabine)；达卡巴嗪(dacarbazine)；放线菌素D；道诺霉素(daunorubicin)；达沙替尼(dasatinib)；多烯紫杉醇(docetaxel)；小红莓(doxorubicin)；表柔比星(epirubicin)；雌氮芥(estramustine)；依托泊苷(etoposide)；氟达拉宾(fludarabine)；氟尿嘧啶(fluorouracil)；吉西他滨(gemcitabine)；吉妥珠单抗(gemtuzumab)；羟基尿素(hydroxycarbamide)；艾达霉素(idarubicin)；异环磷酰胺(ifosfamide)；甲磺酸伊马替尼(imatinib mesylate)；伊立替康(irinotecan)；洛莫司汀(lomustine)；美法仑(melphalan)；巯基嘌呤(mercaptopurine)；甲氨蝶呤(methotrexate)；丝裂霉素(mitomycin)；米托坦(mitotane)；米托蒽醌(mitoxantrone)；奥沙利铂(oxaliplatin)；太平洋紫杉醇(paclitaxel)；潘他米丁(pentamidine)；喷司他汀(pentostatin)；丙卡巴肼(procarbazine)；雷替曲赛(raltitrexed)；利妥昔单抗(rituximab)；替莫唑胺(temozolomide)；噻替派(thiotepa)；拓朴替康(topotecan)；曲妥珠单抗(trastuzumab)；维达拉丁(vidaradine)；长春碱(vinblastine)；和/或长春新碱(vincristine)。这些物质可任选地称为非化疗批准的细胞毒性/细胞抑制性药物。
所述物质可任选地选自例如麦司卡林(Mescaline)、苯环利定(Phencyclidine，PCP)、赛洛西宾(Psilocybin)、LSD、海洛因(Heroin)、吗啡(Morphine)、可待因(Codeine)、右旋苯丙胺(dextroamphetamine)、安非他酮(bupropion)、卡西酮(cathinone)、赖氨酸安非他命(lisdexamfetamine)、阿洛巴比妥(Allobarbital)、苯烯比妥(Alphenal)(5-烯丙基-5-苯基巴比妥酸)、异戊巴比妥(Amobarbital)、阿普比妥(Aprobarbital)、溴烯比妥(Brallobarbital)、丁巴比妥(Butobarbital)、布他比妥(Butalbital)、环巴比妥(Cyclobarbital)、甲苯比妥(Methylphenobarbital)、甲苯巴比妥(Mephobarbital)、美索比妥(Methohexital)、戊巴比妥(Pentobarbital)、苯巴比妥(Phenobarbital)、司可巴比妥(Secobarbital)、他布酮(Talbutal)、硫戊巴比妥(Thiamylal)和/或硫喷妥(Thiopental)。雷尼替丁(Ranitidine)、苯丙氨酸(phenylalanine)PKU、二甲基戊胺、可卡因(cocaine)、安定(diazepam)、雄二烯二酮、豆固酮(stigmastadienone)、雄酮半丁二酸盐(androsteronehemisuccinate)、5α-雄甾-3β,17β-二醇-16-酮、雄酮葡糖苷酸、表睾酮、6-去氢胆甾烯酮、苯丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、西他马喹(sitamaquine)、特非那定(terfenadine)、哌唑嗪(prazosin)、美沙酮(methadone)、阿米替林(amitripyline)、去甲替林(nortriptyline)、哌替啶(pethidine)、多巴(DOPA)、麻黄碱(ephedrine)、布洛芬(ibuprofen)、普萘洛尔(propranolol)、阿替洛尔(atenolol)、醋氨酚(acetaminophen)、苄索氯铵(bezethonium)、西酞普兰(citalopram)、右啡烷(dextrorphan)、太平洋紫杉醇、氯胍(proguanil)、辛伐他汀、舒尼替尼(sunitinib)、替米沙坦(telmisartan)、维拉帕米(verapamil)、阿米替林(amitriptyline)、帕唑帕尼(pazopanib)、他莫昔芬(tamoxifen)、伊马替尼(imatinib)、环磷酰胺(cyclophosphamide)、伊立替康(irinotecan)、多西他赛(docetaxel)、拓扑替康(topotecan)、酰基肉碱(acylcarnitine)(C2-C18)、烟碱(nicotine)、可替宁(cotinine)、反式-3'-羟基可替宁、毒藜碱(anabasine)、安非他明(amphetamine)、安非他明类刺激剂(amphetamine-like stimulant)、甲基安非他明(methamphetamine)、MDA、MDMA、MDEA、吗啡、Δ9-THC、他克莫司(tacrolimus)、苄索铵(benzethonium)、甲丙氨酯(meprobamate)、O-去甲基-顺式-曲马多(tramadol)、肌安宁(carisoprodol)、曲马多、去甲西泮(nordiazepam)、EDDP、去氢可酮(norhydrocodone)、氢吗啡酮(hydromorphone)、可待因、替马西泮(temazepam)、去甲羟考酮(noroxycodone)、阿普唑仑(alprazolam)、羟考酮(oxycodone)、丁丙诺啡(buprenorphine)、去丁丙诺啡(norbuprenorphine)、芬太尼(fentanyl)、丙氧芬(propoxyphene)、6-单乙酰吗啡、咖啡因(caffeine)、卡巴多(carbadox)、卡马西平(carbamazepine)、地高辛(digoxigenin)、地尔硫卓(diltiazem)、苯海拉明(diphenhydramine)、普萘洛尔、磺胺嘧啶(sulfadiazine)、磺胺甲嘧啶(sulfamethazine)、磺胺噻唑(sulfathiazole)、噻苯唑(thiabendazole)、氯胺酮(ketamine)、去甲氯胺酮(norketamine)、BZE、AMP、MAMP和/或6-MAM。
任选地，一个或多个细胞群体可用已知非化疗批准的细胞毒性/细胞抑制性药物测试。任选地，一个或多个细胞群体可使用一组可能新颖的治疗剂或细胞毒性/细胞抑制性药物测试。
任选地，一个或多个细胞群体可经遗传修饰且修饰的细胞群体可用已知细胞毒性/细胞抑制性药物，或相对于一组可能新颖的治疗剂或细胞毒性/细胞抑制性药物测试。
任选地，一个或多个细胞群体可用已知癌症化疗批准的细胞毒性/细胞抑制性药物测试。任选地，一个或多个细胞群体可使用一组可能新颖的治疗剂或细胞毒性/细胞抑制性药物测试。
任选地，一个或多个细胞群体可经遗传修饰且修饰的细胞群体可例如用已知癌症化疗批准的细胞毒性/细胞抑制性药物，或相对于一组可能新颖的治疗剂或细胞毒性/细胞抑制性药物测试。
物质可例如为抗微生物剂。术语“抗微生物剂”包括抵抗任何类型的微生物的任何药剂。因此，抗微生物剂可任选地选自抗细菌剂、抗病毒剂、抗真菌剂和抗原虫剂。更确切地说，其可任选地选自氨基糖苷类、β-内酰胺抗生素、氯霉素(chloramphenicol)、氟喹诺酮(fluroquinolone)、糖肽、林可酰胺(lincosamide)、大环内酯、多粘菌素(polymixin)、利福平(rifampin)、链阳霉素(streptogramin)、磺酰胺、四环素和/或二氨基嘧啶。
氨基糖苷类可任选地选自庆大霉素(gentamicin)、托普霉素(tobramycin)、阿米卡星(amikacin)、链霉素(streptomycin)、卡那霉素(kanamycin)。β-内酰胺抗生素可任选地选自青霉素(penicillin)，例如甲氧西林(methicillin)、青霉素、阿莫西林(amoxicillin)、安比西林(ampicillin)、卡本西林(carbenicillin)、苯唑西林(oxacillin)或萘夫西林(nafcillin)；头孢菌素，例如头孢噻吩(cephalothin)、头孢孟多(cefamandole)、头孢噻肟(cefotaxime)、头孢他啶(ceftazidime)、头孢哌酮(cefoperazone)或头孢曲松(ceftriaxone)；卡巴盘尼姆(carbapenem)，例如亚胺培南(imipenem)、美罗培南(meropenem)、厄他培南(ertapenem)或多尼培南(ordoripenem)；或单酰胺菌素，例如氨曲南(aztreonam)。氟喹诺酮可任选地选自恩氟沙星(Enrofloxacin)、环丙沙星(ciprofloxacin)、达氟沙星(Danofloxacin)、二氟沙星(Difloxacin)、依巴沙星(Ibafloxacin)、马波沙星(Marbofloxacin)、普多沙星(Pradofloxacin)和奥比沙星(Orbifloxacin)。糖肽可任选地选自万古霉素(vancomycin)、替考拉宁(teicoplanin)和阿伏霉素(avoparcin)。林可酰胺可任选地选自林可霉素(Lincomycin)、克林达霉素(Clindamycin)和吡利霉素(Pirlimycin)。大环内酯可任选地选自红霉素(Erythromycin)、泰洛星(Tylosin)、螺旋霉素(Spiramycin)、替米考星(Tilmicosin)和托拉霉素(Tulathromycin)。多粘菌素可任选地选自多粘菌素B和粘菌素(多粘菌素E)。利福平可任选地选自利福平、利福布汀(Rifabutin)和利福喷丁(Rifapentine)。链阳霉素可任选地选自维吉霉素(Virginiamycin)。磺酰胺可任选地选自磺胺嘧啶(Sulfadiazine)、磺胺甲基异噁唑(sulfamethoxazole)和磺胺多辛(sulfadoxine)。四环素可任选地选自氯四环素(Chlortetracycline)、土霉素(oxytetracycline)、去甲基金霉素(demethylchlortetracycline)、罗利环素(rolitetracycline)、石灰环化素(limecycline)、氯莫环素(clomocycline)、甲烯土霉素(methacycline)、多西环素(doxycycline)和米诺环素(minocycline)。二氨基嘧啶可任选地选自甲氧苄氨嘧啶(Trimethoprim)、阿地普林(Aditoprim)、巴喹普林(Baquiloprim)和/或奥美普林(Ormetoprim)。
物质可例如为抗病毒药物。
所述物质可例如为消炎药，任选地选自例如类固醇、双氯芬酸、布洛芬、萘普生、塞内昔布、甲芬那酸、依托昔布、吲哚美辛和/或阿司匹林。
基于目标的药物发现
识别有效的分子靶标已致使如通过伊马替尼(INN)的开发所说明的蛋白质水准处的基于目标的药物发现。伊马替尼为用于治疗包括费城染色体阳性(Ph+)慢性骨髓性白血病(chronic myelogenous leukemia；CML)的多种癌症的酪氨酸激酶抑制剂。
格列维克(Gleevec)为甲磺酸伊马替尼(伊马替尼的甲磺酸盐)的β结晶形式。
为了存活，细胞需要通过蛋白质的信号传导(信号级联)以保持存活。此级联中的一些蛋白质使用磷酸基作为“接通”开关。通过酪氨酸激酶添加此磷酸基。在健康细胞中，这些酪氨酸激酶按需要接通和断开。在Ph阳性CML细胞中，一种酪氨酸激酶BCR-Abl保持于“接通”位置且一直添加磷酸基。伊马替尼阻断此BCR-Abl酶且阻止其添加磷酸基。因此，这些细胞停止生长且细胞通过细胞死亡(细胞凋亡)过程死亡。由于BCR-Abl酪氨酸激酶仅存在于癌细胞中且不存在于健康细胞中，伊马替尼以靶向疗法形式起作用-仅通过药物的作用杀死癌细胞。就此而言，伊马替尼为显示此类靶向作用的潜能的第一癌症疗法中的一种且通常引用为癌症治疗学的研究的范例。
伊马替尼是通过关于蛋白激酶活性的抑制剂体外筛选化合物库而发现。参与细胞周期调节、信号转导和细胞凋亡调节的许多蛋白质为酶或受体。因此，其潜在地经受住通过小分子的抑制。
养分
细胞群体需要养分来存活和/或生长。一种或多种适合的养分可因此用于培养细胞群体。任选地，可使用不同养分的混合物，例如包含下文所列的养分中的一种或多种的混合物。如本文中的其它地方所论述，可改变任何养分的类型和/或水准，例如当分析环境条件的效应时。
任何养分可任选地为重同位素养分。
适合的养分为熟知的，但养分可任选地包含或其组成为例如碳水化合物，任选地选自单糖、双糖、寡糖和/或多糖。其可任选地选自蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、淀粉、乳糖、半乳糖、乳果糖和/或海藻糖。
养分可任选地包含或其组成为例如氨基酸、肽、多肽或蛋白质，任选地选自必需氨基酸、非必需氨基酸和/或包含一种或多种必需和/或非必需氨基酸的肽、多肽或蛋白质。必需氨基酸可选自苯丙氨酸、缬氨酸、苏氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸和/或组氨酸。任选地，养分可为谷氨酰胺。
养分可任选地包含或其组成为维生素，例如维生素A、B、C、D或E。
养分可任选地包含或其组成为脂质，例如脂肪酸、卵磷脂和/或固醇。
培养基
细胞群体可维持于细胞培养基中。细胞培养基可任选地包含复合组分，如血液或其衍生物，例如血清，或为无血清合成培养基。除非需要测试与细胞培养基相关的环境因素，否则细胞培养基可任选地无菌、等张、具有生理pH和/或包含细胞群体所需的所有矿物质和养分。
以下培养基组分中的一种或多种可任选地经优化或改变：(i)养分，其可经优化以包括充足水准的所有必需的养分，或其可经改变为例如不充足水准的一种或多种养分；矿物质，其可经优化以包括充足水准的所有必需的矿物质，或其可经改变为例如不充足水准的一种或多种矿物；
(ii)pH，其可优化为生理性的，例如在6.5与7.5之间，例如约6.8、7、7.2或7.4，或其可改变为例如高于或低于生理pH，例如低于6.5或约7.5；
(iii)温度，其可优化为约37℃的生理温度，或可改变为高于生理温度，例如至少37.5、38、38.5、39、39.5、40、40.5、41、41.5、42、42.5、43、44或45℃，和/或至多70、60、55、50、45、40℃，或低于生理温度，例如约36、35、34、33、32、31或30℃；
(iv)细胞群体所暴露的气体，例如氧气和/或CO2的水准，其可优化为生理水准，或可改变为高于生理水准或低于生理水准，例如低氧条件，如<2％氧。举例来说，氧水准可设定于约20％或约2-8％，和/或CO2水准可设定于约5％。
任选地，细胞群体可在饲养细胞上或用饲养细胞，例如在饲养层细胞上培养，或细胞群体可在不存在任何饲养细胞的情况下培养。
任选地，细胞群体可在一种或多种激素、细胞因子、化学因子等存在下培养。
氧化应激
方法可任选地用于分析氧化应激。举例来说，细胞群体可暴露于造成或诱发氧化应激的物质和/或环境条件。任选地，可分析氧化应激的生物标记物。生物标记物可例如选自下文提及的物质中的任一种。
可定义为活性氧类(reactive oxygen species；ROS)的生产与去除之间的不平衡的氧化应激已牵涉于中枢神经系统(central nervous system；CNS)以及眼睛中的许多类型的神经细胞死亡中。
高浓度的ROS的存在可压倒细胞的天然防御机制且活化导致程序性细胞死亡的路径。尽管引起ROS的增加的精确机制可在病况之间变化，细胞死亡路径似乎具有若干共同的特征。在这些特征中包括死亡通过一系列步骤进行且抑制这些步骤中的任一个可通常解救神经细胞而免于死亡。某些药剂可改善涉及氧化应激的环境中的细胞死亡过程。
在神经细胞中诱发氧化应激的一种模型利用氨基酸谷氨酸。谷氨酸为CNS和眼睛中的主要兴奋性神经传递质，但其也牵涉于急性神经损伤之后的神经细胞死亡和若干不同眼病，包括青光眼、糖尿病性视网膜病变和各种形式的视网膜局部缺血中。
尽管谷氨酸以毫摩尔浓度存在于突触神经末端中，细胞外浓度通常仅在突触传递的短暂时段期间较高。但是，某些形式的损伤可导致延长时段的较高细胞外谷氨酸水准。高水准的细胞外谷氨酸已显示为通过两种相异的方法对培养物中的神经细胞具毒性：通过离子型谷氨酸受体的活化出现的兴奋性毒性，和称作氧化谷氨酸毒性或氧化损伤(oxytosis)的程序性细胞死亡路径，其通过对细胞内氧化还原系统的一系列干扰介导。
ROS的内源性水准的增加是这两种方法中的细胞死亡级联的关键要素。
在谷氨酸兴奋性毒性中，离子型谷氨酸受体的活化导致Ca+2的过度内流，其激活涉及线粒体产生的ROS的积聚的细胞死亡级联。
在氧化谷氨酸毒性中，谷氨酸抑制胱氨酸的吸收，这是谷胱甘肽(GSH)生物合成所必需的，导致GSH从细胞耗尽。GSH是最丰富的细胞内硫醇和主要细胞内抗氧化剂。谷氨酸诱发的GSH从细胞的缺失导致线粒体衍生的ROS的两相增加，其可最终达到相比于未处理细胞中的水准高出多倍的水准。这些高水准的ROS导致Ca+2内流，其通过钴敏感性、cGMP门控Ca+2通道介导且在细胞死亡之后。
ROS在氧化谷氨酸毒性的细胞死亡级联中的中心作用通过由如维生素E和没食子酸丙酯的外源性抗氧化剂提供的保护展示。粒线体ROS生产的重要性另外通过粒线体解偶联剂氰化物对三氟甲氧基苯腙(FCCP)以及其它粒线体抑制剂通过抑制ROS生产而阻断此模型中的细胞死亡的观测结果展示。
通过细胞群体的物质生产和/或利用
细胞群体可用于生产物质，如生物药品，例如抗体、激素和/或细胞因子。细胞群体可利用第一物质作为底物来生产第二物质。细胞群体可用于分解物质，任选地分解为有用和/或较不有害的物质。其可例如用于分解工业废弃物、污染物、除草剂、杀虫剂、炸药等。方法可因此任选地用于分析细胞群体利用和/或生产物质的能力；和/或分析通过细胞群体的物质利用和/或生产。
任选地，方法可涉及纯化物质，因此其可包括纯化物质的步骤。纯化物质的步骤可例如包含以下中的一个或多个：溶解细胞；离心，例如以实现等密度分带和/或非平衡沉降；过滤；膜分离，其可例如为微过滤、超过滤和/或渗析；萃取，其可例如为流体萃取和/或液体/液体萃取；沉淀，其可例如为分级沉淀；色谱，其可例如为离子交换色谱、凝胶过滤色谱、亲合色谱、疏水相互作用色谱高效液相色谱(“HPLC”)和/或吸附色谱。任选地，其可涉及沉淀游离酸形式的所述物质，并且任选地，价格游离酸形式的所述物质转化为所述化合物的盐。
识别利用/生产细胞群体
任选地，方法可用作筛选方法，例如以识别适合的利用/生产细胞群体，和/或区分具有不同利用/生产特性的细胞群体。
细胞可任选地经操纵，例如基因操纵，以产生具有一种或多种所需特性的细胞群体。任选地，方法可包含分析以识别/选择已成功地操纵的细胞群体，例如以识别具有所需基因型和/或表现型的细胞群体。
从亲本系衍生适合的利用/生产细胞群体，例如高产细胞系的常规的方法可能相当耗时且费力且可能例如在工业环境中耗时超过六个月。第一步可为基因操纵，其通过插入转基因而例示于下文的论述中。一旦转基因进入细胞核，基因的整合位点可为随机的，且转基因的表达可部分地由周围染色体结构指示。转基因的高表达可能极合乎需要。任选地，本文提供的方法可用于加速识别/选择适合的生产细胞群体的方法。
可筛选较大数目，例如至少或约50,000、40,000、30,000、20,000、10,000、5000、1000或500个细胞群体的集合，以选择较小数目，例如大约或不超过1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、80、100或200个候选细胞群体。
任选地，一种或多种策略可用于改进具有在转录活性位点整合的转基因的细胞的生产和/或选择。举例来说，转基因构筑体可任选地包括：具有减少的酶活性的突变DHFR基因或通过弱启动子驱动的DHFR基因；染色质开放元件，如骨架或基质附着区(S/MAR)和/或遍在性染色质开放元件(UCOS)以促进就整合位点处的转录来说的DNA的可接近性；和/或一种或多种抗生素抗性基因。
如果使用DHFR系统，那么在突变诱发后，稳定表达转基因构筑体并且因此表达DHFR酶的细胞可任选地在不存在甘氨酸、次黄嘌呤和胸苷的情况下使用培养来选择。任选地，细胞可暴露于MTX以增加选择压力，其可导致基因组重排和转基因构筑体的扩增。
如果使用抗生素抗性基因，那么在突变诱发后，稳定表达转基因构筑体并且因此表达抗生素抗药因子的细胞可任选地使用相关抗生素来选择。
选择策略，例如本文中提及的策略中的一个可产生具有不同转基因构筑体整合位点、拷贝数目等的异质细胞群体。
任选地，可例如在多孔板中进行一系列的限制稀释以分离均一细胞群体，所述细胞群体可任选地经筛选以选择候选细胞系。
任选地，可更详细和/或在更大规模上评估候选细胞群体以选择一种或多种最终候选物。
任选地，本文提供的方法可用于在衍生适合的利用/生产细胞群体的此类方法的任何阶段分析细胞。任选地，可分析转基因和/或一种或多种影响细胞的生长、效率和/或产率的因子的表达。这允许快速选择少量候选物。举例来说，细胞集合可减少大约或至少10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、500或1000的因数。
因此，任选地，方法可包含分析多个细胞培养物，每个细胞培养物包含一个或多个细胞群体。这可任选地包含产生多个光谱数据且从所述多个光谱数据确定细胞培养物的第一亚群，其可能对于利用物质和/或生产生物合成物质令人感兴趣。
方法可任选地另外包含使用基于液相色谱的分析，例如液相色谱质谱(“LCMS”)分析；液相色谱离子迁移谱(“LCIMS”)分析；液相色谱串联质谱(“LCMS/MS”)分析；液相色谱后接MSE光谱测定法(“LCMSE”)分析；液相色谱后接离子迁移率分离且接着质谱(“LC-IMS-MS”)分析；和/或液相色谱后接离子迁移率分离且接着MSE光谱测定法(“LC-IMS-MSE”)分析。此类基于液相色谱的分析可任选地用于分析细胞培养物的所述第一亚群，例如来产生细胞培养物的第二亚群。任选地，方法可包含基于光谱数据、基于液相色谱的分析数据或光谱数据与基于液相色谱的分析数据的组合来将细胞群体分类或划分为亚群。
但是，本文中提及的敞开式电离质谱方法必须比基于液相色谱的分析更快，因此任选地，方法任选地不包含使用基于液相色谱的分析，例如上文所列出的分析中的任一种。
因此，任选地，方法可用于药物制造和生产的方法。
常规地，可生产极大数目(例如大致50,000)的潜在批次的细胞培养物。可接着对细胞培养物中的每一个进行液相色谱质谱法(LCMS)以便判定就投入完全生产来说最感兴趣的小细胞培养物亚群。
但是，应了解，使大致50,000个独立批次的细胞群体经受LCMS分析是复杂且费时的过程。
本文提供的方法的一个特定优点是本文提供的方法使得实验结果能够在基本上即时基础上产生。此外，本文提供的方法适用于自动化且大量的细胞培养物可在相对较短时段内依序和/或并行地分析。当然，有可能以比常规的LCMS方法快若干数量级的时间标度分析大致50,000个独立批次的细胞培养物。
因此，REIMS和相关电离技术的一种特定应用是在短时段内分析大量细胞培养物的能力。
此分析使得大量的细胞培养物(例如50,000个)能够减少为例如仅十个细胞培养物的极小候选列表，其可接着投入完全生产/利用。
或者，涵盖其它实施例，其中REIMS分析可对大致50,000个批次进行，使得能够建立第一细胞培养物亚群。细胞培养物的第一亚群可包含例如大致1000个批次。LCMS可接着对此减少数目的1000个样本进行以确定细胞培养物的第二亚群(例如10个)，其最有希望投入完全生产。尽管此替代方法仍涉及使用LCMS，所述两段法由于仅需要通过LCMS分析例如1000个批次(参较根据常规方法的大致50,000个)而仍导致相当大的省时。
物质利用/生产和质量控制
通过细胞培养利用和/或生产物质，如(生物)治疗产品的通用过程可包括以下步骤中的一个或多个：
1.安装具有适合的细胞培养条件的细胞培养设备；
2.用细胞群体，例如以较小规模生长的起子培养物接种；
3.使细胞生长
4.如果物质的利用/生产并非自动(例如如果取决于特定温度或养分)，那么调节条件以诱发利用/生产；
5.监测培养条件且视需要调节；
6.监测物质利用/生产；
7.如下地收获物质或分解产物：
-如果分泌物质或分解产物，那么从培养基收获
-如果物质或分解产物积聚在细胞内，那么从细胞收获
8.纯化物质或分解产物，例如通过去除任何污染物。
在通过细胞培养利用和/或生产物质的方法期间，可进行分析，例如通过本文中描述的方法，例如用以监测培养条件和/或物质利用/生产。这可任选地涉及从细胞群体获得样本用于分析。技术人员将了解适合的样本获取方法，如使用拭子等的移液。样本可任选地经处理，例如液体样本可经过滤或处理以产生如本文中的其它地方所提及的团块。任选地，可使用拭子，其可任选地在不使用通过REIMS离子源的方法进一步处理的情况下分析。
任选地，可对培养条件作出任何调节，例如在分析展现调节的必要性的情况下。培养pH可例如用pH计测量，且任选地例如通过视需要添加酸或碱而调节。可通过分析例如呼吸而监测养分利用。可分析呼吸商，即二氧化碳释放率与氧气吸收率的比。可分析代谢产物，例如所关注的物质、分解产物和/或污染物。
因此，任选地，方法可涉及分析，例如监测通过细胞群体培养而利用和/或生产物质的方法。任选地，本发明提供一种通过细胞群体培养利用和/或生产物质的方法，其中所述方法包括通过本发明的分析方法分析利用和/或生产方法的步骤。任选地，所述方法进一步包含基于分析调节培养条件的步骤。
因此，方法可任选地包含分析通过细胞群体的物质利用和/或生产。提供一种生产物质的方法，其包含(a)使用第一装置来从目标体外或离体细胞群体和/或由此衍生的培养基产生烟雾、气溶胶或蒸汽；(b)质量和/或离子迁移率分析所述烟雾、气溶胶或蒸汽，或由此衍生的离子，以获得光谱数据；和(c)分析所述光谱数据以分析通过所述靶细胞群体的物质生产。还提供一种识别能够利用和/或生产物质的细胞群体的方法，其包含(a)使用第一装置来从目标体外或离体细胞群体和/或由此衍生的培养基产生烟雾、气溶胶或蒸汽；质量和/或离子迁移率分析所述烟雾、气溶胶或蒸汽，或由此衍生的离子，以获得光谱数据；和(c)分析所述光谱数据以识别能够利用和/或生产物质的细胞群体。
这些方法中的任任一种可任选地包含分析所述光谱数据以(i)确定所述细胞群体是否利用和/或生产所述物质；(ii)确定所述细胞群体利用和/或生产所述物质的速率；(iii)确定所述细胞群体是否生产任何副产物；和/或(v)确定所述细胞群体利用和/或生产所述物质的机制。任选地，可分析两个或更多个细胞群体以确定哪个细胞群体以较高速率和/或较高纯度利用和/或生产所述物质。任选地，可分析多个细胞群体且基于所述分析分成2个或更多个亚群。举例来说，细胞群体可基于所述分析，基于以下而划分成亚群：(i)其能够或不能利用和/或生产所述物质；(ii)利用和/或生产所述物质的速率；(iii)任何副产物的生产；和/或(iv)利用和/或生产的机制。任选地，基于所述分析，细胞群体可分成(i)能够利用和/或生产所述物质的第一亚群和不能利用和/或生产所述物质的第二亚群；(ii)第一亚群和第二亚群，其中所述第一亚群以相比于第二亚群较高的速率利用和/或生产物质；(iii)第一亚群和第二亚群，其中所述第一亚群不生产副产物，或生产相比于第二亚群较少的副产物；和/或(iv)第一亚群和第二亚群，其中所述第一亚群通过与第二亚群不同的机制利用和/或生产物质。
任选地，方法可进一步包含使细胞群体或细胞群体亚群在分析方法之前和/或之后经受液相色谱质谱(“LCMS”)分析的步骤。任选地，基于所述LCMS分析，细胞群体可分成亚群，或如上所述的所述细胞群体亚群可分成另外的亚群。
任选地，细胞群体或细胞群体亚群可在适合于利用和/或生产所述物质的条件下培养。
任选地，方法不包含使细胞群体或细胞群体亚群经受液相色谱质谱(“LCMS”)分析的步骤。
任选地，方法可用于监测物质的利用和/或生产，确切地说监测副产物的生产。这可涉及在各种时间点分析来自细胞群体的样本，如本文中的其它地方所论述。
点击化学
“点击化学”是由K.B.夏普利斯(K.B.Sharpless)在2001年用于描述反应而引入的术语，所述反应为高产率、宽范围、仅产生可在无色谱的情况下去除的副产物、具立体特异性、易于进行且可在易于去除或良性的溶剂中进行。
典型点击化学(点击反应)为叠氮化物与乙炔之间的铜催化的1,3-偶极环加成。
点击反应可例如发生在包含炔烃的荧光探针与包含叠氮化物的生物分子之间。
因此，点击化学可用于将所关注的探针或底物连接到特定生物分子，一种称作生物结合的方法。连接荧光团和其它报告分子的可能性已使得点击化学成为识别、定位和表征老生物分子和新生物分子的极强大工具。
生物结合的最早和最重要方法中的一种是以所关注的生物分子形式在相同开放阅读框架上表达报告子。值得注意的是，绿色荧光蛋白(“GFP”)以此方式表达于许多蛋白质的N端或C端。但是，此方法有一些困难。举例来说，GFP为极大单元且可通常影响所关注的蛋白质的折叠。此外，通过在任一端表达，GFP加合物也可影响所需蛋白质的定向和表达。最后，使用此方法，GFP可仅连接至蛋白质，且不在翻译后，使得够不着其它重要的生物分子类别(核酸、脂质、碳水化合物等)。
为了克服这些挑战，化学家选择通过识别生物正交反应搭配物对，因此允许使用小外源分子作为生物分子探针来进行。荧光团可连接至这些探针中的一个以在报告分子结合到目标时给出萤光信号-正如GFP在其通过目标表达时发荧光。
任选地，本文提供的方法可涉及监测点击化学反应，例如以检测点击化学反应的最终产物和/或任何副产物。任选地，所述方法可与点击化学组合使用，例如在点击化学反应之前或之后。任选地，可使用所述方法代替点击化学。举例来说，方法可允许分析将通过使用点击化学常规地分析的生物标记物，因此避免对于点击化学反应的需要。
其它定义
方法可对“目标”进行，所述目标可为细胞群体或其样本和/或衍生自细胞群体的培养基。术语“目标实体”在本文中用于指需要在目标内分析的实体。因此，任何提及的“目标”应理解为意指包含一个或多个不同目标实体的目标。因此，目标实体可例如为特定细胞类型、微生物和/或化合物。任选地，目标仅包含一种类型的目标实体。
任何本文中提及的“分析(analysis/analysing)”和这些术语的衍生词应理解为基于通过本文提供的方法产生的光谱数据的分析。
术语“分析(analysis/analysing)”和这些术语的衍生词在本文中用于涵盖以下中的任一个：检测目标实体或用于其的生物标记物；识别目标或目标实体或用于其的生物标记物；表征目标或目标实体或用于其的生物标记物；测定状态，例如疾病状态，或用于其的生物标记物等。
分析可为定性和/或定量的。因此，任选地，任何类型的分析可涉及测定目标实体的浓度、百分比、相对丰度等。举例来说，可分析细胞群体内的一种类型的细胞的百分比，和/或化合物的浓度。任选地，可分析目标实体或用于其的生物标记物的增加或减少。
术语“检测(detection/detecting)”和这些术语的衍生词在本文中可互换地用于意指测定目标实体或用于其的生物标记物的存在或不存在。
术语“识别(identify/identification)”和这些术语的衍生词在本文中可互换地用于意指获得关于目标、目标实体或用于其的生物标记物的标识的信息。这可任选地为测定标识和/或确认标识。这可任选地包括关于目标、目标实体或用于其的生物标记物的精确标识的信息。但是，其可替代地包括允许目标实体被识别为属于特定分类的信息，如本文中的其它地方所论述。
“识别”微生物意指获得至少一些关于标识的信息，其可例如以任何分类水准。
“识别”细胞意指获得至少一些关于细胞类型的信息。“识别”病变细胞意指确定或确认细胞发生病变。
“识别”化合物意指获得至少一些关于化合物的结构和/或功能的信息，例如信息可任选地允许化合物被识别为包含或其组成为选自本文公开的类型中的任一种的化合物，和/或特征在于本文公开的官能团中的一种或多种。
如本文所用的术语“监测”和此术语的衍生词是指测定是否发生/已发生任何变化。通常，测定是否随时间推移，即自从先前时间点已发生任何变化。变化可例如为对物质的反应、物质的生产和/或疾病，如本文中提及的疾病中的任一种的产生和/或进展。任选地，方法可涉及分析目标并且基于以下中的一种或多种而监测疾病：检测目标实体；识别目标实体；检测目标实体的增加；检测目标实体的减少。
如本文所用的术语“预后”和此术语的衍生词是指疾病的严重度或与疾病相关的可能的过程和临床结果的风险预测。因此，如本文所用的术语“预后方法”是指技术人员可估计和/或确定将出现给定结果的概率的方法。预后相关的结果可为发病率和/或死亡率。确切地说，预后可涉及“无进展生存期”(progression-free survival；PFS)，其为患有疾病的个体在疾病不进展的情况下生存的时间长度。因此，PFS可例如为疗法开始到疾病进展的日期的时间，或从疗法结束到疾病进展的日期的时间。
任选地，方法可涉及分析目标并且基于以下中的一种或多种而作出预后：检测目标实体；识别目标实体；检测目标实体的增加；检测目标实体的减少。
“进展(progressing/progression)”和这些术语的衍生词意指疾病变得更糟糕，即严重度增加。举例来说，在癌症的情况下，其可意指癌症变得恶性或更恶性。
预后可涉及总生存率。“总生存期”(overall survival；OS)意指患有疾病的个体在出现死亡之前生存的时间长度。总生存期可例如定义为疾病诊断直到死亡的时间；治疗开始直到死亡的时间；或治疗结束直到死亡的时间。总生存期通常表示为“总生存率”，其为在研究或处理组中的人诊断患有，或开始治疗，或结束治疗疾病之后持续某一时段仍存活的人的百分比。总生存率可例如陈述为五年生存率，其为在研究或处理组中的人的治疗诊断或开始或结束之后存活五年的人的百分比。
所属领域的技术人员可获得关于患有特定类型的疾病的个体的平均(例如中值、平均值或众数)OS和PFS的统计信息。可因此作出个体是否具有或可能具有相比于此类平均值的增加或减少的OS或PFS的判定。
对治疗的反应可例如为细胞生长速率的减少、生长停止和/或细胞死亡。替代地或另外，对治疗的反应可涉及一种或多种生物标记物的出现或消失，和/或一种或多种生物标记物的表达的增加或减少。
如本文所用的术语“治疗(treatment/treating)”是指旨在为个体带来医疗益处的行动过程。治疗可以是防治性或治疗性的。
任选地，方法可涉及分析目标并且基于以下中的一种或多种来确定个体应该或不应接受特定治疗：检测目标实体；识别目标实体；检测目标实体的增加；检测目标实体的减少。
任选地，方法可涉及分析目标并且基于以下中的一种或多种来确定个体已经或尚未，或可能或不大可能对特定治疗作出反应/响应：检测目标实体；识别目标实体；检测目标实体的增加；检测目标实体的减少。
任选地，方法可涉及分析目标并且基于以下各者中的一种或多种向个体投与特定治疗：检测目标实体；识别目标实体；检测目标实体的增加；检测目标实体的减少。
细胞器
如上所述，细胞群体可任选地为细胞器。
哺乳动物组织，确切地说器官的研究具挑战性，因为实验操纵和/或分析通常仅可不佳地得到所述器官。但是，哺乳动物组织可通过三维(3D)培养技术离体或体外产生。这允许此类组织的实时研究，任选地包括独立操纵各种因素，例如基因和/或微环境因素。
通过3D培养技术离体或体外产生的组织在本文中称为“器官型组织”或“细胞器”，所述术语在本文中可互换地使用。因此，这些术语在本文中用于涵盖器官的模型和/或肿瘤的模型。
器官型组织可产生自器官“外植体”，即从一级哺乳动物器官分离的细胞或组织块，或肿瘤外植体，即从肿瘤分离的细胞或组织块。外植体可例如获自切除组织和/或活检体。器官型组织可替代地通过扩增已从器官纯化的ES细胞、iPS细胞或初生干细胞而产生。
器官型组织为体外形成的组织且包含形成三维结构且类似于其体内对应物的一批细胞。不同于经典二维细胞培养物，细胞器系统准许3D细胞生长、细胞运动、细胞分化和更具生理学代表性的细胞-细胞相互作用。相比于传统的2D细胞培养物，细胞器与相同类型的体内组织共用类似物理、分子和生理特性。细胞器因此表示用于理解器官发育、组织形态发生和/或疾病的遗传或分子基础的有效模型。其在药物筛选、药物测试和/或组织替换疗法中有用。
因此，方法可任选地包含分析细胞器。可分析细胞器的一个或多个区。因此，目标可为细胞器或其一部分。除非另行说明，否则本文中任何提及的分析细胞器应理解为涵盖任选地分析细胞器的一部分。
如本文中的其它地方所提及，本发明的方法提供关于产生气溶胶的细胞类型的光谱数据。因此，本发明方法准许细胞类型和/或在本上下文中，细胞器类型的生物标记物分析，例如脂质组学指纹识别。
出于所属领域的技术人员的特定目的而提供细胞器在所属领域的技术人员的能力内。产生细胞器的方法是所属领域中众所周知的。任选地，方法可包含产生细胞器的步骤。
“细胞器”意指体外或离体形成的有组织的组织，所述组织具有与体内的相同组织类型类似的细胞组织和总体形态(对于组织的细胞的至少一个亚群来说)。此类细胞组织和总体形态在本文中被称为“体内样总体和细胞形态”。
如本文所用的“细胞器”可任选地包括骨架，其为向组织赋予或提供短期(培养几小时到两周)结构或支撑或形成组织所需要的预先形成的固体支撑物。
“细胞的至少一个亚群”意指至少两个细胞，例如组织的细胞的至少10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％或50％。任选地，细胞器内的大体上所有细胞具有与体内的相同组织类型类似的细胞组织和总体形态。“大体上所有细胞”意指细胞的至少90、91、92、93、94、95、96、97、98或99％。
“体内样总体和细胞形态”意指大体类似于组织体内的三维形状和细胞组织。
“三维”意指具有x、y和z轴的有组织的组织，其中x和y轴为至少2mm且z为至少0.05mm厚，且其中轴中的1个、2个或全部为大至20cm。任选地，三维组织可在体内与体外环境之间转移一次或多次，例如恰好或至少2、3、4、5、6、7、8、9或10次而不经历任何重大结构和/或形状改变。
细胞器可为任何类型的细胞器，例如本文中的其它地方提及的细胞和/或组织类型中的任一种的细胞器。任选地，细胞器可选自例如脑细胞器、甲状腺细胞器、肠细胞器(例如小肠、结肠、直肠、十二指肠或回肠细胞器)、睾丸细胞器、肝细胞器、胰脏细胞器、胃细胞器、上皮细胞器、肺细胞器、肾细胞器、肌肉细胞器、前列腺细胞器、乳房细胞器、血管细胞器、淋巴管细胞器和/或视网膜细胞器。
任选地，细胞器可由所需器官的终末分化细胞制备，例如“肠细胞器”可衍生自终末分化肠细胞。但是，更通常，细胞器可产生自干细胞。任选地，细胞器可由来自患者的外植体或细胞制备。
术语“与体内的相同组织类型类似”意指细胞器具有允许其由技术人员识别为来自特定组织类型(如以上列出的组织)或与其相关的基因和表现型特征。这不意味着细胞器一定要在基因和表现型上与对应的体内组织类型相同。
出于本发明的目的，具有肠的体内基因型和表现型的细胞器包含在“肠细胞器”的定义内。加以必要修正，这同样适用于以上列出的其它细胞器类型。
任选地，细胞器可为哺乳动物细胞器，即其可衍生自获自哺乳动物的细胞或外植体。哺乳动物可为任何所关注的哺乳动物，例如选自本文中的其它地方所列的哺乳动物。任选地，细胞器可为非人类细胞器。任选地，细胞器可为人类细胞器。
任选地，细胞器可为病变的，例如癌性的。任选地，其可产生自病变的外植体或细胞。任选地，其可产生自健康外植体或细胞。任选地，疾病病况可诱发于细胞器中，例如通过基因操纵和/或通过使用致病剂。
任选地，外植体和/或细胞的基因型和/或表现型可在产生细胞器之前改变。任选地，细胞器的基因型和/或表现型可在产生细胞器期间或之后改变。任选地，成熟细胞器的基因型和/或表现型可改变。
基因型和/或表现型的操纵可任选地通过本文中的其它地方提及的基因型和/或表现型操纵方法中的任一种实现。
如本文所用的术语“成熟细胞器”意指细胞器内的大体上所有的细胞经分化，任选地经终末分化的细胞器。“分化”意指细胞具有许多化学或物理的成熟样特征。“终末分化”意指不能进一步增殖或分化为另一细胞或组织类型。
细胞器可包含单一细胞类型。更通常，细胞器可包含不同细胞类型的混合物。
细胞器通常足够小以致其可在不供血的情况下维持。因此，任选地，本文中的细胞器不含血管结构。细胞器生产技术的近来的发展已产生包含血管结构的细胞器。因此，任选地，本文中的细胞器包含血管结构。
细胞器可例如为自由浮动的多细胞球体，任选地其中高度极化的细胞位于中心内腔周围。
在本发明的方法中，分析的细胞器可在体外或离体存在，或其可在体内，因为其可能先前已移植至个体中。任选地，所述方法可包括将细胞器移植至个体中的步骤。移植可任选地为原位的，即进入源器官中，例如产生自病变的外植体或病变的细胞的细胞器可原位地移植且可分析细胞器与源器官之间的相互作用。
分析的细胞器可为先前已植入至个体中的细胞器的标本，所述标本随后已从个体去除。个体可为任何所关注的个体，例如选自本文中的其它地方所列的个体中的任一个。
从特定细胞器(本文中，“目标细胞器”)提供光谱数据可能本身就有用。此类数据可例如通过使用参考光谱数据来分析，如本文中的其它地方所论述。替代地或另外，信息可获自比较获自目标细胞器的光谱数据与获自一种或多种其它细胞器(本文中，“比较器细胞器”)的光谱数据。
技术人员深知给定器官的细胞器的结构且知道如何产生所述细胞器。任选地，所述方法可包括一个或多个产生细胞器的步骤，其可例如选自以下步骤：
1.获得适合的细胞，例如从细胞库、患者或重新产生；
2.根据所需的条件安装培养设备；
3.在培养设备内接种细胞且使其生长；
4.监测培养条件且视需要调节；和
5.分析细胞器或其一部分。
可任选地根据需要或期望进行任一个步骤多次，例如至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10次。步骤3可根据需要进行多次，其中相同和/或不同细胞类型可在每次进行所述步骤时添加至培养设备。步骤3可在步骤4之前或之后，或与步骤4同时进行。如果步骤3进行多次，那么每次进行可分别在步骤4之前或之后，或与步骤4同时进行。
步骤5可以适合的时间间隔反复地进行以监测细胞器。如果步骤5中的分析显示其为所需的，那么步骤3和/或步骤4可任选地如上文所述地重复一次或多次。
在步骤1中，细胞任选地为干细胞，即未经终末分化的细胞。细胞可为分化全能干细胞、多能干细胞、多潜能干细胞或寡能干细胞。或者，其可为单能细胞。如本文所用的术语“干细胞”涵盖分化全能、多能、多潜能和寡能干细胞。任选地，干细胞为胚胎干细胞、胎儿干细胞、成体干细胞、羊膜干细胞或诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell；iPSC)。
分化全能干细胞为可分化成胚胎和胚胎外细胞类型的干细胞。多能干细胞，如胚胎干细胞和iPSC为可分化成任何衍生自三个胚层中的任一个的细胞的干细胞。多潜能细胞为具有从多个，但有限数目的谱系产生细胞的潜能的细胞。多潜能细胞的实例为造血细胞，一种可分化成若干类型的血细胞，但无法发展成脑细胞或其它类型的细胞的血液干细胞。间充质干细胞或MSC为可分化成包括成骨细胞(骨细胞)、软骨细胞(chondrocyte/cartilage cell)和脂肪细胞(adipocyte/fat cell)的多种细胞类型的多潜能干细胞。寡能干细胞可分化成很少细胞类型；实例包括淋巴和骨髓干细胞。单能细胞可仅产生一种细胞类型，其自身，但具有自我更新的特性，这将其与如祖细胞的其它非干细胞区分开。诱导多能干细胞(缩写为iPSC或iPS细胞)为通过诱导某些基因的“强制”表达而人工地衍生自非多能细胞，通常成年体细胞的一种类型的多能干细胞。
或者，细胞可为非干细胞，例如祖细胞或不具有分化潜能的终末分化细胞。
任选地，在步骤1中，可使用组织或细胞外植体，其可任选地为病变的，例如癌性的。
在一些实施例中，步骤1中获得的细胞为具有不同分化潜能的一群细胞。
技术人员将了解出于特定所需目的而获得的特定细胞类型。
培养细胞器的各种方法和设备为所属领域中已知的(参见例如沙米尔(Shamir)和瓦尔德(Ewald),《自然评论分子细胞生物学(Nature Reviews Molecular Cell Biology)》15,647-664(2014))。
步骤2任选地包含混合解聚或部分解聚的细胞与胞外基质组分的溶液以产生悬浮液。“胞外基质组分”意指化合物(天然或合成化合物)，其充当细胞附着和生长的底物。
胞外基质组分的溶液的组成可根据待产生的组织而变化。代表性胞外基质组分包括(但不限于)胶原蛋白、层粘连蛋白、纤维结合蛋白、玻璃连结蛋白、弹性蛋白、葡糖胺聚糖和/或蛋白多糖，和/或这些组分中的一些或全部的组合。任选的溶液为基质胶(Matrigel)，其为通过由科宁生命科学(Corning Life Sciences)生产和销售的Engelbreth-Holm-Swarm(EHS)小鼠肉瘤细胞分泌的凝胶状蛋白质混合物。基质胶类似于许多组织中发现的复杂细胞外环境且由细胞生物学家用作培养细胞的底物。
培养基可为未界定或界定的且任选地无血清的。适合的培养条件、培养基和养分论述于本文中的其它地方。
步骤3任选地包含将组织外植体或细胞，例如上文所提到的悬浮液置于具有近似组织的体内总体形态的三维几何形状的容器中。任选地接着使细胞和任何胞外基质组分在容器内合并或胶凝。任选地，容器放置在培养室内且在允许细胞形成有组织的组织的条件下被培养基围绕。
容器可任选地包含组织附着表面。“组织附着表面”意指具有细胞可体外粘附的结构、电荷或涂层的表面。附着表面的实例包括(但不限于)不锈钢丝、VELCRO、缝合材料、天然钢筋束、经共价改性的塑料和具有纹理化表面的硅橡胶管。
一般来说，含有细胞器的容器可置于标准培养室(例如孔、培养皿等)中，且所述室可接着用培养基填充直到容器被浸没。然而，培养基的精确组成将根据待产生的组织、控制组织中的细胞中的一些或全部的增殖或分化的必要性、培养周期的长度和对介导特定生物活性化合物的产生的特定成分的需求而变化。培养容器可由呈如所描述的多种形状的多种材料构成。
以上步骤4可能需要补充、添加或去除一种或多种培养基组分。
培养基可包含准许维持细胞器组织的组分的任何组合。用于细胞器的长期活力的例示性培养基由具有高葡萄糖、10％马血清、5％胎牛血清和100U/ml青霉素的DMEM组成。
任选地，在细胞器生产过程的任何阶段，存在将成熟细胞器移植至宿主动物中以使其进一步发育的步骤，所述宿主动物可例如选自本文中的其它地方提及的动物中的任一种。
以上步骤5为分析细胞器的步骤。分析结果可指示步骤3和/或步骤4应重复一次或多次，任选地经修改。
本发明的方法可包含从目标细胞器的一个或多个位置获得光谱数据和分析所述光谱数据。
如果目标为细胞器，那么所述方法可任选地用于测定所述细胞器的一种或多种特性。以上步骤5中使用本文提供的方法的分析在细胞器生产过程中提供特定优势；即快速获得细胞器的特性中的一种或多种的分析结果。
任选地，分析的细胞器的特性为作为整体的细胞器的特性。或者，分析的细胞器的特性为所述细胞器内的一个区的特性。因此，本发明的方法可对细胞器的所选或随机所选区进行。
任选地，分析的特性为细胞器或其区包含的细胞类型。当生产细胞器时，重要的是确保所需细胞类型位于细胞器的所需区内。在从干细胞生产细胞器和生产包含多种细胞类型的细胞器中情况尤其如此。从干细胞生产细胞器需要将干细胞受控地分化为特定的所需细胞类型，潜在地仅在细胞器的某些区中。干细胞分化为偏离目标细胞类型将导致生产较不精确地代表对应体内器官组织的细胞器。不同细胞类型将可通过特征光谱数据区分。因此，方法可用于识别一种或多种存在于细胞器或其区中的细胞类型；细胞识别的细节提供于本文中的其它地方。如果分析展现存在非所需细胞类型，那么可重新开始生产过程，或从细胞器切除非所需细胞或与一种或多种诱发细胞凋亡的药剂接触。
如上所述，细胞器可任选地产生自干细胞。在此类实施例中，任选地，分析的特性为细胞器或其区中的细胞的分化潜能。细胞器中的细胞的分化潜能应在细胞器生产过程期间随时间推移而减小，因此其分化状态应变化。因此，备受生产特定细胞器的技术人员关注的是细胞分化的时序。分化潜能或状态为细胞的表现型和/或基因型特性，其可通过如本文中的其它地方论述的本文提供的方法分析。技术人员可能需要在特定时间点向培养基添加或从培养基去除影响细胞分化的因子。
细胞器生产过程的这个方面可使用本文提供的方法分析。具有不同分化潜能的细胞，例如多能、多潜能、寡能、祖细胞和/或完全分化细胞将可通过特征光谱数据区分。如果分析展现细胞器内的细胞具有非所需分化潜能，那么可进行改善步骤。此类步骤任选地为视需要切除非所需细胞和/或施用一种或多种药剂以诱发或耗尽分化潜能。
因此，本发明的方法准许例如在细胞器生产过程期间快速分析生长组织以确保其包含所需细胞类型，不包含非所需细胞类型和/或在细胞器结构内的所需位置包含所需细胞类型。本文提供的分析方法准许技术人员在发育过程期间和/或之后修改细胞器的培养条件，进而增加将产生和/或维持所需类型的细胞器的可能性。
任选地，分析的特性为细胞器的细胞或细胞器的一个区的细胞的表现型和/或基因型条件。任选地，表现型和/或基因型条件意指其中的细胞的活力、其中的细胞的疾病状态和/或其中的细胞内的氧化性损伤/应激的水准，确切地说脂质氧化的水准。具有不同表现型和/或基因型条件的细胞将可通过特征光谱数据区分。因此，可通过本文提供的方法分析细胞器的表现型和/或基因型，如本文中的其它地方所论述。
任选地，方法可涉及分析环境条件对细胞器的效应，其细节论述于本文中的其它地方。在分析如本文所述的目标细胞器的任何特性之后，这些条件中的一个或多个可任选地经恰当修改。此类修改在所属领域的普通技术人员的能力内。
任选地，如果检测到非所需疾病状态，例如细胞器的细胞被感染源感染，那么可进行通过用适当药剂处理，和/或通过切除感染细胞而去除感染的步骤。
细胞器一旦生产便可维持于培养物中。但是，不同细胞器类型随时间推移而降解，即失去功能性和/或最优条件。这在某些细胞器类型中尤其有问题，例如脑细胞器中的神经元在生产之后15个月衰退且经神经胶质替换。
本发明方法准许不仅在细胞器生产过程期间，而且在已生产细胞器后分析如上文所述的细胞器。换句话说，所述方法准许分析成熟细胞器或其区。也可分析成熟细胞器或其区的细胞的细胞类型、迁移、分化潜能和/或条件。获自目标细胞器或其区的光谱数据可相比于来自更早时间点的相同细胞器或其区的光谱数据以测定随时间推移的细胞器的特性变化。因此，方法可任选地用于监测细胞器的特性的任何变化。
在某些情况下，可能需要制备作为特定疾病的模型的细胞器。可生产展现疾病特异性表现型的细胞器。此类细胞器在疾病研究和潜在疗法研究中具有极大用途，包括(但不限于)其出于疗效在遮蔽剂方法中的用途。
制备具有疾病特异性表现型的细胞器在所属领域的技术人员的能力内。任选地，疾病状态是通过生产细胞器的细胞的基因修饰，或通过向细胞器施用一种或多种致病剂而诱发。任选地，疾病状态为癌症、感染和/或选自本文中的其它地方公开的疾病中的任一种的疾病。
方法可任选地包含分析细胞器或其区的疾病状态的步骤。分析疾病状态可包含分析疾病状态的发病率、严重度或进展。不同疾病状态的细胞将产生特征光谱数据。
任选地，疾病状态的分析可在生产具有疾病状态表现型的细胞器期间进行一次或多次。以此方式，可监测疾病状态表现型的产生且视需要促进或阻止。任选地，对成熟细胞器进行疾病状态的分析。
任选地，方法可包含分析具有不同基因型和/或表现型的细胞器的疾病状态以展示特定基因型和/或表现型在疾病的发病率、严重度和/或进展中的作用。
方法可任选地包含分析在投与候选化合物之后生产的细胞器的疾病状态，其中所述候选化合物预防、治疗、诱发和/或增强所讨论的疾病状态。以此方式，本发明的方法准许细胞器用于化合物筛选。
因此，本发明也提供一种化合物筛选方法，其包含以下步骤：
i)使细胞器与候选化合物接触；
ii)如本文中的其它地方所描述地从所述细胞器或其区获得光谱数据；和
iii)分析所述数据以确定所述候选化合物的一种或多种特性。
细胞器可为如本文中的任何其它地方所描述的细胞器。任选地，细胞器或其区显示疾病状态基因型和/或表现型。通常，待分析的特性为化合物对细胞器的疾病状态的效应。
可筛选的候选化合物任选地包括(但不限于)毒素、细胞因子、神经传递质、生长因子、形态发生素、抑制剂、刺激剂、细菌、病毒、DNA、反义核酸、药物、肽、天然化合物和/或本文中的其它地方所列的其它化合物中的任一种。
任选地，方法包含在细胞器的基因修饰之后分析细胞器的疾病状态，例如通过基因组编辑技术。
任选地，细胞器存在于试剂盒中，所述试剂盒包含多个(即至少6个，任选地24、48、96个和甚至高达数千个)个别地包含于容器中的有组织的组织。
现在将参考特定实施例描述细胞器的生产和/或分析，但应理解，下文所述的原理加以必要修正而适用于任何类型或细胞器的生产和/或分析。
任选地，细胞器可经切片和/或依序解离，例如以机械和/或酶方式，例如用胰蛋白酶，以获得细胞器的不同层，和/或从细胞器的不同层衍生细胞。可接着分析细胞器的不同层，或衍生自不同层的细胞。在细胞器生长和/或维持期间，细胞器的不同层可暴露于不同环境条件，和/或暴露于不同浓度的物质，因为物质可能不以相同速率穿透每一层。因此，方法可任选地用于分析细胞器的一个或多个不同层，或由此衍生的细胞。
人类结肠癌细胞器
人类结肠癌LIM1863细胞可以自由浮动的多细胞球体(细胞器)形式生长，其中高度极化的细胞位于中心内腔周围。这些细胞器类似于结肠隐窝，因为其含有形态分化的柱状和杯状细胞。LIM1863细胞可在37℃在10％CO2下在含有5％FCS、α-硫代甘油(10μm)、胰岛素(25U/l)和氢皮质酮(1mg/L)的RPMI 1640培养基中培养。
LIM1863细胞(6×108个细胞)可用30ml RPMI 1640培养基洗涤四次且在补充有0.6％胰岛素-运铁蛋白-硒溶液的150ml无血清RPMI培养基中培养24h。
培养基(CM)可在4℃(480×g持续5min，接着2,000×g持续10min)下收集和离心以去除完整细胞和细胞碎片。CM可在10,000×g下离心30min以分离sMV。
根据一个实施例，CM可使用装备有0.1μm Supor(RTM)膜的VacuCap(RTM)60过滤器单元过滤且接着使用具有5K标称分子量限度的Amicon(RTM)Ultra-15 Ultracel离心过滤器装置浓缩到500μl。
胰脏癌细胞器
胰脏癌由于其晚期诊断和对治疗的有限反应而为最致死性的恶性病中的一种。需要识别和查询参与胰脏肿瘤形成的路径的易控制方法。胰脏细胞器可快速产生自切除的肿瘤和活检，经受住低温保存，且展现导管和疾病阶段特异性特征。原位移植的赘生性细胞器通过形成进展为局部侵袭性和转移性癌瘤的早期级别赘瘤而复制肿瘤发展的全谱。由于细胞器的经基因操纵的能力，其为探索基因合作的平台。鼠类胰脏细胞器的综合转录和蛋白质组分析已显示疾病进展期间改变的基因和路径。人类组织的这些蛋白质变化中的许多的确认表明细胞器是发现胰脏癌的重要特征的适用模型系统。
人类乳腺外植体培养物
乳腺外植体培养系统和乳腺上皮细胞培养系统提供检查非癌性乳腺组织对以分子、生物化学和细胞水准影响细胞增殖、细胞分化和致瘤性转化的药剂的反应性的适用体外模型。为鼠类模型建立的组织培养技术和生物标记物分析已针对人类乳腺组织优化。
外植体培养物可由获自手术样本的人乳腺终末导管小叶单位(terminal ductlobular unit；TDLU)制备。TDLU为表示用于致癌作用的目标组织的内分泌反应性且增殖活跃的完整细胞器。
根据一个实施例，这些细胞器可维持于补充有5pg/ml胰岛素、1ng/ml E2、2mM L-谷氨酰胺和抗生素的化学成分确定的无血清Waymouth's MB 752/1培养基中。
培养基可每48h常规地更换且培养物可在37℃下维持于95％空气:5％CO2的加湿氛围中。
根据一个实施例，人类乳腺上皮184-B5细胞系可维持于补充有10pg/ml胰岛素、10ng/ml表皮生长因子、10pg/ml运铁蛋白、0.5pg/ml氢皮质酮和5pg/ml健大霉素(24,25)的化学成分确定的无血清KBM-MEM培养基中。
培养基可每48h常规地更换且细胞可在大致70％汇合时以1:4分割传代培养。
异种移植物
细胞和/或组织可任选地异种移植至宿主有机体中后维持适合的时段，例如至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、2,、23或24小时和/或1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、2,、23或24天。举例来说，获自人类肿瘤的细胞或组织可异种移植到宿主动物中。任选地，方法可涉及制造异种移植物和/或从宿主有机体去除异种移植物或其样本。任选地，方法可对提供的异种移植物进行。
任选地，异种移植物可包含或其组成为肿瘤细胞。任选地，细胞可获自异种移植物以建立异种移植物衍生的细胞群体。异种移植物衍生的细胞群体可任选地经分析，例如分析宿主环境对细胞群体的影响。任选地，细胞群体可在异种移植之前之后分析，和/或异种移植物衍生的群体可相比于异种移植物衍生的细胞群体。
成像
根据本文中的各种实施例，离子成像可用于产生目标的一种或多种特性的图像或图谱，例如如果目标为细胞器。这可如下地实现：通过使用第一装置来从目标的多个不同区产生气溶胶、烟雾或蒸汽；电离源自不同区的烟雾、气溶胶或蒸汽中的分析物以产生分析物离子(或由此衍生的离子，例如片段离子)；且接着分析分析物离子(或由此衍生的离子)以获得目标的每一个区的光谱数据。光谱数据与其所涉及的目标区(即产生烟雾、气溶胶或蒸汽，光谱数据来源的区)相关联以产生图像或图谱数据。目标的图像或图谱可接着基于图像或图谱数据而产生。举例来说，目标的每个区的一种或多种特性可测定自光谱数据且这可包含于图像或图谱数据中且因此绘制为目标内的位置的函数。图像或图谱数据可接着显示给使用者。
第一装置可在目标的多个间隔开的区之间步进以从目标的离散区产生气溶胶、烟雾或蒸汽。或者，多个装置可用于从目标的离散区产生气溶胶、烟雾或蒸汽，任选地同时产生。这些多个装置可不移动跨越目标，但可与目标接合地移动进出。或者，第一装置可连续地移动跨越或穿过目标以从目标的不同区产生气溶胶、烟雾或蒸汽。第一装置或多个装置的任何移动可通过机器自动化和控制。
可分析每个区的光谱数据且转化成代表目标的所述区处的材料的类型、条件或成分的数据。代表性数据可接着显示为将材料的类型、条件或成分显示为目标中的位置的函数的图像或图谱。
举例来说，代表性数据可指示目标的每一个区处的病变；癌性；和/或坏死材料的类型、水准、存在和/或不存在。举例来说，光谱数据可用于识别和/或显示目标中的病变、癌性和/或坏死组织的边缘位置。这些组织类型，如肿瘤组织可以很类似于正常组织且可具有模糊的边界，使其难以测定肿瘤结束和正常组织开始的位置。本文提供的方法使得能够识别此类组织边缘的位置。
另外或替代地，光谱数据可用于识别和/或显示一种或多种所关注的细胞或组织类型的位置和/或边缘。举例来说，所关注的细胞或组织类型可包含目标中的病变和/或癌性和/或坏死组织或细胞；和/或所关注的细胞或组织类型可包含健康组织或细胞。
代表性数据可指示目标中的不同类型的细胞或成分。
另外或替代地，代表性数据可指示目标内的一种或多种类型的微生物的存在和/或分布。
另外或替代地，代表性数据可指示目标内的一种或多种类型的化合物的存在和/或分布。
另外或替代地，代表性数据可指示目标中的生物标记物的类型或水准，且可识别和/或显示目标内的生物标记物的类型或水准的分布。
离子成像和图谱数据可实时地产生和/或显示。
离子成像质谱技术，如DESI-MS和/或REIMS技术可任选地用于获得目标的不同区的光谱数据。REIMS技术装置可任选地以切割和/或指向模式使用。
一些离子成像质谱技术，如DESI-MS不会破坏整个细胞器，因此此类技术可任选地用于分析细胞器，其中细胞器的至少一些细胞经受住分析方法。
此离子成像分析可任选地与标本的另一分析组合。其它分析方法和工具的细节提供于本文中的其它地方。任选地，质谱成像的结果可与另一分析的结果相关。
关于如何进行离子成像的更多细节参考DESI成像的特定实例论述于下文。应了解，论述的特定参数为本发明人用于分析的参数，且这些参数中的任一个可变化。
涂抹到标准玻璃显微镜载片的表面上的样本，如感染组织切片或细胞培养物使用Exactive质谱仪(赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific Inc.)，德国不来梅(Bremen,Germany))进行DESI-MS成像分析。Exactive仪器参数在下表中列出。
用于DESI-MS成像的Thermo Exactive仪器参数。
Figure BDA0002938991580000641
甲醇/水(95:5v/v)以1.5μL/min的流动速率用作电喷雾溶剂。氮N4.8在7巴的压力下用作雾化气体。所有使用的溶剂为LC-MS级(Chromasolv，西格玛阿尔德里奇(SigmaAldrich)，美国密苏里州圣路易斯(St Louis,MO,USA))。DESI喷雾器与样本表面之间的高度距离设定为2mm且喷雾器与嗅探器之间的距离设定至14mm。样本表面与质谱仪的入口毛细管之间的距离为<<1mm。喷雾器尖端与样本表面之间的角设定于80°。入口毛细管与样本之间的收集角设定至10°。
作为使用DESI MS的成像方法的基础的一般原理是并非逐点取样，水平直线扫描通过以在质谱仪需要完成一次扫描(获取一个质谱)的时间内覆盖测定为像素(空间分辨率)的区域的速度移动自动化采样平台而经标本表面进行。这产生每行一个文件的所得图像(行数通过样本高度除以空间分辨率测定)。
对于图像分析，个别水平直线扫描使用imzML转换器1.1.4.5版(www.maldi-msi.org)转换成imzML文件。单离子图像和RGB图像使用MSiReader 0.05版(146)以线性插值法(1阶)和0.005Da面元大小产生。
生物标记物
方法可任选地涉及分析一种或多种生物标记物。生物标记物可例如为细胞类型、疾病状态、微生物、化合物和/或生物过程的客观、可定量特征。
术语“生物标记物”有时在本文中明确地使用，但还应理解，本文中提及的分析中的任一个可任选地为生物标记物的分析。因此，举例来说，任何提及的分析“细胞类型”应理解为任选地“分析生物标记物的细胞类型”；任何提及的分析“表现型和/或基因型”应理解为任选地“分析表现型和/或基因型生物标记物”；等等。
生物标记物可任选地为光谱生物标记物。术语“光谱生物标记物”在本文中用于指细胞类型、疾病状态、微生物、化合物和/或生物过程特征性的光谱数据，但为简单起见，光谱生物标记物可简称为“生物标记物”。
“细胞类型特征性”意指生物标记物可任选地用于分析，例如检测、识别和/或表征所述细胞类型。任选地，生物标记物可用于区分源自不同组织的细胞；基因型和/或表现型不同的细胞类型；动物细胞与微生物细胞；正常与异常细胞；野生型与突变细胞；和/或病变与健康细胞。
“疾病状态特征性”意指生物标记物可任选地用于分析目标的疾病状态。任选地，生物标记物可用于区分健康细胞与病变细胞；和/或分析疾病的严重度、级别和/或阶段。
“微生物特征性”意指生物标记物可任选地用于分析，例如检测、识别和/或表征所述微生物。如本文中的其它地方所论述，识别可在任何水准，例如分类水准上。允许将微生物识别为属于特定分类水准的生物标记物可被称为“分类标记”或“分类生物标记物”。因此，分类标记可特异于界、门、纲、目、科、种和/或品系。
“化合物特征性”意指生物标记物可任选地用于分析，例如检测、识别和/或表征所述化合物。
“生物过程特征性”意指生物标记物可任选地用于分析生物过程。任选地，生物标记物可用于分析生物过程的开始、进展、速度、效率、特异性和/或结束。
不同细胞类型、疾病状态、化合物、微生物、生物进展等可通过可充当生物标记物的一种或多种化合物的存在或不存在和/或相对丰度表征。任何本文中提及的生物标记物为特定化合物，或化合物类别，应任选地理解为所述化合物，或化合物类别的光谱数据。
举例来说，提及的“C24:1硫苷脂(C48H91NO11S)”生物标记物应理解为提及对应于C24:1硫苷脂(C48H91NO11S)的光谱数据，所述硫苷脂可例如为对应于约888.6的m/z的信号；而提及的“糖基化神经酰胺”生物标记物应理解为提及对应于糖基化神经酰胺的光谱数据，所述糖基化神经酰胺可例如为对应于842、844或846的m/z的信号。
如上文所解释，生物标记物可指示细胞类型、疾病状态、微生物、化合物和/或生物过程。指示癌症的生物标记物可因此称为“癌症生物标记物”；指示绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)的生物标记物可被称为“绿脓杆菌生物标记物”等。
任选地，光谱生物标记物可识别为特定化合物，或化合物类别的光谱数据。因此，对应于特定质量、m/z、电荷状态和/或离子迁移率(例如由于截面形状或面积)的信号可任选地识别为指示特定化合物，或化合物类别的存在。
任选地，光谱信号可充当生物标记物，即使尚未确定哪种特定化合物，或化合物类别产生所述信号。任选地，光谱信号的图案可充当生物标记物，即使尚未确定哪种特定化合物，或化合物类别产生所述图案中的一个或多个信号，或图案中的任一个信号。
本文公开的操作导致识别一系列生物标记物，以及允许识别其它生物标记物。任选地，生物标记物可选自公开于本文，包括任一实例和/或表中的的生物标记物中的任一种。任选地，生物标记物可为本文中提及的生物标记物中的任一种的经取代或未经取代形式的生物标记物；和或本文中提及的生物标记物中的任一种的醚、酯、磷酸化和/或糖基化形式，或其它衍生物。
任选地，生物标记物可为以下的生物标记物：脂质；蛋白质；碳水化合物；DNA分子；RNA分子；多肽，如核糖体肽或非核糖体肽；寡肽；脂蛋白；脂肽；氨基酸；和/或化合物，任选地有机化学分子或无机化学分子。
生物标记物可任选地为特定化合物的明确存在或不存在，其可任选地体现为对应于特定质量、电荷态、m/z和/或离子迁移率的光谱信号的存在或不存在。
生物标记物可任选地为特定生物分子或化合物的相对丰度，其可任选地体现为对应于特定质量、电荷状态、m/z和/或离子迁移率的光谱信号的相对强度。
生物标记物可任选地为多或多种化合物的相对丰度，其可任选地体现为对应于两个或更多个质量、电荷状态、m/z和/或离子迁移率的两个或更多个光谱信号的相对强度。
因此，生物标记物可任选地一种或多种化合物，例如代谢物、脂肽和/或脂质物质的增加或减少的水准，其可任选地体现为对应于两个或更多个质量、电荷状态、m/z和/或离子迁移率的两个或更多个光谱信号的强度的增加和/或减少。
多种化合物的存在、不存在和相对丰度可被称为分子“指纹”或“概况”。细胞的脂质的总体可被称为脂质组学指纹/概况，而通过细胞产生的代谢物的总体可被称为代谢体学指纹/概况。
因此，生物标记物可为分子指纹，例如脂质指纹和/或代谢体学指纹，更确切地说例如：(i)脂质组学概况；(ii)脂肪酸概况；(iii)磷脂概况；(iv)磷脂酸(PA)概况；(v)磷脂酰乙醇胺(PE)概况；(vi)磷脂酰甘油(PG)概况；(vii)磷脂酰丝氨酸(PS)概况；或(viii)磷脂酰环己六醇(PI)概况。
举例来说，磷脂酰甘油可发现于几乎所有的细菌类型中，但其可以不同的相对量存在于不同细菌中。磷脂酰甘油可以仅1-2％的水准存在于大部分动物组织中。其可因此为用于动物标本中的细菌的生物标记物，和/或用于特定类型的细菌的生物标记物。
生物标记物可任选地为直接生物标记物或间接生物标记物。“直接”生物标记物意指光谱数据直接从生物标记物制造。举例来说，如果特定化合物具有特定光谱信号或信号模式，那么从样本获得此信号或信号模式提供关于化合物的存在的直接信息。举例来说，对于通过细胞或微生物大量产生的代谢物，情况可能如此。任选地，在此实例中，来自化合物的光谱数据可替代地或另外充当产生此化合物的细胞或微生物的间接生物标记物。
“间接”生物标记物意指光谱数据产生自一种或多种指示微生物或细胞的特定化合物、生物过程和/或类型的生物标记物。因此，间接生物标记物为提供关于不同分子的信息的产生自一种或多种分子的光谱数据。举例来说，分子指纹，如脂质指纹可指示特定蛋白质，例如受体；或特定细胞类型或微生物类型的表达。
脂质生物标记物可任选地选自例如脂肪酸、甘油脂、固醇脂、鞘脂、异戊烯醇脂、糖脂和/或磷脂。各种脂质的简要概述提供于下文，但必须理解的是任何特定脂质可属于超过一个本文中提及的群组。
脂肪酸为脂族单羧酸。脂肪酸可任选地具有包含精确或至少4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、36、38或40个碳的碳链。其可任选地为单不饱和、多不饱和或饱和的。其可任选地为类二十烷酸。其可例如为油酸、棕榈酸、二十碳四烯酸、前列腺素、前列环素、血栓素、白三烯或环氧二十碳三烯酸。
甘油脂可任选地选自例如单酰基甘油、二酰基甘油和/或三酰基甘油。
固醇可任选地选自游离固醇、酰化固醇(固醇酯)、烷基化固醇(固醇烷基醚)、硫酸化固醇(固醇硫酸酯)、连接至糖苷部分的固醇(固醇糖苷)和/或连接至糖苷部分的酰化固醇(酰化固醇糖苷)。
固醇可任选地具有精确或至少8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、10、21、22、23、24、25、26、27、28、29、20、35或40个碳原子的脂族侧链。脂族侧链中的碳原子的数目可通过字母C后跟数字表示，例如C27表示胆固醇。其可例如选自胆固醇、硫酸胆固醇、麦角固醇、羊毛甾醇、甲藻固醇(4a,23,24-三甲基-5a-胆甾-22E-烯-3b-醇)、氧固醇和/或其任何衍生物。
磷脂可包含两个脂肪酸、一个甘油单元、一个磷酸基和一个极性分子。磷脂可任选地包含甘油的酯、醚和/或其它O-衍生物。磷脂可任选地选自例如磷脂酰甘油、双磷脂酰甘油(心磷脂)、酰基磷脂酰甘油(1,2-二酰基-sn-甘油-3-二氧磷基-(3'-酰基)-1'-sn-甘油)和/或缩醛磷脂。
磷脂酰甘油脂质可任选地选自磷脂酸(PA)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰肌醇(PI)和/或磷脂酰丝氨酸(PS)。
鞘脂为含有鞘氨醇类的脂质。其可任选地选自例如神经酰胺，即N-酰化鞘氨醇类；鞘磷脂，即神经酰胺-1-磷酸胆碱；磷酸乙醇胺二氢神经酰胺，和/或鞘糖脂，即含有鞘氨醇类和一种或多种糖的脂质。举例来说，其可任选地为糖基化神经酰胺。
生物标记物可任选地为代谢物，如初生或次生代谢物；抗生素；群体感应分子；脂肪酸合成酶产物；信息素；和/或生物聚合物。
生物标记物化合物可任选地通过以下官能团中的一个或多个表征：醇、酯、烷烃、烯烃、炔烃、醚、酮、醛、酸酐、胺、酰胺、腈、芳族化合物、羧酸、烷基卤化物和/或羰基。任选地，其可另外识别为一级、二级或三级的，例如伯醇、仲胺等。
举例来说，其可任选地为萜；异戊二烯基醌；固醇；类萜；生物碱；糖苷；表面活性素；立彻欣(lichenysin)，2-庚基-3-羟基-4(1H)-喹诺酮或2-庚基-3,4-二羟基喹啉(“PQS”或假单胞菌喹诺酮信号)；4-羟基-2-庚基喹啉(“HHQ”)；酚，如天然酚；吩嗪；联苯；二苯并呋喃；β-内酰胺；聚酮；鼠李糖脂；分枝菌酸；和/或聚羟基烷酸酯；
生物标记物可任选地选自例如甘油磷酰胆碱、鞘磷脂、甘油磷脂、半乳糖酰胺、甘油磷酸肌醇、甘油磷酸丝氨酸、甘油磷酸甘油、硫酸胆固醇、髓硫脂、甘露糖脂、柠檬酸、甘油磷酰乙醇胺、甘油磷酰乙醇胺、2-羟基戊二酸盐、谷氨酰胺、谷氨酸、丁二酸盐、反丁烯二酸盐、棕榈酰甘氨酸、泛醌、钆特醇和/或提及于本文，包括任一个表中的其它生物标记物中的任一种。
本发明人尤其识别以下生物标记物：
属于棒杆菌亚目(Corynebacterineae)，如分枝杆菌属(Mycobacterium spp.)、棒状杆菌属(Corynebacterium spp.)和红球菌属(Rhodococcus spp.)的细菌的分枝菌酸。确切地说，以下分枝菌酸已检测自对应属：
分枝杆菌属：C77-C81(偶数和奇数编号的，0-2不饱和度)；棒状杆菌属：C28-C36(偶数编号的，0-2不饱和度)；
诺卡菌属：C48-C56(偶数编号的，0-3不饱和度)；
红球菌属：C28-C38(偶数和奇数编号的，0-4不饱和度)。
发现多种鞘脂物质对拟杆菌门(Bacteroidetes)的成员具特异性。这些鞘脂包括氧化神经酰胺物质、磷酸乙醇胺二氢神经酰胺和C15:0取代的磷酸甘油二氢神经酰胺和二氢神经酰胺。在那些鞘脂物质中，发现一系列半乳糖化鞘脂对脆弱拟杆菌(Bacteroidesfragilis)(脆弱拟杆菌α-半乳糖神经酰胺)具有特异性。
在细菌中，缩醛磷脂对厌氧细菌，如梭菌属(Clostridium spp.)和梭杆菌属(Fusobacterium spp.)具有高度特异性。这是由于好氧细菌失去缩醛磷脂合成所需的生物化学路径的事实。人类能够合成缩醛磷脂(尽管通过与厌氧菌不同的生物化学路径)，但一般发现这些缩醛磷脂具有比细菌缩醛磷脂长的链长度。
指示某一细菌群的其它生物标记物包括例如特定地通过某些芽孢杆菌物种产生的脂肽，如枯草芽孢杆菌(B.subtilis)产生的表面活性素和地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)产生的立彻欣。产生这两个分子也使得能够简单明了地分化这些另外极密切相关的细菌。另一实例包括关于绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)发现的PQS衍生的群体感应分子以及单鼠李糖脂和二鼠李糖脂物质。
群体感应为一种形式的细胞间通讯，其依赖于当单一微生物向环境中释放群体感应分子时，此类分子的浓度过低而无法检测的原理。但是，当存在足够细菌时，群体感应分子浓度达到允许微生物感应重要细胞块，并且作为回应，活化或抑制特定基因的阈值水平。群体感应分子因此也可称为自诱导物。病原体可使用群体感应分子作为毒性因子。
群体感应分子的一些实例在上文列出。其它实例包括N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyle HSL)，如3-氧代基-C8-HSL,3-氧代基-C10-HSL，或3-氧代基-C12-HSL；二酮哌嗪；3-羟基棕榈酸甲酯；和基于肽的群体感应分子，如由基因agrD编码的金黄色葡萄球菌的群体感应分子，金黄色葡萄球菌为已被称为自诱导肽(AIP)的寡肽。活性AIP为具有5元硫内酯环的7-9个氨基酸。
举例来说，鞘磷脂脂质可任选地为生物标记物，例如用于癌症；麦角固醇可任选地为生物标记物，例如用于真菌；甲藻固醇可任选地为生物标记物，例如用于鞭毛藻；硫酸胆固醇可任选地为生物标记物，例如用于癌症；2-羟基戊二酸盐可任选地为生物标记物，例如用于癌症；和/或一种或多种髓硫脂可任选地为生物标记物，例如用于癌症，例如星形细胞瘤。任选地，硫苷脂可选自C48H91NO11S、C48H92NO12S和/或C50H94NO11S。
Iso-C15:0取代的磷酸甘油二氢神经酰胺可对紫单胞菌科(Porphyromonadaceae)具有特异性。m/z＝566.4790可为用于黄杆菌纲的成员的生物标记物。
疾病
如本文中的其它地方所提及，细胞群体可能患病，例如其可来源于病变组织，和/或已经操纵而患病。
分析可任选地涉及疾病或病况，如此部分和/或本文中的其它地方列出的疾病或病况中的任一种。术语“疾病”和“病况”在本文中可互换地使用。
疾病可任选地为皮肤病况，其可任选地选自例如痤疮、秃发、疖、鲍温病(Bowen'sDisease)、大疱性类天疱疮(Bullous pemphigoid；BP)、痈、蜂窝组织炎、冻疮、囊肿、达里埃氏病(Darier's disease)、皮炎、皮肌炎、湿疹、红斑、疹、毛囊炎、冻伤、疱疹、鱼鳞癣、脓疱病、擦烂、角化病、扁平苔癣、线性IgA疾病、黑色素瘤、痣、甲癣、乳头状瘤、皮下血斑症、痒疹、牛皮癣、红斑痤疮、疥疮、硬皮病、皮脂囊肿、带状疱疹/水痘、毛细血管扩张症、荨麻疹(Urticaria/Hives)、疣和/或干皮病。
疾病可任选地为肝病，其可任选地选自例如肝炎、脂肪肝病、酒精性肝炎、肝硬化和/或硬变。
疾病可任选地为肺病，其可任选地选自例如哮喘、肺不张、支气管炎、慢性阻塞性肺病(Chronic obstructive pulmonary disease；COPD)、肺气肿、肺癌、肺炎、肺水肿、气胸和/或肺血栓。
甲状腺为通常产生甲状腺素(T4)和三碘甲状腺氨酸(T3)的内分泌腺。疾病可任选地为甲状腺病况，其可任选地为例如甲状腺功能低下或甲状腺高能症。
疾病可任选地为癌症或肿瘤，其可任选地选自例如癌瘤、肉瘤、白血病、淋巴瘤和神经胶质瘤。
更确切地说，其可任选地选自例如急性成淋巴细胞性白血病(AcuteLymphoblastic Leukemia；ALL)、急性骨髓性白血病(Acute Myeloid Leukemia；AML)、肾上腺皮质癌、腺瘤、肛门癌、阑尾癌、星形细胞瘤、基底细胞癌、胆管癌、Birch-Hirschfield、母细胞瘤、膀胱癌、骨癌、尤文氏肉瘤、骨肉瘤、恶性纤维组织细胞瘤、脑干神经胶质瘤、脑癌、多形性胶质母细胞瘤(“GBM”)、星形细胞瘤、脊髓癌、颅咽管瘤、乳癌、支气管肿瘤、伯基特淋巴瘤(Burkitt Lymphoma)、类癌瘤、子宫颈癌、胆管癌、脊索瘤、慢性淋巴球性白血病(Chronic Lymphocytic Leukemia；CLL)、慢性骨髓性白血病(Chronic MyelogenousLeukemia；CML)、慢性骨髓增生性赘瘤、结肠癌、结肠直肠癌、颅咽管瘤、儿童期、乳腺管原位癌(Ductal Carcinoma In Situ；DCIS)、子宫内膜癌、室管膜瘤、食道癌、鼻腔神经胶质瘤、纤维腺瘤、眼内黑色素瘤、成视网膜细胞瘤、输卵管癌、胆囊癌、胃癌、胚细胞瘤、毛细胞白血病、头颈癌、心脏癌、肝癌、霍奇金淋巴瘤(Hodgkin Lymphoma)、下咽癌、卡勒(Kahler)、卡波西肉瘤、肾癌、喉癌、平滑肌瘤、嘴唇与口腔癌、肝癌、肺癌(如非小细胞或小细胞)、淋巴瘤、淋巴胚细胞瘤、男性乳癌、骨恶性纤维组织细胞瘤、黑色素瘤、恶性黑瘤、神经管胚细胞瘤、梅克尔细胞癌(Merkel Cell Carcinoma)、间皮瘤、口癌、骨髓瘤、多发性骨髓瘤、蕈样真菌病、骨髓增生性病症、鼻腔鼻窦癌、鼻咽癌、神经母细胞瘤、肾胚细胞瘤、非霍奇金淋巴瘤、口腔癌、口咽癌、骨肉瘤、卵巢癌、胰脏癌、乳头瘤病、副神经节瘤、甲状旁腺癌、阴茎癌、腹膜癌、咽癌、嗜铬细胞瘤、成松果体细胞瘤、垂体肿瘤、前列腺癌、直肠癌、成视网膜细胞瘤、横纹肌肉瘤、唾液腺癌、塞扎莱综合症(Sézary Syndrome)、皮肤癌、精原细胞瘤、畸胎瘤、睾丸癌、喉癌、甲状腺癌、胸癌、尿道癌、阴道癌、外阴癌、瓦尔登斯特伦巨球蛋白血症(Waldenstrom macroglobulinemia)和/或威尔姆斯肿瘤(Wilm's tumour)。在以上列表中，任何提及的“癌症”或“肿瘤”应理解为包括提及所述类型的“癌症和/或肿瘤”。
任选地，脑癌可为多形性胶质母细胞瘤、胶质母细胞瘤、巨细胞胶质母细胞瘤、复发性胶质母细胞瘤、退行性星形细胞瘤、少突神经胶质瘤和/或弥漫性星形细胞瘤。
如果癌症为乳癌，那么其可任选地选自例如乳腺管原位癌(DCIS)、小叶原位癌(LCIS)、侵袭性乳癌(Invasive breast cancer；NST)、侵袭性小叶乳癌、发炎性乳癌、与佩吉特氏病(Paget's disease)相关的乳癌和乳房血管肉瘤。
癌症可以任选地由突变或其它遗传变异引起、与其相关和/或通过其表征，其可任选地导致改变的分子表达，例如包含或其组成为以下的分子：脂质，如糖脂或磷脂；碳水化合物；DNA；RNA；蛋白质；多肽，如核糖体肽或非核糖体肽；寡肽；脂蛋白；脂肽；氨基酸；和/或化合物，任选地有机化合物。更确切地说，突变可任选地导致改变的蛋白质和/或代谢物表达。
癌症可任选地表达一种或多种可充当癌症的生物标记物的代谢物。举例来说，任选地，如丁二酸盐、反丁烯二酸盐、2-HG和/或本文中提及的其它代谢物中的任一种的代谢物可在癌症中积聚。
癌症的亚型可任选地例如基于此类改变的表达而识别。举例来说，癌症可任选地基于受体，例如选自雌激素受体(ER)、孕酮受体(PR)和人类表皮生长因子受体2(HER2)的表达，或表达缺失而识别为特定亚型。因此，癌症可在其不表达ER的情况下称为ER阴性；或在其为ER-、PR-和Her2-的情况下称为三阴性乳癌(triple-negative breast cancer；TNBC)。
突变可任选地例如在编码异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)和/或2(IDH2)的基因中，产生能够将α-酮戊二酸转化为2-羟戊二酸(2-HG)的突变酶。此类突变可任选地存在于例如神经胶质瘤、肝内胆管癌、急性骨髓性白血病(acute myelogenous leukaemia；AML)和/或软骨肉瘤中。2-HG可因此称为癌代谢物。2-HG可以极小量存在于正常组织中，但其可以高浓度，例如每克肿瘤几微摩尔存在于突变肿瘤中。
因此，癌症亚型可具有特定生物标记物。本文提供的方法可任选地涉及分析癌症亚型。
方法可任选地涉及分析癌症的表现型和/或基因型，其可任选地涉及分析上文所述的突变中的任一种。
疾病可任选地为坏死，其可任选地由以下引起，或与其相关：例如损伤、感染、癌症、梗塞、毒素、发炎、对创伤部位缺少恰当护理、冻伤、糖尿病和/或动脉硬化。任选地，坏死可为癌性或非癌性组织的坏死。坏死可任选地例如为凝血性、液化性、干酪性、脂肪坏死类纤维蛋白坏死和/或坏疽性坏死。
疾病可以任选地选自自身免疫病症、炎症性疾病、热带性口炎性腹泻(tropicalsprue)、食物不耐受、感染、癌症和/或本文中所提到的任何病症。
更确切地说，疾病可任选地选自例如哮喘、乳糜泻、胃炎、消化性十二指肠炎、麸质敏感性肠病；对过敏原的过敏和/或不耐受性，例如对牛奶、大豆、坚果、蛋类、小麦、肉类、鱼类、贝类、花生、籽(如芝麻、葵花和/或罂粟籽)、大蒜、芥末、芫荽和/或洋葱；桥本甲状腺炎(Hashimoto's thyroiditis)；肠道易激综合症；格雷夫斯病(Graves's disease)；反应性关节炎；牛皮癣；多发性硬化症；全身性红斑性狼疮症(SLE或狼疮)；强直性脊柱炎；进行性全身性硬化症(progressive systemic sclerosis；PSS)；肾小球肾炎；自身免疫性肠病；IgA缺乏症；常见变异型免疫缺陷病；克罗恩病(Crohn's disease)；结肠炎，如淋巴细胞性结肠炎、胶原性结肠炎和/或溃疡性结肠炎；弥漫性淋巴细胞性肠胃炎；溃疡；肠道T细胞淋巴瘤；感染，例如咽炎、支气管炎和/或经选自例如贾第鞭毛虫(Giardia)、隐胞子虫属(Cryptosporidium)、螺旋杆菌属(Helicobacter)和/或本文中提及的其它微生物中的任一种的微生物感染。
方法可任选地允许分析各种病况之间的代谢差异。
疾病分析和/或治疗
本文提供的方法可任选地用于研究疾病。举例来说，细胞群体可充当疾病的体外或离体模型。任选地，细胞群体可衍生自个体和/或为异种移植物衍生的。
因此，任选地，患有特定疾病的细胞群体可用于以细胞水准监测疾病进展。任选地，细胞群体可经操纵、突变和/或暴露于如本文中的其它地方所论述的物质和/或环境条件且可分析其效应以确定此类操纵、突变、物质和/或环境条件对疾病的效应。
方法可任选地用于监测疾病进展。方法可任选地用于评估治疗或测试物质的有效性。
任选地，目标变化的系列(周期性)分析可用于评估治疗或测试物质是否有效；治疗或测试物质的有效程度；疾病是否在细胞群体中再次发生或进展；和/或对于个体评估疾病的可能的临床结果(预后)。
在此背景下，任何提及的“个体”意图为患有细胞群体作为模型的疾病的个体。
任选地，本文所提供的方法中的任一种也可包括确定个体是否应接受治疗物质，例如对细胞群体测试的物质的治疗的步骤。
适合的治疗或物质论述于本文中的其它地方。确切地说，如果方法涉及确定疾病可能对治疗有反应，和/或患病细胞群体已对治疗有反应，那么方法可包括确定个体应接受适当治疗的步骤。
任选地，本文所提供的方法中的任一种也可包括基于对于模型细胞群体确定的治疗反应，对于正接受或已接受治疗的个体确定治疗是否应改变或停止的步骤。举例来说，方法可任选地包括确定治疗剂量和/或频率应增加或减少的步骤。确切地说，如果方法涉及确定疾病的一种或多种生物标记物在模型细胞群体中增加、随时间推移增加或未回应于治疗而减少(或未充分减少)，那么方法可任选地包括确定治疗剂量和/或频率应增加的步骤；且如果方法涉及确定疾病的一种或多种生物标记物在模型细胞群体中未增加、随时间推移减少或回应于治疗而减少，那么方法可任选地包括确定治疗剂量和/或频率应减少或治疗可停止的步骤；或反之亦然。
所述方法可包括确定特定治疗应经另一治疗替换，例如一种药物应经另一药物替换的步骤。确切地说，如果方法涉及确定疾病的一种或多种生物标记物在模型细胞群体中增加、随时间推移增加或未回应于治疗而减少(或未充分减少)，那么方法可包括确定治疗应经另一治疗替换的步骤；且如果方法涉及确定疾病的一种或多种生物标记物在模型细胞群体中未增加、随时间推移减少或回应于治疗而减少，那么方法可包括确定治疗不应经另一治疗替换的步骤；或反之亦然。
任选地，本文所提供的方法中的任一种也可包括向所述个体投与治疗的步骤。方法可接着例如称为诊断和治疗；监视和治疗；预后和治疗；预测和治疗；或分层和治疗的方法。
任选地，本文所提供的方法中的任一种可与任何其它已知方法，确切地说疾病的已知诊断、预后、预测和/或监视方法结合使用。
细胞群体感染
如其它地方所提及，可分析细胞群体的潜在感染。感染可例如通过另一细胞类型和/或微生物。
“微生物(microbe)”也被称作微生物(micro-organism)，是一种非常小以致于肉眼看不到的生物体，即为微观的。微生物可选自细菌、真菌、古细菌、藻类、原生动物以及病毒。虽然术语细菌、真菌、古细菌、藻类、原生动物以及病毒在理论上表示复数形式，但是也用它们来表示单数形式，这是一种常见的用法。因此，术语“细菌(bacteria)”和“细菌(bacterium)”在本文中可互换地使用；术语“真菌(fungi)”和“真菌(fungus)”在本文中可互换地使用；术语“古细菌(archaea)”和“古细菌(archaeum)”在本文中可互换地使用；术语“原生动物(protozoa)”和“原生动物(protozoum)”在本文中可互换地使用；术语“病毒(viruses)”和“病毒(virus)”在本文中可互换地使用。
在微生物的情况下，分析可任选地在任何分类学水平上，例如在界(Kingdom)、门(Phylum)或门(Division)、纲(Class)、目(Order)、科(Family)、属(Genus)、种(Species)和/或品系(Strain)水平上。
“分类学(Taxonomy)”是生物体的分类，且每个分类水平都可称为“分类单元”(taxon；复数taxa)。生物体可按种别性(specificity)递增次序分成以下分类单元：界、门、纲、目、科、属、种以及品系。每个分类单元都可以进一步再分。必须了解，在广大的科学界内，分类学上的某些分类存在一些偏差。关于某些微生物的命名可能也没有达成共识，导致一种特定的微生物具有超过一个名称或两种不同微生物具有相同的名称。
为简化起见，使用术语微生物的“类型”来指代在任何分类学水平上都不同于另一微生物的微生物。
在一些实施例中，微生物可选自细菌、真菌、古细菌、藻类以及原生动物。在一些实施例中，其可选自细菌和真菌。在一些实施例中，其可选自细菌。
微生物可以是单细胞的或多细胞的。如果微生物是真菌，那么其可任选地是丝状的或单细胞的，例如酵母。
真菌可以任选地是酵母。其可任选地选自曲霉属(Aspergillus)、节囊酵母属(Arthroascus)、酒香酵母属(Brettanomyces)、假丝酵母属(Candida)、隐球酵母属(Cryptococcus)、德巴利酵母属(Debaryomyces)、地霉属(Geotrichum)、毕赤酵母属(Pichia)、红酵母属(Rhodotorula)、酵母属(Saccharomyces)、丝孢酵母属(Trichosporon)以及接合囊孢菌(Zygotorulaspora)。
其可任选地选自以下物种：斯柯立节囊酵母(Arthroascus schoenii)、布鲁塞尔酒香酵母(Brettanomyces bruxellensis)、白色念珠菌(Candida albicans)、阿斯卡念珠菌(C.ascalaphidarum)、安非念珠菌(C.amphixiae)、南极念珠菌(C.antarctica)、银灰色念珠菌(C.argentea)、大西洋念珠菌(C.atlantica)、大气念珠菌(C.atmosphaerica)、蟑螂念珠菌(C.blattae)、溴美念珠菌(C.bromeliacearum)、果生念珠菌(C.carpophila)、卡瓦念珠菌(C.carvajalis)、塞拉念珠菌(C.cerambycidarum)、朝利念珠菌(C.chauliodes)、延胡索念珠菌(C.corydali)、多西念珠菌(C.dosseyi)、杜氏念珠菌(C.dubliniensis)、艾加念珠菌(C.ergatensis)、果实念珠菌(C.fructus)、光滑念珠菌(C.glabrata)、发酵念珠菌(C.fermentati)、季也蒙念珠菌(C.guilliermondii)、黑马朗念珠菌(C.haemulonii)、英塞塔念珠菌(C.insectamens)、英塞托念珠菌(C.insectorum)、中型念珠菌(C.intermedia)、杰夫念珠菌(C.jeffresii)、乳酒念珠菌(C.kefyr)、克罗念珠菌(C.keroseneae)、克鲁斯氏念珠菌(C.krusei)、葡萄牙念珠菌(C.lusitaniae)、利西念珠菌(C.lyxosophila)、麦芽糖念珠菌(C.maltosa)、深海念珠菌(C.marina)、膜醭念珠菌(C.membranifaciens)、梅林念珠菌(C.milleri)、莫格念珠菌(C.mogii)、橄榄念珠菌(C.oleophila)、俄勒冈念珠菌(C.oregonensis)、近平滑念珠菌(C.parapsilosis)、桔念珠菌(C.quercitrusa)、皱褶念珠菌(C.rugosa)、清酒念珠菌(C.sake)、休哈塔念珠菌(C.shehatea)、特诺念珠菌(C.temnochilae)、纤维念珠菌(C.tenuis)、塞阿念珠菌(C.theae)、托轮念珠菌(C.tolerans)、热带念珠菌(C.tropicalis)、土屋念珠菌(C.tsuchiyae)、斯诺拉念珠菌(C.sinolaborantium)、大豆念珠菌(C.sojae)、萨哈念珠菌(C.subhashii)、维斯念珠菌(C.viswanathii)、产朊念珠菌(C.utilis)、优巴念珠菌(C.ubatubensis)、赞穆念珠菌(C.zemplinina)、新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)、指甲隐球菌(Cryptococcusuniguttulatus)、卡森德巴利酵母(Debaryomyces carsonii)、头状地霉菌(Geotrichumcapitatum)、阿萨丝孢酵母(Trichosporon asahii)、粘性丝孢酵母(Trichosporonmucoides)、墨汁丝孢酵母(Trichosporon inkin)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、阿卡毕赤酵母(Pichia acaciae)、异常毕赤酵母(Pichia anomala)、荚膜毕赤酵母(Pichia capsulata)、粉状毕赤酵母(Pichia farinosa)、季也蒙毕赤酵母(Pichiaguilliermondii)、斯巴达克毕赤酵母(Pichia spartinae)、欧美毕赤酵母(Pichiaohmeri)、粘红酵母(Rhodotorula glutinous)、胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)、布拉迪酵母(Saccharomyces boulardii)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和/或福瑞接合囊孢菌(Zygotorulaspora florentinus)。
细菌可任选地为选自例如以下的属：营养缺陷菌属(Abiotrophia)、无色杆菌属(Achromobacter)、食酸菌属(Acidovorax)、不动杆菌属(Acinetobacter)、放线杆菌属(Actinobacillus)、马杜拉放线菌属(Actinomadura)、放线菌属(Actinomyces)、气球菌属(Aerococcus)、气单胞菌属(Aeromonas)、厌氧球菌属(Anaerococcus)、边虫属(Anaplasma)、芽孢杆菌属(Bacillus)、拟杆菌属(Bacteroides)、巴通氏菌属(Bartonella)、双叉杆菌属(Bifidobacterium)、博德特氏菌属(Bordetella)、疏螺旋体属(Borrelia)、短波单胞杆菌属(Brevundimonas)、布鲁氏菌属(Brucella)、伯克霍尔德菌属(Burkholderia)、曲状杆菌属(Campylobacter)、二氧化碳嗜纤维菌属(Capnocytophaga)、衣原体属(Chlamydia)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter)、嗜衣体属(Chlamydophila)、金黄杆菌属(Chryseobacterium)、梭菌属(Clostridium)、丛毛单胞菌属(Comamonas)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、考克斯氏体属(Coxiella)、贪铜菌属(Cupriavidus)、代尔夫特菌属(Delftia)、皮杆菌属(Dermabacter)、艾利希体属(Ehrlichia)、艾肯菌属(Eikenella)、肠杆菌属(Enterobacter)、肠球菌属(Enterococcus)、埃希氏杆菌属(Escherichia)、丹毒丝菌属(Erysipelothrix)、费克蓝姆菌属(Facklamia)、芬戈尔德菌属(Finegoldia)、弗朗西斯氏菌属(Francisella)、梭杆菌属(Fusobacterium)、兼性双球菌属(Gemella)、戈登氏菌属(Gordonia)、嗜血杆菌属(Haemophilus)、螺旋杆菌属(Helicobacter)、克雷伯氏菌(Klebsiella)、乳杆菌属(Lactobacillus)、军团杆菌属(Legionella)、钩端螺旋体属(Leptospira)、李氏菌属(Listeria)、微球菌属(Micrococcus)、莫拉菌属(Moraxella)、摩根氏菌属(Morganella)、分枝杆菌属(Mycobacterium)、支原体属(Mycoplasma)、奈瑟菌属(Neisseria)、诺卡菌属(Nocardia)、东方体属(Orientia)、伯克氏菌属(Pandoraea)、巴氏杆菌属(Pasteurella)、嗜胨菌属(Peptoniphilus)、消化链球菌属(Peptostreptococcus)、邻单胞菌属(Plesiomonas)、卟啉单胞菌属(Porphyromonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)、普氏菌属(Prevotella)、变形杆菌属(Proteus)、丙酸杆菌属(Propionibacterium)、红球菌属(Rhodococcus)、罗尔斯通氏菌属(Ralstonia)、拉乌尔菌属(Raoultella)、立克次体菌属(Rickettsia)、罗思氏菌属(Rothia)、沙门氏菌属(Salmonella)、沙雷氏菌属(Serratia)、志贺杆菌属(Shigella)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、链球菌属(Streptococcus)、坦纳菌属(Tannerella)、密螺旋体属(Treponema)、脲原体属(Ureaplasma)、弧菌属(Vibrio)或耶尔森氏菌属(Yersinia)。
病毒可以任选地是DNA病毒和RNA病毒或反转录病毒。其可任选地为单股(ss)或双股(ds)病毒。更具体来说，其可任选地是ssDNA、dsDNA、dsRNA、ssRNA(正链)、ssRNA(负链)、ssRNA(逆转录)或dsDNA(逆转录)病毒。
其可任选地选自以下中的一种或多种：疱疹病毒科(Herpesviridae)；腺病毒科(Adenoviridae)；乳头状瘤病毒科(Papillomaviridae)；多瘤病毒科(Polyomaviridae)；痘病毒科(Poxviridae)；指环病毒科(Anelloviridae)；霉菌去氧核糖核酸病毒科(Mycodnaviridae)；微小病毒科(Parvoviridae)；呼肠孤病毒科(Reoviridae)；冠状病毒科(Coronaviridae)；星状病毒科(Astroviridae)；杯状病毒科(Caliciviridae)；黄病毒科(Flaviviridae)；小核糖核酸病毒科(Picornaviridae)；披膜病毒科(Togaviridae)；弹状病毒科(Rhabdoviridae)；丝状病毒科(Filoviridae)；副粘病毒科(Paramyxoviridae)；沙粒病毒科(Arenaviridae)；布尼亚病毒科(Bunyaviridae)；正粘病毒科(Orthomyxoviridae)；逆转录病毒科(Retroviridae)；肝脱氧核糖核酸病毒科(Epadnaviridae)；肝炎病毒属(Hepevirus)；和/或δ病毒科(Deltavirus)。
共聚焦显微术
共焦成像的原理旨在克服传统的宽场荧光显微镜的一些限制。在常规(即宽场)荧光显微镜中，整个标本均匀地浸没在来自光源的光中。光学路径中的标本的所有部分同时激发且所得荧光通过包括大的未聚焦背景部分的显微镜的光检测器或相机检测。
相比之下，共焦显微镜使用检测器前面的光学共轭平面中的点照明和针孔来消除离焦信号(名称“共焦”源于这种配置)。由于仅可检测到由极接近焦平面的荧光产生的光，尤其沿样本深度方向的图像的光学分辨率比宽场显微镜好得多。但是，由于许多来自样本荧光的光在针孔处被阻断，此增加的分辨率是以减弱的信号强度为代价。因此，可能需要相对较长的曝光。
由于每次仅照明样本中的一个点，2D或3D成像需要经标本中的常规光栅(即平行扫描线的矩形图案)扫描。可达到的焦平面的厚度主要通过所用光的波长除以物镜的数值孔径界定，但也通过标本的光学特性界定。薄光学切片可能使得这些类型的显微镜尤其擅长于样本的3D成像和表面剖析。
任选地，细胞成像可使用共焦显微镜进行。
流动式细胞测量术
任选地，方法可另外包括流动式细胞测量术的步骤，例如在质量和/或离子迁移率光谱分析之前和/或之后。举例来说，方法可以任选地对先前通过流动式细胞测量术分析的细胞群体进行，例如其可任选地对通过荧光辅助细胞分选(“FACS”)分选的细胞亚群进行。
任选地，方法可包含事先将经标记细胞与未标记细胞分离成第一与第二亚群，任选地经标记和未标记亚群。此分离可任选地在产生光谱数据之前和/或之后。因此，任选地，目标可为细胞群体的亚群，其中亚群已使用流动式细胞测量术，例如FACS产生。
任选地，分离标记细胞与未标记细胞的步骤可在执行本文提供的方法之前进行。任选地，(i)所述亚群中的至少一个可通过根据前述权利要求中任一项所述的方法直接分析；(ii)至少一个亚群可直接引入至质谱仪和/或离子迁移谱仪中；和/或(iii)FACS装置可任选地直接连接至装置，任选地如本文中的其它地方所定义，例如质谱仪和/或离子迁移谱仪。
在生物技术中，流动式细胞测量术为用于例如细胞计数、细胞分选、生物标记物检测和蛋白质工程中的基于激光的生物物理学技术。流动式细胞测量术可任选地用于例如分析细胞表面和/或细胞内分子的表达、表征和/或识别异质细胞群体中的不同细胞类型、评估经分离亚群的纯度和/或分析细胞尺寸和体积。其允许单一细胞的同步多参数分析。
其可尤其用于测量通过结合至特定细胞相关分子的配体，例如(i)荧光标记的抗体检测蛋白质；或(ii)结合至DNA的碘化丙锭产生的荧光强度。
染色程序可包含从细胞培养物或组织样本制造单细胞悬浮液。细胞可接着例如在试管和/或微量滴定板中用未标记或荧光染料标记的抗体培育。细胞可悬浮于流体流中且经过电子检测设备。
流式细胞仪每秒能够分析几千个粒子。流式细胞仪包含流动池，其中液流携带且排列细胞以使其成一列纵队穿过光束以进行感应。可测量细胞的阻抗或传导性和细胞的各种光学特性。
流动式细胞测量术常规地用于健康病症，尤其血癌的诊断，但在基础研究、临床实践和临床试验中具有许多其它应用。常见变化为基于粒子的特性物理分类粒子，以纯化所关注的群体，例如通过荧光辅助细胞分选(“FACS”)。
荧光激活细胞分选(FACS)为基于每个细胞的特定光散射和荧光特征而将生物细胞的异质混合物每次一个细胞地分选至两个或更多个容器中的方法。因此，FACS允许将细胞的异质混合物物理分选为2个或更多个不同的亚群。
如上所述，细胞可用对特定细胞标记物具有特异性的荧光标签标记。如果细胞群体对于所述标记物为异质的，那么将仅标记细胞的标记物阳性亚群。
FACS设备可接着用于分选细胞。细胞悬浮液夹带于狭窄、快速流动的液体流的中心中。所述流经布置以使得细胞之间存在相对于其直径较大的间隔。振动机构使得细胞流分解成个别小滴。系统经调节以使得每个小滴超过一个细胞的机率较低。恰好在所述流分解为小滴之前，所述流穿过荧光测量站，在所述荧光测量站中测量每个细胞的所关注的荧光特征。充电环恰好置于所述流分解为小滴的点。电荷基于紧靠的先前荧光强度测量置于环上，且相反电荷在小滴从所述流分解时捕获于小滴上。带电小滴接着通过静电偏转系统掉落，所述系统基于小滴的电荷将小滴转移到容器中。在一些系统中，电荷直接施加到所述流，且分解的液滴保留于所述流相同符号的电荷。所述流接着在小滴分解之后返回到中性。
荧光标记
任选地，可标记一个或多个细胞之上或之内的分子。标记可例如为荧光标记。
下表详述用于免疫荧光显微术的荧光染料的列表：
荧光染料 激发(nm) 发射(nm)
AMCA 347 445
Alexa Fluor 350 345 440
Alexa Fluor 488 488 520
Cy2 492 510
FITC 496 518
Bodipy-FL 503 511
TRITC 544 572
Cy3 550 570
LRSC 572 590
若丹明红(Rhodamine Red)-X 570 590
德克萨斯红(Texas Red) 596 620
Cy5 650 670
Alexa Fluor 647 650 668
其中AMCA为氨甲基香豆素乙酸，Cy2为花青，FITC为异硫氰酸荧光素，TRITC为异硫氰酸四甲基若丹明，Cy3为吲哚羰花青，LRSC为丽丝胺若丹明磺酰氯且Cy5为吲哚二碳花青。
绿色荧光蛋白(“GFP”)为由238个氨基酸残基组成的蛋白质(26.9kDa)，其在暴露于蓝色到紫色范围内的光时展现亮绿色荧光。尽管许多其它海洋生物具有类似的绿色荧光蛋白，GFP传统地是指首先从水母维多利亚多管发光水母(Aequorea victoria)分离的蛋白质。来自维多利亚多管发光水母的GFP具有395nm的波长处的主激发峰和475nm处的次激发峰。其发射峰在509nm处，这是在可见光谱的下部绿色部分。GFP的荧光量子产率(quantumyield；QY)为0.79。来自海三色堇(海肾(Renilla reniformis))的GFP具有498nm处的单一主激发峰。
在细胞和分子生物学中，GFP基因频繁用作表达报告子。在改进形式中，其已经用于制造生物传感器，且已创造许多表达GFP的动物作为基因可在整个给定生物体中表达的概念验证。GFP基因可引入至生物体中且通过育种、注射病毒载体或细胞转型而维持在其基因组中。到目前为止，GFP基因已在许多细菌、酵母菌和其它真菌、鱼类(如斑马鱼)、植物、苍蝇和哺乳动物细胞，包括人体中引入和表达。
光谱数据分析
本发明的方法中的任一种可任选地涉及光谱数据分析；更确切地说，来自目标，例如第一目标位置的光谱数据的分析。
目标的分析可仅基于光谱数据分析，或其可任选地涉及一种或多种其它分析工具，所述分析工具的细节论述于本文中的其它地方。
在一些实施例中，光谱数据可任选地提供关于目标或目标实体的直接信息。
举例来说，如果特定细胞类型具有特定光谱信号模式，那么从目标获得此信号模式提供关于所述细胞类型的存在、标识和/或特征的信息。
举例来说，如果特定微生物具有特定光谱信号模式，那么从目标获得此信号模式提供关于所述微生物的存在、标识和/或特征的直接信息。
举例来说，如果特定化合物具有特定光谱信号模式，那么从目标获得此信号模式提供关于所述化合物的存在、标识和/或特征的信息。举例来说，对于通过细胞和/或通过微生物分泌的化合物，或对于药剂，如药物或其代谢物，情况可如此。
但是，在其它实施例中，光谱数据可任选地提供关于目标或目标实体的间接信息。举例来说，对于由细胞和/或微生物产生，但不由其分泌的化合物，情况可如此。此化合物的存在可任选地通过检测作为含有所述化合物的细胞和/或微生物的特征的光谱信号模式而间接检测。
获自目标，例如第一目标位置的光谱数据可任选地相比于一种或多种其它光谱数据，其可便利地在本文中称为“参考”、“对照”、或“比较器”光谱数据。
如本文中的其它地方所解释，分析光谱数据可任选地包含分析一个或多个样本光谱以对气溶胶、烟雾或蒸汽样本进行分类。这可包含使用一个或多个参考样本光谱产生分类模型或库，或可包含使用现有的库。
任选地，可作出获自目标的光谱数据是否充分地匹配或对应于“参考”、“对照”或“比较器”光谱数据的分析以作出肯定的判定。
术语“参考”光谱数据在本文中用于意指来自已知细胞类型、微生物或化合物的光谱数据。参考光谱数据可任选地公开可用，或技术人员可产生参考光谱数据的库。方法可任选地涉及比较光谱数据与一个或多个参考光谱数据。如果获自目标的光谱数据充分地匹配或对应于参考光谱数据，那么任选地可作出肯定的判定。任选地，如果相比于任何其它库条目，光谱数据更密切对应于一个库条目，那么可作出肯定的判定。如果获自目标的光谱数据不充分地匹配或对应于参考光谱数据，那么任选地可作出否定的判定。
术语“比较器”光谱数据在本文中用于意指获自第二目标的光谱数据。第一和第二目标可为不同细胞群体，或获自相同细胞群体的2种独立样本。方法可任选地涉及比较光谱数据与一个或多个比较器光谱数据。如果获自目标的光谱数据充分地匹配或对应于比较器光谱数据，那么任选地可作出肯定的判定。如果获自目标的光谱数据不充分地匹配或对应于比较器光谱数据，那么任选地可作出否定的判定。
术语“对照”光谱数据在本文中用于意指在更早时间点获自第一目标的光谱数据。对照光谱数据可例如在监视例如通过细胞培养物的生长和/或物质生产时使用。方法中的任一种可任选地涉及比较光谱数据与一个或多个对照光谱数据。如果获自目标的光谱数据充分地匹配或对应于对照光谱数据，那么任选地可作出肯定的判定。如果获自目标的光谱数据不充分地匹配或对应于对照光谱数据，那么任选地可作出否定的判定。
“肯定的判定”意指判定微生物和/或化合物的特定细胞类型的存在、标识和/或特征。举例来说，肯定的判定可包含判定存在特定分类的目标实体；目标实体具有某一特征；和/或存在特定化合物。
举例来说，在微生物目标实体的情况下，肯定的判定可例如包含判定存在特定分类级别的微生物；特定微生物具有某一特征，如对于特定药物的抗性；和/或通过微生物产生特定化合物。
举例来说，在细胞目标实体的情况下，肯定的判定可例如包含判定细胞具有特定标识；和/或细胞具有某一特征，如其表达特定生物标记物。
举例来说，在化合物目标实体的情况下，肯定的判定可例如包含判定存在特定类型的化合物；和/或化合物具有某一特征，如特定糖基化模式。
因此，举例来说，如果第一样本的光谱数据充分地匹配或对应于参考光谱数据，那么可任选地确认第一样本中存在对应于获得参考光谱数据的实体的目标实体。如果第一样本的光谱数据充分地匹配或对应于参考光谱数据，那么存在于第一样本中的目标实体可任选地识别为对应于获得参考光谱数据的实体的标识。如果第一样本的光谱数据充分地匹配或对应于参考光谱数据，那么存在于第一样本中的目标实体可任选地表征为具有对应于获得参考光谱数据的实体的特征的特征。如果第一样本的光谱数据充分地匹配或对应于参考光谱数据，那么可任选地作出存在于第一样本中的目标实体产生由获得参考光谱数据的实体产生的化合物的判定。
如本文中的其它地方所解释，判定或确认微生物或细胞的“标识”意指获得至少一些关于标识的信息，其可例如以任何分类水准。因此，举例来说，如果参考光谱数据来自支原体，那么在一个实施例中，匹配或足够一致性可任选地用于将第一微生物识别为属于支原体属，而在另一实施例中，匹配或足够一致性可任选地用于将第一微生物识别为属于生殖支原体种。
作为另一实例，如果第一样本的光谱数据充分地匹配或对应于比较器光谱数据，那么可任选地确认第一样本中存在对应于获得比较器光谱数据的实体的目标实体。如果第一样本的光谱数据充分地匹配或对应于比较器光谱数据，那么存在于第一样本中的目标实体可任选地识别为对应于获得比较器光谱数据的实体的标识。如果第一样本的光谱数据充分地匹配或对应于比较器光谱数据，那么存在于第一样本中的目标实体可任选地表征为具有对应于获得比较器光谱数据的实体的特征的特征。如果第一样本的光谱数据充分地匹配或对应于比较器光谱数据，那么可任选地作出存在于第一样本中的目标实体产生由获得比较器光谱数据的实体产生的化合物的判定。
换句话说，与参考或比较器光谱数据的匹配或足够一致性分别可用于确认第一目标实体和参考或比较器实体分别具有相同标识，而不具有与参考或比较器光谱数据的匹配或足够一致性分别可用于确认第一目标实体和参考或比较器实体分别不具有相同标识。
“否定的判定”意指判定不存在特定目标实体；和/或判定目标实体不具有特定标识和/或特征。
举例来说，否定的判定可包含判定不存在特定分类的目标实体；目标实体不具有某一特征；和/或不存在特定化合物。
举例来说，在微生物目标实体的情况下，否定的判定可例如包含判定不存在特定分类级别的微生物；特定微生物不具有某一特征，如对于特定药物的抗性；和/或不产生特定化合物。
举例来说，在细胞目标实体的情况下，否定的判定可例如包含判定不存在特定细胞类型，例如HeLa细胞；和/或细胞不具有某一特征，如其不表达特定癌症标记物。
举例来说，在化合物目标实体的情况下，否定的判定可例如包含判定不存在特定类型的化合物；和/或化合物不具有某一特征，如特定糖基化模式。
因此，举例来说，如果第一样本的光谱数据不充分地匹配或对应于参考光谱数据，那么可任选地确认在第一样本中不存在或不充分地存在对应于获得参考光谱数据的实体的目标实体。如果第一样本的光谱数据不充分地匹配或对应于参考光谱数据，那么存在于第一样本中的目标实体可任选地识别为不对应于获得参考光谱数据的实体的标识。如果第一样本的光谱数据不充分地匹配或对应于参考光谱数据，那么存在于第一样本中的目标实体可任选地表征为不具有对应于获得参考光谱数据的实体的特征的特征。如果第一样本的光谱数据不充分地匹配或对应于参考光谱数据，那么可任选地作出存在于第一样本中的目标实体不产生，或不充分地产生通过获得参考光谱数据的实体产生的化合物的判定。
作为另一实例，如果第一样本的光谱数据充分地匹配或对应于对照光谱数据，那么可作出未发生变化，或未发生显著变化的判定，而如果第一样本的光谱数据不充分地匹配或对应于对照光谱数据，那么可作出已发生变化，任选地显著变化的判定。变化的实例可例如为存在受污染或浸润细胞、微生物和/或化合物；或细胞或微生物的特性或其环境的变化，如细胞或微生物的生长速率、呼吸速率；化合物，如分泌化合物的生产速率；环境温度、pH、养分可供使用性等的变化。
如本文中的其它地方所提及，方法可以任选地包含生物标记物分析。
如果已知(例如从现有技术或从本文公开的操作)目标实体或疾病状态的生物标记物，那么方法可任选地涉及关于生物标记物的光谱信号的存在对目标进行分析。任何生物标记物的光谱信号可任选地在文献、数据库中查看或必要时，其可以实验方式容易地测定。
举例来说，如本文中所测定，如PE(38:3)的磷脂酰乙醇胺为用于fads2基因表达的生物标记物，具有约768.5578的光谱信号m/z。当分析细胞群体目标以尝试区分表达fads2基因的细胞与不表达此基因的细胞时，方法可任选地包含关于约768.5578的光谱信号m/z的存在对目标进行分析。
如本文中的其它地方所提及，产生特定光谱信号，例如特定m/z的分析物可任选地另外例如使用MS/MS表征。因此，质谱中的离子物质可任选地基于精确质量测量(例如质量偏差<3ppm)，和/或MS/MS裂解图案识别。
具有不同头基的同量异位脂质可任选地通过离子迁移率分化。
因此，任选地，方法可包含关于一种或多种生物标记物，任选地选自本文中提及的生物标记物中的任一种的光谱信号的存在对目标进行分析。
用于病变细胞的生物标记物可任选地例如通过从获自病变细胞的光谱信号减去获自正常细胞的光谱信号以获得对病变细胞具有特异性的光谱信号而测定。
光谱数据可包含一个或多个样本光谱。获得光谱数据可包含获得一个或多个样本光谱。分析光谱数据可包含分析一个或多个光谱。获得一个或多个样本光谱可包含分库方法以对于一个或多个样本光谱导出一组时间-强度对和/或一组样本强度值。分库方法可包含积聚一组的多个库中的离子检测和/或强度值或对其作直方图。分库方法中的每个库可对应于时间或基于时间的值，如质量、质荷比和/或离子迁移率的特定范围。分库方法中的库可各自具有等效于选自由以下组成的群组的范围内的以Da或Th(Da/e)计的宽度：(i)<或>0.01；(ii)0.01-0.05；(iii)0.05-0.25；(iv)0.25-0.5；(v)0.5-1.0；(vi)1.0-2.5；(vii)2.5-5.0；和(viii)<或>5.0。已识别的是宽度等效于0.01-1Da或Th(Da/e)范围内的宽度的库可提供尤其适用于对一些气溶胶、烟雾或蒸汽样本，如获自组织的样本进行分类的样本光谱。库可或可不全部具有相同宽度。分库方法中的库的宽度可根据库宽度函数变化。库宽度函数可随时间或基于时间的值，如质量、质荷比和/或离子迁移率而变化。库宽度函数可为非线性的(例如基于对数或基于幂的，如基于平方或平方根的)。库宽度函数可考虑离子的飞行时间可能不与其质量、质荷比和/或离子迁移率成正比的事实。举例来说，离子的飞行时间可与其质量和/或质荷比的平方根成正比。
光谱库
术语“光谱库”和“光谱数据库”在本文中可互换地使用。
技术人员可使用任何公开可用的光谱数据作为参考光谱数据。有用的资料库的实例为：LipidMaps、LipidBlast和LipidXplorer，其细节提供于以下出版物中：“LipidBlast-用于脂质识别的计算机模拟串联质谱数据库(LipidBlast-in-silico tandem massspectrometry database for lipid identification)”,Kind等人,《自然方法(NatMethods.)》2013年8月；10(8):755-758；“LipidXplorer：用于同感跨平台脂类组学的软件(LipidXplorer:A Software for Consensual Cross-Platform Lipidomics)”,Herzog等人《公共科学图书馆·综合(PLoS ONE)》7(1):e29851；和“脂质分类、结构和工具(Lipidclassification,structures and tools)”,Fahy等人《生物化学与生物物理学报(BBA)-脂质分子与细胞生物学(Biochimica et Biophysica Acta(BBA)-Molecular and CellBiology of Lipids)》,第1811卷,第11期,2011年11月,第637-647页,脂类组学和成像质谱法(Lipidomics and Imaging Mass Spectrometry)，也参见http://www.lipidmaps.org/。
替代地或另外，技术人员可如下构筑光谱库：通过从一个或多个样本获得光谱数据，所述样本可任选地在微生物的情况下包括典型培养株和/或临床和/或环境微生物分离株；在细胞或组织的情况下，样本可任选地包括细胞系、细胞培养物、组织样本等；在化合物的情况下，样本可任选地购买或合成。
典型培养株和细胞系可任选地获自菌种保藏，如美国菌种保藏中心(AmericanType Culture Collection；ATCC)(美国弗吉尼亚州20110马纳萨斯10801大学大街(10801University Boulevard,Manassas,VA 20110 USA))。
本发明人使用超过1500种微生物菌株来产生光谱库，所述菌株包括来自ATCC的临床分离株和典型培养株，包含约95个属和约260个种的细菌和真菌。为了加快光谱库的产生，本发明人安装高通量培养、自动化菌落成像、菌落挑选和REIMS分析。
本发明人也已使用组织和/或细胞系产生光谱库，其细节提供于本文中的其它地方，包括实例中。
从微生物、细胞系和/或组织产生光谱库可任选地与另一分析组合，例如系统分类和/或组织学，例如基于本文中的其它地方论述的其它分析工具中的任一种。举例来说，工具可为DNA分析。这可涉及DNA定序，任选地前面是使用例如PCR的DNA分离和/或扩增。对于细菌，16S rRNA基因的全部或一部分的定序尤其适合，而对于真菌，内转录间隔区(internal transcribed spacer；ITS)的全部或一部分的定序尤其适合。
分析样本光谱
分析光谱数据的步骤可包含分析一个或多个样本光谱以便对气溶胶、烟雾或蒸汽样本进行分类。
分析一个或多个样本光谱以对气溶胶、烟雾或蒸汽样本进行分类可包含一个或多个样本光谱的无监督分析(例如进行维数约简)和/或一个或多个样本光谱的有监督分析(例如进行分类)。
分析一个或多个样本光谱可包含无监督分析(例如进行维数约简)，接着为有监督分析(例如进行分类)。
分析一个或多个样本光谱可如本文中的其它地方所论述地进行。
下表给出旨在属于本发明的范围内的分析技术的列表：
Figure BDA0002938991580000851
Figure BDA0002938991580000861
上述分析方法也可以组合使用，如PCA-LDA、PCA-MMC、PLS-LDA等。
分析样本光谱可包括针对维数约简的无监督分析，接着为针对分类的有监督分析。
现在将通过举例更详细地描述多种不同分析技术。
多变量分析-开发分类模型
现将通过举例来描述使用多个参考样本光谱的多变量分析构建分类模型的方法。
图15示出了使用多变量分析构建分类模型的方法1500。在此实例中，所述方法包含获得参考样本光谱的多个强度值集的步骤1502。方法接着包含无监督主分量分析(PCA)的步骤1504，接着为有监督线性判别分析(LDA)的步骤1506。这种方法在本文中可被称作PCA-LDA。可使用其它多变量分析方法，例如PCA-MMC。接着在步骤1508中将PCA-LDA模型输出到例如存储器。
多变量分析(如这种多变量分析)可提供一种允许利用获自气溶胶、烟雾或蒸汽样本的一个或多个样本光谱对气溶胶、烟雾或蒸汽样本进行分类的分类模型。现在将参考简单实例更详细地描述多变量分析。
图16展示一组从两类已知参考样本获得的参考样本光谱。所述类别可以是本文所述的目标类别中的任一种或多种。然而，为了简单起见，在此实例中，两种类别将被称作左侧类别和右侧类别。
参考样本光谱中的每一个已作预处理，以便针对所述参考样本光谱中的相应质荷比得到一组的三个参考峰值强度值。虽然仅展示了三个参考峰值强度值，但应了解，可针对每一个参考样本光谱中的质荷比的相应数目来推导出更多个参考峰值强度值(例如约100个参考峰值强度值)。在其它实施例中，参考峰值强度值可对应于：质量；质荷比；离子迁移率(漂移时间)；和/或操作参数。
图17示出了一种多变量空间，其具有根据强度轴定义的三个维度。维度或强度轴各自对应于特定质荷比的峰值强度。同样应了解，多变量空间中可存在更多个维度或强度轴(例如约100个维度或强度轴)。多变量空间包含多个参考点，其中每个参考点对应于一个参考样本光谱，即每个参考样本光谱的峰值强度值向多变量空间中的参考点提供坐标。
这组参考样本光谱可以用参考矩阵D表示，其具有与相应参考样本光谱相关的行、与相应质荷比相关的列，且矩阵元素是相应参考样本光谱的相应质荷比的峰值强度值。
在许多情况下，多变量空间和矩阵D中的大量维度能够使得难以将参考样本光谱分组到类别中。为了计算PCA模型，可以相应地对矩阵D进行PCA，所述PCA模型界定了根据主分量轴定义的一个或多个维度数目减少的PCA空间。所述主分量可被选择为包括或“解释”矩阵D的最大方差且累积地解释矩阵D的方差阈值量的那些主分量。
图18示出了在PCA模型中，累积方差可如何随着主分量的数目n而增加。可根据需要来选择方差的阈值量。
可使用非线性迭代偏最小二乘法(NIPALS)算法或奇异值分解法，根据矩阵D计算PCA模型，其详情已为技术人员所知且因此在本文中不再详述。可使用PCA模型的其它计算方法。
所得PCA模型可由PCA得分矩阵S和PCA载荷矩阵L定义。PCA也可产生错误矩阵E，错误矩阵E含有不能通过所述PCA模型解释的方差。D、S、L和E之间的关系可为：
D＝SLT+E (1)
图19示出了图16和17的参考样本光谱的所得PCA空间。在此实例中，所述PCA模型具有两个主分量PC0和PC1，且因此所述PCA空间具有由两个主分量轴定义的两个维度。然而，根据需要，PCA模型中可包括更小或更大数目的主分量。通常所需的主分量的数目是至少一个，低于多变量空间中的维度数目。
PCA空间包含多个变换参考点或PCA分数，其中每个变换参考点或PCA分数对应于图16的参考样本光谱且因此对应于图17的参考点。
如图19中所示，PCA空间维度的减少使得将参考样本光谱分成两类变得更容易。在这个阶段，还可从分类模型识别和去除任何离群值。
然后可以在PCA空间中进一步进行有监督多变量分析，如多类别LDA或最大边缘准则(MMC)，以便定义类别并且任选地进一步减少维度。
如技术人员应了解，多类别LDA试图使类别之间的方差与类别内的方差的比率最大化(即，以便使最紧凑的类别之间的可能距离尽可能最大)。LDA的详情已为技术人员所知并因此将不在本文中详述。
所得PCA-LDA模型可通过变换矩阵U来定义，所述变换矩阵U可通过求解广义特征值问题从PCA分数矩阵S和类别赋值针对其中所含的每一个变换光谱来推导。
然后可通过以下得到分数S从原始PCA空间向新的LDA空间的变换：
Z＝SU (2)
其中矩阵Z含有变换成LDA空间的得分。
图20示出了具有单个维度或轴的PCA-LDA空间，其中LDA在图19的PCA空间中进行。如图20所示，LDA空间包括多个其它变换参考点或PCA-LDA分数，每个其它变换参考点对应于图19的变换参考点或PCA分数。
在此实例中，PCA-LDA空间维度的进一步减少使得甚至更容易将参考样本光谱分组到两个类别中。PCA-LDA模型中的每个类别可通过其在PCA-LDA空间中变换的类别平均值和协方差矩阵或一个或多个超平面(包括点、线、平面或更高阶超平面)或超曲面或沃罗诺伊单元(Voronoi cell)来定义。
可将PCA载荷矩阵L、LDA矩阵U和变换后的类别平均值和协方差矩阵或超平面或超曲面或沃罗诺伊单元输出到数据库中，供随后用于对气溶胶、烟雾或蒸汽样本进行分类。
类别g的LDA空间中的变换后的协方差矩阵V'g可如下给出：
V'g＝UTVgU (3)
其中Vg是PCA空间中的类别协方差矩阵。
类别g的变换后的类别平均位置zg可如下给出：
sgU＝zg (4)
其中sg是PCA空间中的类别平均位置。
多变量分析-使用分类模型
现在将通过举例来描述使用分类模型对气溶胶、烟雾或蒸汽样本进行分类的方法。
图21示出了一种使用分类模型的方法2100。在此实例中，所述方法包含获得样本光谱的一组强度值的步骤2102。所述方法接着包含将样本光谱的这组强度值投影到PCA-LDA模型空间中的步骤2104。可使用其它分类模型空间，如PCA-MMC。然后在步骤2106基于投影位置对样本光谱进行分类，且接着在步骤2108中输出所述分类。
气溶胶、烟雾或蒸汽样本的分类现在将参考上述简单PCA-LDA模型更详细地描述。
图22示出了从未知的气溶胶、烟雾或蒸汽样本获得的样本光谱。样本光谱已经预处理，以便针对相应质荷比推导出一组的三个样本峰值强度值。如上文所提及，虽然仅展示了三个样本峰值强度值，但是应了解，可以对于样本光谱的更多的相应质荷比推导出更多的样本峰值强度值(例如约100个样本峰值强度值)。此外，如上所述，在其它实施例中，样本峰值强度值可以对应于：质量；质荷比；离子迁移率(漂移时间)；和/或操作参数。
样本光谱可由样本向量dx表示，其中向量元素是相应质荷比的峰值强度值。样本光谱的变换PCA向量sX可如下获得：
dxL＝sx (5)
接着可如下获得样本光谱的变换PCA-LDA向量zX：
sxU＝zx (6)
图23再次示出了图20的PCA-LDA空间。然而，图23的PCA-LDA空间进一步包含从图22的样本光谱的峰值强度值导出的对应于变换PCA-LDA向量zX的投影样本点。
在此实例中，投影样本点处于涉及右侧类别的类别之间的超平面的一侧，且因此，气溶胶、烟雾或蒸汽样本可以归类为属于右侧类别。
或者，可以在LDA空间中使用距类别中心的马氏距离(Mahalanobis distance)，其中点zx距类别中心g的所述马氏距离可以通过下式的平方根得到：
(zx-zg)T(V'g)-1(zx-zg) (8)
且可将数据向量dx指配给此距离最小的类别。
另外，通过将每个类别当成多变量高斯(multivariate Gaussian)，可计算出数据向量成为每个类别的成员的概率。
基于库的分析-开发分类库
现在将通过举例来描述一种使用多个输入参考样本光谱构建分类库的方法。
图24示出了构建分类库的方法2400。在此实例中，所述方法包含获得多个输入参考样本光谱的步骤2402和根据每个样本类别的多个输入参考样本光谱推导出元数据的步骤2404。所述方法然后包含将每个样本类别的元数据作为单独的库条目存储的步骤2406。然后在步骤2408中，将分类库输出到例如电子存储器。
分类库(如这种分类库)允许使用一个或多个获自气溶胶、烟雾或蒸汽样本的样本光谱对气溶胶、烟雾或蒸汽样本进行分类。现在将参考实例更详细地描述基于库的分析。
在此实例中，根据代表一种类别的多个经预处理的参考样本光谱来创建分类库的每个条目。在此实例中，根据以下程序对一种类别的参考样本光谱进行预处理：
首先，执行再分库方法。在此实施例中，将数据置于具有横坐标的对数网格上再取样：
Figure BDA0002938991580000901
其中Nchan为经选择的值并且
Figure BDA0002938991580000902
指代x以下的最接近的整数。在一个实施例中，Nchan为212或4096。
接着执行背景减除方法。在此实施例中，然后构建具有k个结点的三次样条，使得每一对结点之间数据的p％位于曲线下方。接着从数据中减去这个曲线。在一个实例中，k为32。在一个实例中，p为5。然后从每个强度减去对应于强度减除数据的q％分位数的恒定值。保留正值和负值。在一个实例中，q为45。
接着执行标准化方法。在此实施例中，数据经标准化而具有平均值
Figure BDA0002938991580000903
在一个实例中，
Figure BDA0002938991580000904
库中的条目于是由针对光谱中的Nchan个点中的每一个的呈以下形式的元数据组成：中值光谱值μi和偏离值Di。
第i个通道的似然度如下得出：
Figure BDA0002938991580000905
其中1/2≤C<∞且其中Γ(C)为γ函数。
上述等式是广义柯西分布(generalised Cauchy distribution)，C＝1时，其简化成标准柯西分布且在C→∞时变为高斯(正态)分布。参数Di控制分布宽度(在高斯极限中，Di＝σi仅为标准差)而全局值C控制尾部大小。
在一个实例中，C为3/2，其位于柯西分布与高斯分布之间，以致似然度变成：
Figure BDA0002938991580000906
对于每一个库条目来说，参数μi设定成参考样本输入光谱的第i个通道中的一串值的中值，而偏差Di设为这些值的四分位区间除以√2。这种选择能够确保第i个通道的似然度与输入数据具有相同的四分位区间，其中分位数用于在某种程度上防止了离群数据。
基于库的分析-使用分类库
现在将通过举例来描述使用分类库对气溶胶、烟雾或蒸汽样本进行分类的方法。
图25描绘了一种使用分类库的方法2500。在此实例中，所述方法包括获得一组的多个样本光谱的步骤2502。所述方法然后包含利用对应于分类库中的类别条目的元数据计算每个样本类别的这组多个样本光谱的概率或分类分数的步骤2504。接着在步骤2506对样本光谱进行分类，且接着在步骤2508输出分类。
现在将参考上述分类库更详细地描述气溶胶、烟雾或蒸汽样本的分类。
在此实例中，未知的样本光谱y是一组的多个样本光谱的中值光谱。采用中值光谱y可防止各通道出现离群数据。
鉴于库条目s的输入数据的似然性Ls接着通过以下得出：
Figure BDA0002938991580000911
其中μi和Di分别是通道i的库中值和偏差值。似然性Ls可按照对数似然性计算。
似然性Ls接着相对于所有候选类别′s′标准化以得到概率，假设经所述类别的均一先验概率。类别
Figure BDA0002938991580000914
的所得概率通过以下得出：
Figure BDA0002938991580000912
指数(1/F)可软化原本可能过于确定的概率。在一个实例中，F＝100。这些概率可用百分比表示，例如在用户界面中。
或者，RMS分类分数Rs可使用相同的中值样本值和库的推导值计算：
Figure BDA0002938991580000913
同样，分数Rs经所有候选类别′s′标准化。
气溶胶、烟雾或蒸汽样本然后可以归类为属于具有最高概率和/或最高RMS分类分数的类别。
其它分析工具
本发明的方法中的任一种可任选地包括使用一种或多种其它分析工具的步骤。此类工具可例如选自微观镜检查；核酸分析，例如使用限制酶、杂交、聚合酶链反应(polymerase chain reaction；PCR)扩增和/或定序；和/或测试抗原。此类工具为所属领域中众所周知的，但简要细节提供于下文。
标本可在无任何额外辅助，如显微镜的情况下目检。
显微镜检查可例如任选地为光学显微术和/或电子显微术。
核酸分析可任选地包含分离和纯化DNA和/或RNA。
通过PCR扩增食物核酸分析可例如任选地包含扩增适合基因的的全部或一部分。举例来说，在微生物的情况下，基因可为细菌性16S rRNA基因，且可使用通用和/或物种特异性引物。可任选地替代或另外分析的适合的微生物基因的其它实例包括例如微生物物种特异性基因或毒性基因，例如志贺毒素(stx)、紧密粘附素(eae)、鞭毛鞘H-抗原基因fliC-fliA、hsp65、rpoB和/或recA。对于真菌，内转录间隔区(ITS)的的全部或一部分的PCR扩增尤其适合。当分析人类或动物细胞时，PCR可例如用于扩增疾病特异性和/或组织特异性基因。
任选地，PCR可为实时PCR或定量PCR。任选地，逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)可用于分析RNA表达。
通过限制酶的核酸分析可例如任选地包含限制性片段长度多态性(restriction-fragment length polymorphism；RFLP)分析。RFLP为利用同源DNA序列的长度变化的技术。RFLP分析可包含限制性消化，即用如BamHI、HindIII或EcoRI的适合限制酶培育DNA。每个限制酶可辨识和切割特定短核酸序列。所得DNA片段可接着通过长度，例如通过琼脂糖凝胶电泳分离。凝胶中的DNA片段可任选地例如用溴化乙锭染色，且可测定不同长度的片段的图案。
任选地，DNA片段可通过DNA印迹程序转移到膜。膜可接着暴露于标记的DNA探针以允许出现杂交。标记可例如为或包含放射性同位素或地高辛(DIG)。可接着洗掉任何未杂交探针。可接着检测标记且可测定杂交到经标记探针的片段的图案。
定序可例如任选地双脱氧或链终止方法。在此方法中，DNA可用作模板来产生一组彼此的长度相差单个碱基的片段。片段可接着通过尺寸分离，且可识别末端处的碱基，以重新产生DNA的原始序列。
杂交分析可例如任选地包括将一个或多个来自第一细胞或微生物的所选DNA片段、基因或全基因组DNA以DNA-DNA方式杂交到经标记DNA探针以测定第一细胞或微生物与已知或比较器细胞或微生物之间的基因相似性。杂交分析可例如包含通过如上文所述的DNA印迹程序、标记和检测将DNA转移到膜。
核酸分析可任选地包含例如变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gelelectrophoresis；DGGE)和/或温度梯度凝胶电泳(temperature gradient gelelectrophoresis；TGGE)。
细胞或微生物的脂肪酸剖析可例如任选地使用气相色谱-火焰电离检测器(GC-FID)或高效液相色谱(high performance liquid chromatography；HPLC)进行。
就微生物菌落形态而言，可例如任选地检查以下中的一种或多种：尺寸；整体菌落形状，其可例如为环状、不规则或根状；菌落边缘，其可例如为平滑、丝状或波状；高程，其可例如为平面、升高、凸状或漏斗状；表面，其可例如为起皱、粗糙、蜡质或反光的；不透明度，其可例如为透明、半透明或不透明；色素沉着；颜色，其可例如为红色、黄色或白色；和/或水溶性。
就个别微生物的形态而言，这可例如任选地测定为球菌(球形)、芽孢杆菌(条形)、螺旋形(扭转)或多形的。球菌可任选地为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八联球菌或葡萄球菌。杆菌可任选地为单芽孢杆菌、双杆菌、链杆菌或球杆菌。螺旋菌可任选地为弧菌、螺旋状菌或螺旋体。
就哺乳动物细胞的形态而言，这可例如任选地测定为成纤维细胞、上皮样、成淋巴细胞样和/或神经元，具有或不具有轴突。
养分需求的基于培养物的筛选可任选地包含将细胞或微生物接种到一种或多种不同生长培养基，如不同选择性培养基之上或之中，和观测在哪个里面/上面出现培养基细胞或微生物生长，和不同培养基之间的生长差异程度。
抗微生物敏感性的基于培养物的筛选可任选地包含将微生物接种到一种或多种不同生长培养基上，其可例如通过将微生物划线或平铺到含有适合的养分琼脂的皮氏培养皿上而进行。可接着添加抗微生物剂，其可例如通过将浸渍有抗微生物的滤纸盘置于生长培养基上而进行。各自含有不同抗微生物剂的若干个盘可添加到单一皮氏培养皿上。可接着作出关于是否在盘中的任一个周围出现生长抑制区的判定，且如果是，此区的大小是多少。
免疫组织化学分析可包含使细胞与一种或多种标记试剂，如抗体接触。因此，可任选地通过使用特定抗体测试尤其在细胞或微生物的细胞表面上的特定抗原的存在。抗原的测试还可被称作血清分型。抗体可为多克隆或单克隆的。如果抗体对特定细胞类型具有特异性，那么可评估所述类型的细胞的数目。测试可任选地包含仅检测存在或不存在凝集，即形成细胞/微生物与抗体的复合物。替代地或另外，抗体可经标记且分析可涉及例如酶联免疫吸附分析(“ELISA”)和/或荧光激活细胞分选术(“FACS”)。
抗体可任选地选自例如CD3或CD8抗体。
流动式细胞测量术可任选地用于分析样本或标本中的细胞或微生物的特性，例如细胞/微生物的数目、活细胞/微生物的百分比、细胞/微生物尺寸、细胞/微生物形状和/或细胞/微生物表面上的特定抗原的存在。
西方墨点法杂交可任选地用于分析蛋白质和/或肽。
任选地，可任选地使用阵列格式进行经标记探针原位杂交为组织、微生物和/或细胞。方法可为荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization；FISH)，其可例如用于分析染色体异常和/或绘制基因。
分析衍生自细胞群体的培养基
任选地，可分析衍生自细胞群体的培养基。因此，提供一种使用质谱法和/或离子迁移谱法的分析方法，其包含：
(a)使用第一装置来从衍生自体外或离体细胞群体的目标培养基产生烟雾、气溶胶或蒸汽；
(b)质量分析和/或离子迁移率分析所述烟雾、气溶胶或蒸汽，或由此衍生的离子，以获得光谱数据；和
(c)分析所述光谱数据以识别和/或表征一种或多种存在于所述目标培养基中的化合物。
此类方法可例如提供关于存在于培养基中的化合物的信息，其可任选地进而提供关于衍生培养基的细胞群体的信息。关于细胞群体和其分析在本文提供的信息中的任一种加以必要修正便适用于分析衍生自细胞群体的培养基的方法。
使用快速蒸发电离质谱测定的NCI-60细胞系组的猎枪脂质组学表征
对于旨在探索基于REIMS的组织识别的分子背景的基本研究建立方法背景。此外，也获得关于NCI-60细胞系集合的全面猎枪脂质组学数据。
根据一个实施例，快速蒸发电离质谱测定(REIMS)可应用于癌细胞系的猎枪脂质组学指纹识别。与实验流程的各种实施例和细节相关的实验数据呈现于下文。
根据一个实施例，对于一组的三种不同细胞系评估光谱再现性。
NCI-60细胞系组接着经受REIMS分析且对所得数据集研究其来源的不同组织类型的区别和与公开可用的基因和蛋白质表达谱的相关性。识别REIMS光谱特征与基因表达谱之间的显著相关性且例示于fads2和ugcg基因的情况下。
REIMS为研究细胞系的有吸引力的方法，因为其涉及几秒范围内的最小样本制备和分析时间。
细胞系培养
细胞是在RPMI 1640培养基中培养，支原体研究中的HEK和HeLa细胞除外，所述细胞是在吉毕科(Gibco)DMEM培养基(茵维特罗根(Invitrogen)，美国加利福尼亚州卡尔斯巴德(Carlsbad,CA,USA))中培养。在所有情况下，培养基补充有10％(v/v)胎牛血清和2mM谷氨酰胺、100U/ml青霉素和100mg/mL链霉素(茵维特罗根-吉毕科，美国加利福尼亚州卡尔斯巴德)细胞在75cm2组织培养烧瓶中在37℃下在加湿的37℃、5％二氧化碳氛围的条件下培育。细胞系使用MycoAlertTM支原体检测试剂盒(龙沙基团有限公司(Lonza Group Ltd)，瑞士巴塞尔(Basel Switzerland))关于支原体污染进行定期筛选。在75cm2组织培养烧瓶中的80％-90％汇合下，细胞用磷酸盐缓冲盐水(PBS，pH：7.2)溶液冲洗，且使用0.1％胰蛋白酶/EDTA脱离10分钟。胰蛋白酶随后用过量培养基(RPMI)中和。细胞悬浮液在250×g下离心五分钟。在离心之后，细胞再悬浮于10mL PBS中且在其中洗涤两次。第三次洗涤在仅具有1mL PBS的微量离心管中进行。细胞团在-80℃下冷冻和储存直到另外的分析。
支原体感染和治疗
支原体感染的HEK和HeLa细胞系用25μg/mL PlasmocinTM支原体去除试剂(InvivoGen，美国加利福尼亚州圣地亚哥(San Diego,CA,USA))处理14天。
REIMS分析
对于REIMS分析，呈钳子形式的两个手持式电极用作取样探针(灌溉双极钳，获自Erbe Elektromedizin,Tübingen,Germany)。Valleylab Force EZc电控电刀(Covidien,Dublin,Ireland))在60W功率设定下以双极模式用作射频交流电电源(470kHz，正弦)。大致1.5m长的1/8英寸外径、1/16英寸内径PTFE管(Fluidflon PTFE管；LIQUID-scan GmbHCo.KG,überlingen,Germany)用于连接双极钳的嵌入式流体输送管线与质谱仪的入口毛细管。质谱仪的固有真空系统用于抽吸在分析期间产生的含分析物的气溶胶。此设置显示于图1A-1C中。
如图1A-1C中所示，样本可以细胞团101的形式提供于微量离心管中。取样探针102可用于对细胞团101样本。取样探针102可通过RF电源103供能。向取样探针102施加RF电压导致产生气溶胶，所述气溶胶通过传输管104传输到质谱仪的入口105。
使用的特定仪器设定在下表中给出：
Figure BDA0002938991580000951
Figure BDA0002938991580000961
在无其它样本预处理步骤的情况下直接对解冻的细胞团进行细胞系生物质的质谱分析。在钳子的端部之间取用0.1-1.5mg的细胞生物质且随后使两个电极极为接近(即在钳子的端部之间夹住生物质)。RF电源使用脚踏开关触发。细胞系生物质由于其非零阻抗而快速加热且产生含有分析物的带电分子种的气溶胶且直接转移至质谱仪中。对于每个细胞系记录多个技术复本。
数据分析
原始质谱文件使用MSConvert工具(ProteoWizard 3.0.4043程序组的一部分)转化成mzML格式且随后以imzML格式输入至MATLAB(Mathworks,Natick,MA；http://www.mathworks.co.uk/)中用于数据预处理。所有REIMS光谱线性地内插到0.01Da的常用取样间隔。递归逐段峰对准接着用于跨越光谱曲线在峰位置去除小质量位移。经对准的数据经受总离子计数(total ion count；TIC)数据标准化和基于对数的变换。在Matlab或RStudio(美国马萨诸塞州波士顿(Boston,MA,USA)，也参见www.r-project.com)中进行模式识别分析和可视化。m/z 150-1000的质量范围用于数据分析。对于自我同一性实验，数据集经过滤以保留减小组的m/z值：如果基于克鲁斯卡尔-沃利斯测试(Kruskal-Wallistest)，可用样本之间的差在α＝0.01阈值水平处显著不同，那么保留m/z值。
基于精确质量测量(质量偏差<3ppm)和MS/MS裂解图案识别质谱中的离子种类。
光谱含量
光谱含量包含以负离子模式经历电离的脂肪酸和所有甘油磷脂物质，包括磷脂酸(PA)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰肌醇(PI)，其与对块状组织样本进行的更早REIMS研究一致。所有观测的离子显示单一负电荷，绝大部分通过形成准分子[M-H]-离子。另外，在PE的情况下观测到[M-NH3-H]-。各种神经酰胺、糖基化神经酰胺、二甘油酯和三酸甘油酯物质检测为[M+Cl]-离子。
再现性数据集
对于每个交叉验证运行，具有预定数目的主分量(PC)的训练数据集的主分量分析(PCA)变换以R计算且使用3最近邻(3-NN)方法计算每个测试样本的预测分数。如下选择‘再现性集’中的训练数据：对于每个测量天数，如果样本获自至少两个不同生物复本(即A1-3)，那么具有界定传代数(p)和烧瓶数(A/B)的细胞系作为训练数据的一部分(例如HeLap4A)。来自三个细胞系中的每一个的此类集经随机组合以产生平衡的训练数据，其中每个细胞系由类似样本数表示。所有其余的样本构成测试集。
图2显示用于评估REIMS光谱再现性的实验流程。确切地说，显示烧瓶A和B。
所有其余的样本构成测试集。所得交叉验证结果可见于下表中。
下表显示基于包含首先4个主分量且使用3最近邻作为分类器的PCA模型的SNB-19、HeLa和MES-SA细胞系的交叉验证结果：
Figure BDA0002938991580000971
基于如本文中的其它地方所描述的训练集创造的PCA模型进行交叉验证。遵循此程序，产生三个不同训练集且经受PCA分析。这些训练集包含25-28个之间的取样点，其表示总样本点(n＝203)的<15％。训练集的组成和对应交叉验证结果显示于上表中。一致地，交叉验证结果对于SNB-19样本显示≥98％正确分类，仅在第三训练集的情况下观测到单一错分类，这尝试性地与MES-SA(n＝12)和SNB-19(n＝7)的不等样本大小相关。已知不等样本大小导致PCA计算朝向较大样本子集的偏移，这解释SNB-19细胞作为MES-SA的错分类。
NCI-60细胞系组的光谱再现性
下表显示存在于NCI-60细胞系组中的不同细胞系和使用的复本的对应数目。
Figure BDA0002938991580000972
Figure BDA0002938991580000981
Figure BDA0002938991580000991
在58个用于本研究的细胞系中的六个中分析生物复本。为了评估REIMS光谱图案对于个别细胞系的特异性，如下进行交叉验证：通过从PCA模型构建方法省略一个复本，且接着将其投影到所得数据空间中且基于每个数据点的3最近邻对数据点进行分类。
图3显示NCI-60细胞系组，m/z 150-1000的PCA曲线，其中复本经突出显示。
下表显示图3中示出的PCA模型的交叉验证结果的结果。如上文所述地进行交叉验证，每次省去一整个生物复本。对于白血病K562、黑色素瘤MDA-MB-231和MDA-MB-435细胞系获得良好识别结果(100％)。CNS SF295的一个复本经正确分类。但是，第二个仅在50％的数据点的情况下正确地分配。错分类的样本全部错误地分配为SNB-19，另一CNS细胞系。对于IGROV-1情况同样如此，其中错分类的复本属于OVCAR-8，另一卵巢癌细胞系。在小样本数目的情况下，正确分类变得更困难，但仍正确地预测大部分的HT-29样本的细胞标识。
总体而言，良好预测结果进一步支持REIMS光谱概况可用于对人类细胞系样本进行表征和分类。
NCI-60数据集中的复本的交叉验证结果
在一些细胞系的情况下，已测量两个生物复本。对于这些细胞系，逐个地保留两个复本且用来自所有其它作为训练集的细胞系的样本补充。另一生物复本构成测试集。
下表显示基于包含首先10个主分量的整个NCI-60数据集的PCA模型的复制NCI-60细胞系的交叉验证结果。3最近邻作为分类器：
Figure BDA0002938991580000992
Figure BDA0002938991580001001
与基因表达数据的相关性
NCI-60细胞系组的基因表达获自CellMiner在线数据查询工具。对于每个可用的基因和经过滤m/z值，跨越细胞系的基因表达和分库信号强度使用皮尔逊相关系数以1000个迭代相关联。自举相关性值定义为1000个迭代的较低95％信赖区间水平，产生总共26065(基因)×17878(经过滤m/z)＝465990070个值。
自举相关性分析
对于具有足够方差的每个可用的基因和分库m/z值，计算自举相关系数，产生总共26065×5452＝142106380个相关性值。在每个基因-m/z值对的情况下，跨越58个细胞系的基因表达和分库信号强度使用皮尔逊相关系数以1000个迭代相关联。自举相关性值定义为1000个迭代的较低95％信赖区间水平。
细胞系与块状癌症组织光谱的比较
图4显示细胞系与块状癌症组织光谱的比较结果，指示发现在块状癌组织或癌细胞系中显著增加的质荷比值。
REIMS光谱数据与蛋白质表达数据的相关性
蛋白质表达数据获自Technische
Figure BDA0002938991580001002
München,Germany(Gholami等人,见上文)的在线资源。fads2基因编码脂肪酸去饱和酶2蛋白。但是，对于这种蛋白质，数据仅在NCI-60细胞系组的29个成员的情况下可用。
为了评估基因和蛋白质表达的数据一致性，将两者标绘为磷脂物质PE(38:3)和PE(38:3)/PE(38:2)的比率的函数。
图5A显示磷脂物质PE(38:3)/PE(38:2)峰值强度比率且图5B显示PE(38:3)峰值强度作为fads2蛋白质表达的函数。
糖基化脂质与ugcg基因的相关性
记录设定于m/z＝842-846的峰的裂解光谱，其使用具有设定于35eV的碰撞能量的Waters Xevo G2-XS Q-ToF(RTM)仪器记录。裂解光谱显示类似特性且因此显示类似结构主链。观测的主要片段是由于HCl(Δm＝36Da)的损失和己糖部分HCl(Δm＝198Da)的损失。作为主要裂解路径的己糖部分的损失与如关于对应[M-H]-离子的脂质图谱处发现的参考标准的光谱非常一致。不可在糖基化于半乳糖化神经酰胺之间分化。
安全性考虑因素
为了避免源自气溶胶化癌细胞的任何负面健康影响，分析部位封闭到装备有UV光源和HEPA过滤器的II级安全水平手套箱隔室中。
REIMS光谱概况的稳固性
为了显示REIMS光谱图为可再现的且对不同人类癌细胞系之间的分化具有特异性，在经设计以测试光谱再现性的实验中分析三种不同细胞系(HeLa-宫颈腺癌、MES-SA-子宫肉瘤和SNB-19-胶质母细胞瘤)。
实验流程解释通过不同培养批次或传代数引入的差异和通过多次测量引入的分析差异。参看图2。
经三个分析天数随机分析复本以评估基于REIMS的脂质剖析方法的分析差异和稳固性。另外，研究冻融循环对光谱差异的影响且发现不显著。
三种细胞系的原始REIMS质谱概况显示显著类似性，如从图6A显而易见。主要光谱含量主要包含甘油磷脂型膜脂质组分，如磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酸(PA)和磷脂酰丝氨酸(PS)以及其它包括神经酰胺和糖基化神经酰胺物质的复合脂质。所有观测的离子显示单一负电荷，绝大部分通过形成准分子[M-H]-离子。另外，在PE的情况下观测到[M-NH3-H]-。鞘脂物质检测为[M+Cl]-离子。
对于面向临床的应用，REIMS光谱概况很大程度上使用有监督多变量统计分析，如线性判别分析(LDA)来探究各种组织类型或健康和患病组织的分化而分析。
在下文呈现的实验结果中，分析限于探索性无监督分析方法以确认REIMS概况会对应于细胞系标识而可再现地丛集至不同组中。
REIMS概况的PCA界定对应于三个细胞系的三个丛集，如图6B所示。SNB-19细胞沿第一主分量明显地与HeLa和MES-SA细胞分化。第二和第三主分量使得HeLa和MES-SA细胞系彼此完全分离。对于HeLa和SNB-19观测到由传代数所致的沿第二主分量的略微分离，但是，发现分析和生物学差异相比于细胞系的固有光谱差异较小。这些结果表明尽管存在预期生物学和分析差异，获自细胞系团块的REIMS光谱概况显示足以表征和区分人类癌细胞系的再现性和特异性。
NCI-60细胞系组的REIMS概况
在确认REIMS光谱图案能够区分三种癌细胞系后，由60种人类不同癌细胞系组成的整个NCI-60组经剖绘。基于培养之后可用的生物质的量，对于每个细胞系作出4到15个个别测量点。也包括若干个生物复本(详细样本集在上表中给出)。
经过滤样本平均值的如图7所示的分层聚类分析和主分量分析(如图3所示)指示60个细胞通过独特REIMS概况来表征。
如由聚类分析(图7)或上表中给出的交叉验证结果指示，生物复本示出预期的相似性等级。
剖绘研究显示MDA-MB-435细胞比其它乳房肿瘤系更密切地类似于黑色素瘤细胞系(罗斯(Ross),《自然遗传学(Nat Genet)》2000)。
与基因表达、SNP和核型分析一致，REIMS概况也确认MDA-MB-435和M14具有相同起源(图7，箭头)。
核型分析也已发现NCI-ADR-RES事实上是OVCAR-8的耐药性衍生物。
如图7所示，这些细胞系(通过箭头指示)也基于其REIMS概况显示密切相似性。综合起来，这些结果确认REIMS概况与癌细胞系的生物标识密切相关。
发现NCI-60组的基因和蛋白质表达模式与组织类型相关，而代谢体学签名不在组织来源之间分化。
细胞系基于其REIMS脂质概况的群聚示出大部分组织类型内的广泛异质性，黑色素瘤样本除外(图7)。
NCI60组的REIMS概况随后相比于使用相同实验设定分析的卵巢和结肠腺癌的块状癌症样本。所得数据集的PCA曲线在图8中示出且展现沿第一主分量的细胞系与块状组织标本之间的显著差异，表明其膜脂质组成的强烈差异。可对于细胞系和组织标本两者观测到根据来源的组织类型的试验性分离，但在后者中更显著。仅少量组织标本(n＝4)在卵巢肿瘤的情况下可用，但基于前述研究，可对于较大样本集预期分离功率的显著增加。尽管如此，分离的方向在两种情况下类似，指示类似的脂质组学差异。
卵巢和结肠癌组织以及细胞系样本的代表性光谱概况显示于图9A-9D中。
图9A显示块状卵巢癌组织的质谱概况，图9B显示卵巢癌细胞系OVCAR-3的对应质谱概况，图9C显示块状结肠直肠癌组织的质谱概况且图9D显示结肠癌细胞系HCT-15的质谱概况。
块状组织样本(参考体外培养的细胞系)显示较大量的长链磷脂酰肌醇，如m/z885.55处的PI(38:4)。在某些磷脂酰乙醇胺的情况下观测到类似趋势。举例来说，在对应于PE(40:6)-PE(40:4)物质的m/z 790-794的质量范围内或分别对应于PE(38:4)和PE(38:3)的m/z 766.54和768.55处存在的那些质量中检测到峰。另一方面，发现对应于PA(32:1)的m/z 645.45在细胞系中呈显著较高比例。
脂质组成的特征性差异可能是由于培养基的均一脂质含量，其不复制依赖于饮食和肝脏合成脂质以及重新脂质合成的实际肿瘤的复杂脂质来源(关于与细胞系和块状肿瘤相关的相异的光谱特征的统计分析，参见图8)。
与基因表达数据的相关性
发现相比于匹配临床样本，建立自不同组织的细胞彼此更类似。细胞系作为临床肿瘤的替代物的限制为众所周知的，但NCI-60组的优势为基于细胞暴露于大量药物和其它化合物的丰富药理学数据。NCI-60比任何其它细胞系集更广泛地表征。全局模式的关系已产生有价值的生物洞察且显示抗癌化合物的目标和作用机制。
REIMS和基因表达谱的可供使用性使得能够识别NCI-60细胞系中的脂质组和转录组特征的关系。
为了识别脂质-基因相关性，REIMS数据集与通过CellMiner联网查询工具获得的基因表达数据相关。使用穷举策略，每个分库m/z强度的图样跨越如上文所述的细胞系与每个基因的表达谱相关。
在脂质代谢中起重要作用的若干基因的表达强度与60个细胞的脂质概况之间观测到强烈正相关。如果基因产物为给定脂质物质的生产中的速率限制因素，那么正相关的脂质-基因对可反映因果相关的关系。举例来说，发现fads2基因的表达模式与若干脂质的丰度显著相关，如通过REIMS数据集内的m/z峰的强度反映(图10)。由fads2基因编码的哺乳动物Δ6-去饱和酶催化来自如亚油酸C18:2n-6和亚麻酸C18:3n-3的前体必需脂肪酸的多不饱和脂肪酸的生物合成。其它报告的底物包括C16:0、C20:2n-6、C20:3n-3、C24:4n-6和C24:5n-3。
显示与fads2基因表达的显著相关性的峰可假定地分配给各种不饱和甘油磷脂。相关分库峰中的一个(对应于m/z＝768.54)归于以m/z＝768.5578为中心的峰，其转而基于精确质量测量分配给PE(38:3)，且基于MS/MS数据分配给PE(18:0/20:3)。
假设酶底物和产物均将并入至相同磷脂物质中，假定的底物可间接地归因于m/z＝770.5733处的PE(38:2)。实际上，发现PE(38:2)和PE(38:3)的相对丰度跨越NCI-60细胞显示与fads2基因表达水准的显著相关性(图11B)。
使用如关于图5在上文显示和描述的蛋白质表达数据验证PE(38:3)/PE(38:2)强度比率或PE(38:3)丰度的相关性。因此，与哺乳动物Δ6-去饱和酶的酶活性一致，表达较高fads2水准的细胞预期具有较低PE(38:2)和较高PE(38:3)水准。HL-60和HT-29细胞(分别显示高和低fads2表达水准)的原始REIMS概况验证此假定：在HT-29细胞中，PE(38:3)占相比于PE(38:2)的相对丰度的大致15％，对于HL-60，相对丰度增加到PE(38:2)的大致40％。
也已在ugcg基因表达的情况下发现强烈相关性(图12)。此基因编码UDP-葡萄糖神经酰胺葡萄糖基转移酶(UGCG)，其催化具有神经酰胺和UDP-葡萄糖作为底物的鞘糖脂生物合成中的第一糖基化步骤。糖基化脂质在脂质筏/脂质微域中富集且在多种细胞过程中起基础作用。对于m/z＝700-900之间的若干信号和其对应同位素观测到正相关，如图12B和下表所示。
基于精确质量测量和MS/MS实验，这些物质试验性地识别为[M+Cl]-离子形式的同源单己糖化神经酰胺。对于这些物质记录的同位素模式和MS/MS数据支持加合离子中存在氯离子。所有离子显示类似裂解特性，显示氯离子(Δm＝35Da)的损失和己糖部分(Δm＝198Da，HCl和C6H10O5的损失)的额外损失。仅使用串联质谱，不可能在葡萄糖基化与半乳糖化神经酰胺物质之间分化，因为其展现相同片段离子。随基因表达数而变的例示性串联质谱和质谱信号强度可分别见于图13和图14中。未对于经前体神经酰胺物质的ugcg基因表达或葡糖神经酰胺与前体神经酰胺的比率观测到负相关。这与神经酰胺为鞘脂生物合成中普遍存在的前体且存在许多神经酰胺充当底物、中间物或产物的生物合成路径的事实相关。
下表显示NCI-60数据集的光谱信号，所述光谱信号显示与ugcg基因表达的强正相关：
Figure BDA0002938991580001041
在m/z＝860.6411、862.6552和864.6775处检测的其它脂质物质示出与多种基因的表达概况的正相关，所述基因编码参与鞘脂合成的蛋白质，例如fa2h，一种编码催化2-羟基鞘脂的合成的蛋白质的基因。其它基因包括degs2基因，其编码Δ(4)-去饱和酶、鞘脂2蛋白，和nr1h3基因，其编码肝X受体α蛋白。肝X受体为用于涉及脂质稳态和发炎的转录程序的控制系统的一部分且可因此间接影响某些鞘脂物质的增加。
分析支原体感染的细胞系
细胞培养物频繁受支原体，一种在细胞膜周围不具有细胞壁的细菌属感染。支原体感染可改变许多生理过程且因此在使用感染细胞进行研究的情况下导致误导性实验结果。Plasmocin(RTM)(InvivoGen，美国加利福尼亚州圣地亚哥(San Diego,CA,USA))为频繁用于根除细胞培养物中的支原体感染的可商购的抗生素治疗剂。
记录无支原体、支原体感染和plasmocin(RTM)治愈的HeLa和HEK细胞系的REIMS概况。
如关于NCI-60数据集所描述，数据经预处理。对于每个HeLa和HEK细胞系，进行ANOVA测试以测定支原体阳性与阴性样本之间的显著差异。
使用适应性本亚明-霍赫贝格(Benjamini-Hochberg；BH)程序获得经调整的p值以对于多个测试进行校正。
图26显示在m/z＝747.5183的情况下，支原体感染的plasmocin(RTM)治疗过程中的时间依赖性原始强度。
取样点#1对应于第1天和原始支原体阳性或阴性样本且取样点#2对应于第2天和添加plasmocin(RTM)抗生素。取样点#3对应于第3天。取样点#4对应于去除plasmocin(RTM)抗生素。取样点#5对应于所有样本为无plasmocin(RTM)的。
如图27A所示，23和386个分库m/z信号分别在支原体感染的HEK和HeLa细胞中显著较高。显著增加的峰的较高数目可由取样点的较高数目(有助于显著性测试中的较高功率)解释或可反映HeLa细胞于支原体感染的增加的反应性。有趣的是，我们发现没有信号在支原体感染的细胞系(p＝0.15)中显示减弱的强度。表15列出发现跨越所有支原体感染的细胞(p＝1.37E-20)显著增加的18个m/z信号的注解。举例来说，m/z 819.52(基于精确质量测量识别为PG(40:7))的强度变化显示于无支原体、支原体感染和PlasmocinTM治疗的HEK和HeLa细胞中(图28A和B)。发现此m/z值连同对应于其同位素的信号在支原体感染的HeLA和HEK细胞中增加，而强度在成功的PlasmocinTM治疗后返回到感染前的水准。对于表15中示出的其它m/z信号获得类似结果。
在这些m/z信号的18个维度空间中，通过PCA分析支原体感染和无支原体的HEK和HeLa样本(图27B)。第一主分量(PC1)在两个不同细胞系之间展现差异而第二PC分离无支原体和支原体感染的样本。
发现这些物质的光谱强度的趋势在健康和感染细胞系的情况下显著不同，表明脂质代谢已受支原体感染扰动。以上方法表明REIMS方法用于研究支原体感染期间的变化和作为用于支原体筛选的可能用途的适用性。
结论
上述实验展示基于REIMS的猎枪脂质组学表征方法用于人癌细胞系的适用性。发现个别癌细胞系展现可再现和细胞系特异性的光谱概况，而光谱可在小于五秒内获得。这不仅允许细胞系基于其光谱指纹的快速识别，而且允许膜脂质组成的详细表征以研究不同癌症表现型的细胞膜组成的变化。
通过REIMS光谱数据与基因和蛋白质表达数据之间的相关性的持续分析，可详细地评估REIMS光谱方法对于肿瘤表现型表征的敏感性。另外，此技术使得能够关于脂质代谢的变化或以稳定同位素标记的养分来源的饲养实验的效应进行基因敲除模型的研究。
表1：生物标记物：磷脂和其光谱信号的表
所有分析的微生物物种在质量范围m/z＝600-900内检测的识别的磷脂。仅包括具有>5％的相对丰度的磷脂和最丰富的酰基链组合。细菌生长的固体生长培养基以圆括号给出。当脂质组合物以总碳数而不是个别酰基链形式给出时，标识仅基于精确质量。
Figure BDA0002938991580001061
Figure BDA0002938991580001071
*信号强度不足以获得有意义的MS/MS数据；缩写：PG＝磷脂酰甘油，PE＝磷脂酰乙醇胺，CBA＝哥伦比亚血琼脂，LB＝溶源性肉汤琼脂，MCC＝McConkey琼脂。
表2-生物标记物：心磷脂和其光谱信号的表
对于表皮葡萄球菌ATCC 12228识别的心磷脂物种。
Figure BDA0002938991580001072
表3：生物标记物：分枝菌酸和其光谱信号的表
如不同棒状杆菌物种中检测的识别的分枝菌酸。
Figure BDA0002938991580001073
表4：生物标记物：分枝菌酸和其光谱信号的表
如红球菌属物种中检测的识别的分枝菌酸。
Figure BDA0002938991580001081
表5：生物标记物：分枝菌酸和其光谱信号的表
如诺卡菌属物种中检测的识别的分枝菌酸。
Figure BDA0002938991580001091
表6：生物标记物：分枝菌酸和其光谱信号的表
如不同分枝杆菌物种中检测的识别的分枝菌酸。
Figure BDA0002938991580001092
表7：生物标记物：鞘脂和其光谱信号的表。
拟杆菌门的成员中的识别的鞘脂物种。
Figure BDA0002938991580001101
表8：生物标记物：群体感应分子和其光谱信号的表
绿脓杆菌中的识别的群体感应分子。
Figure BDA0002938991580001102
表9：生物标记物：鼠李糖脂和其光谱信号的表。
通常通过绿脓杆菌菌株产生的鼠李糖脂物质。
Figure BDA0002938991580001103
Figure BDA0002938991580001111
表10：生物标记物：表面活性素和其光谱信号的表。
对于枯草芽孢杆菌以正离子和负离子模式检测的表面活性素物种。
Figure BDA0002938991580001112
表11：生物标记物：立彻欣和其光谱信号的表
地衣芽孢杆菌中检测的立彻欣化合物。
Figure BDA0002938991580001113
表12：生物标记物的表
对于细胞系(NCI60)数据集显示与ugcg基因表达的强正相关的质谱信号。
实验质量 精确质量 ppm 试验性标识 式 加合物 相关系数
734.5355 734.5343 0.2 GlyCer(d18:1/16:0) C<sub>40</sub>H<sub>77</sub>NO<sub>8</sub> [M+Cl]<sup>-</sup> 0.552
818.6295 818.6282 0.2 GlyCer(d18:1/22:0) C<sub>46</sub>H<sub>89</sub>NO<sub>8</sub> [M+Cl]<sup>-</sup> 0.662
842.6312 842.6332 -0.2 GlyCer(d18:1/24:2) C<sub>48</sub>H<sub>89</sub>NO<sub>8</sub> [M+Cl]<sup>-</sup> 0.602
844.6451 844.6439 0.1 GlyCer(d18:1/24:1) C<sub>48</sub>H<sub>91</sub>NO<sub>8</sub> [M+Cl]<sup>-</sup> 0.668
846.6627 846.6595 0.4 GlyCer(d18:1/24:0) C<sub>48</sub>H<sub>93</sub>NO<sub>8</sub> [M+Cl]<sup>-</sup> 0.688
872.6733 872.6752 -0.2 GlyCer(d18:1/26:1) C<sub>50</sub>H<sub>95</sub>NO<sub>8</sub> [M+Cl]<sup>-</sup> 0.707
表13：支原体的生物标记物的表
在HEK和HeLa细胞系两者中，相比于无支原体样本，在支原体感染样本中显著较高的m/z峰的列表。第2栏显示对应区间峰，第2栏突出显示假定的同位素峰，而第4栏显示区间峰的试验性注解。作为主要支原体成分的磷脂酰甘油和鞘磷脂物质以粗体书写。
Figure BDA0002938991580001114
Figure BDA0002938991580001121
表14：生物标记物：微生物分类单元特异性生物标记物的表
对于各种微生物获得的分类单元特异性标记物。在样本集的大小不足的情况下不计算标记物。
Figure BDA0002938991580001122
Figure BDA0002938991580001131
Figure BDA0002938991580001141
Figure BDA0002938991580001151
Figure BDA0002938991580001161
Figure BDA0002938991580001171
Figure BDA0002938991580001181
表16.如在门水准上测定的分类单元特异性标记物。
Figure BDA0002938991580001182
Figure BDA0002938991580001191
表17.如在纲水准上测定的分类单元特异性标记物。
Figure BDA0002938991580001192
Figure BDA0002938991580001201
表18.如在目水准上测定的分类单元特异性标记物。
Figure BDA0002938991580001202
Figure BDA0002938991580001211
Figure BDA0002938991580001221
表19.如在科水准上测定的分类单元特异性标记物
Figure BDA0002938991580001231
Figure BDA0002938991580001241
Figure BDA0002938991580001251
Figure BDA0002938991580001261
Figure BDA0002938991580001271
表20癌症相关生物标记物
Figure BDA0002938991580001272
Figure BDA0002938991580001281
SC＝浆液性癌；HO＝健康卵巢；SA＝基质A；CD＝级差
Figure BDA0002938991580001282
尽管已参考优选实施例描述本发明，但所属领域的技术人员应了解，可在不脱离所附权利要求书中所阐述的本发明的范围的情况下对形式和细节作出各种改变。

Claims (22)

1.一种使用质谱法和/或离子迁移谱法进行分析的方法，包括：
(a)使用第一装置来从目标体外或离体细胞群体和/或由此衍生的培养基产生烟雾、气溶胶或蒸汽；
(b)质量分析和/或离子迁移率分析所述烟雾、气溶胶或蒸汽，或由此衍生的离子，以获得光谱数据；和
(c)分析所述光谱数据以识别和/或表征所述目标体外或离体细胞群体或一种或多种存在于所述目标体外或离体细胞群体和/或由此衍生的培养基中的细胞和/或化合物；
其中所述分析步骤包括分析所述光谱数据以：
分析所述体外或离体细胞群体是否存在感染；或
分析所述体外或离体细胞群体或存在于其中的一种或多种细胞类型的基因型和/或表现型；或
分析操纵所述体外或离体细胞群体或存在于其中的一种或多种细胞类型的基因型和/或表现型的效应。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括使所述气溶胶、烟雾或蒸汽或其中的分析物冲击位于光谱仪的真空室内的碰撞表面，以产生多个分析物离子。
3.根据权利要求2所述的方法，包括将所述分析物离子转移至分析区域，然后质量分析和/或离子迁移率分析所述烟雾、气溶胶或蒸汽，或由此衍生的离子，以获得光谱数据的步骤。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，还包括向所述气溶胶、烟雾或蒸汽中添加基质。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述基质选自由以下组成的组：(i)用于所述气溶胶、烟雾或蒸汽或其中的分析物的溶剂；(ii)有机溶剂；(iii)挥发性化合物；(iv)极性分子；(v)水；(vi)一种或多种醇；(vii)甲醇；(viii)乙醇；(ix)异丙醇；(x)丙酮；(xi)乙腈；(xii)1-丁醇；(xiii)四氢呋喃；(xiv)乙酸乙酯；(xv)乙二醇；(xvi)二甲基亚砜；(xvii)醛；(xviii)酮；(xiv)非极性分子；(xx)己烷；(xxi)氯仿；和(xxii)丙醇。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述基质包括异丙醇。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中使用所述第一装置来从所述目标的一个或多个区域产生气溶胶、烟雾或蒸汽的步骤还包括用激光器照射所述目标。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述第一装置包括选自由以下组成的组的离子源或形成选自由以下组成的组的离子源的一部分：(i)快速蒸发电离质谱(“REIMS”)离子源；(ii)解吸附电喷雾电离(“DESI”)离子源；(iii)激光解吸附电离(“LDI”)离子源；(iv)热解吸附离子源；(v)激光二极管热解吸附(“LDTD”)离子源；(vi)解吸附电流聚焦(“DEFFI”)离子源；(vii)电介质阻挡放电(“DBD”)等离子体离子源；(viii)大气固体分析探针(“ASAP”)离子源；(ix)超声波辅助喷雾电离离子源；(x)简易敞开式声波-喷雾电离(“EASI”)离子源；(xi)解吸附大气压光化电离(“DAPPI”)离子源；(xii)纸喷雾(“PS”)离子源；(xiii)喷射解吸附电离(“JeDI”)离子源；(xiv)触碰式喷雾(“TS”)离子源；(xv)纳米DESI离子源；(xvi)激光消融电喷雾(“LAESI”)离子源；(xvii)直接实时分析(“DART”)离子源；(xviii)探针电喷雾电离(“PESI”)离子源；(xix)固体探针辅助式电喷雾电离(“SPA-ESI”)离子源；(xx)卡维顿超声波外科抽吸器(“CUSA”)装置；(xxi)混合式CUSA-透热装置；(xxii)聚焦或未聚焦超声消融装置；(xxiii)混合式聚焦或未聚焦超声消融和透热装置；(xxiv)微波谐振装置；(xxv)脉冲等离子体RF解剖装置；(xxvi)氩等离子体凝结装置；(xxvii)混合式脉冲等离子体RF解剖和氩气等离子体凝结装置；(xxviii)混合式脉冲等离子体RF解剖和JeDI装置；(xxix)外科水/生理盐水射流装置；(xxx)混合式电外科手术和氩等离子体凝结装置；和(xxxi)混合式氩等离子体凝结和水/生理盐水射流装置。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述细胞群体基于所述光谱数据被识别、确认或验证为包含突变和/或转基因细胞或由突变和/或转基因细胞组成。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法是对需要验证的所述体外或离体细胞群体进行，且所述方法包括分析所述光谱数据以(i)确认所述体外或离体细胞群体的真实性；(ii)检测所述体外或离体细胞群体中的突变；或(iii)检测所述体外或离体细胞群体中的非所需变化。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法包括分析所述光谱数据以(i)确定所述体外或离体细胞群体是否遭受感染；(ii)确定所述体外或离体细胞群体是否无感染；(iii)确定所述体外或离体细胞群体是否已治愈感染；(iv)确定所述体外或离体细胞群体的感染的进展或阶段；和/或(v)确定所述体外或离体细胞群体的感染治疗的进展或阶段。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述感染是或包括细菌感染、支原体感染或病毒感染。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法包括分析所述光谱数据以分析基因型和/或表现型操纵对细胞过程、疾病、通过所述体外或离体细胞群体的药物生产和/或所述体外或离体细胞群体对物质和/或环境条件的反应的效应。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法包括筛选方法。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法用于药物发现和/或药物分析。
16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述目标为包含第一细胞群体的第一目标样本且所述光谱数据为第一光谱数据，且其中所述方法还包括：
从包含第二细胞群体的不同的第二目标样本产生气溶胶、烟雾或蒸汽；
质量分析和/或离子迁移率分析产生自所述第二目标样本的气溶胶、烟雾或蒸汽，或由此衍生的离子，以获得第二光谱数据；和
比较所述第一光谱数据与所述第二光谱数据以确定所述第一目标样本与所述第二目标样本之间的差异。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一细胞群体包含第一基因修饰且所述第二细胞群体不包含所述第一基因修饰，且所述方法包括分析所述第一光谱数据和所述第二光谱数据以分析所述第一基因修饰的效应。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一细胞群体包含第一基因修饰且所述第二细胞群体包含第二基因修饰，且所述方法包括分析所述第一光谱数据和所述第二光谱数据以分析所述第二基因修饰的效应。
19.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法包括在权利要求1的步骤(a)之前操纵所述目标体外或离体细胞群体的基因型和/或表现型。
20.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述基因型和/或表现型的操纵或诱变为随机诱变或定向诱变。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述定向诱变为基因沉默。
22.一种设备，包括：
第一装置，用于从目标体外或离体细胞群体和/或由此衍生的培养基产生烟雾、气溶胶或蒸汽；
质谱仪和/或离子迁移谱仪，用于分析所述烟雾、气溶胶或蒸汽、或者由此衍生的离子，以获得光谱数据；和
处理器，被适配成用于分析所述光谱数据以识别和/或表征所述目标体外或离体细胞群体或一种或多种存在于所述目标体外或离体细胞群体和/或由此衍生的培养基中的细胞和/或化合物；其中所述分析包括分析所述光谱数据以：
分析所述体外或离体细胞群体是否存在感染；或
分析所述体外或离体细胞群体或存在于其中的一种或多种细胞类型的基因型和/或表现型；或
分析操纵所述体外或离体细胞群体或存在于其中的一种或多种细胞类型的基因型和/或表现型的效应。
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