人类和其他脊椎动物的大脑是由非常柔软的组织组成的，有一种凝胶状的结构。活脑组织的外部(灰质)呈现粉色，内部(白质)呈现近乎完全的白色，颜色略有变化。大脑的三个独立区域构成了大脑的大部分体积:端脑(大脑半球或大脑)，中脑(中脑)，小脑。这些区域由两大类细胞组成:神经元和胶质细胞。这两种类型在整个大脑中数量相等，尽管在大脑皮层中胶质细胞的数量大约是神经元的4比1。胶质细胞有几种类型，它们执行许多关键功能，包括结构支持、代谢支持、隔离和发育指导。神经胶质细胞的原发性肿瘤称为神经胶质瘤，通常在诊断时是恶性的。
　　在肿瘤手术中，外科医生努力在不损害周围健康组织的情况下切除肿瘤组织。在切除脑胶质瘤时，这一点尤其重要，因为对相邻健康脑组织的损伤可能对患者的神经功能产生重大影响。另一方面，如果癌组织没有完全切除，肿瘤可能会重新生长。为了解决这些问题，nibib资助的研究人员开发了一种成像系统，能够快速准确地检测出脑胶质瘤中发现的分子标记。它承诺通过完全切除肿瘤，同时减少对脑组织和神经功能的残余损伤，提高这些困难手术的准确性。该成像系统被称为解吸电喷雾电离质谱(DESI MS)。发表在6月30日的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academies of Science)上。DESI MS有望成为目前脑瘤组织与健康组织区分方法的重大改进，目前的方法依赖于外科医生和患者极其漫长和困难的过程。
　　目前的方案使用冷冻切片病理，包括切除可疑肿瘤组织并由病理学家进行分析。他们使用冷冻和染色的方法，大约需要20分钟，太慢了，不能在手术中重复多次。这种方法开发于150多年前，效率低下，而且缺乏精确性。它可以导致肿瘤切除和再生不完全，以及无意中对健康组织的损害，这可能导致患者功能的严重缺陷。新技术解决了现有方法的一些问题。研究人员利用质谱分析的能力来识别存在于脑瘤中但不存在于健康组织中的代谢物。随着手术的进行，取出组织样本，用带电荷的液体喷洒，液体飞溅到组织表面，带走液滴;然后液滴被吸进质谱仪，在质谱仪中测量代谢物的质量和电荷。脑胶质瘤产生大量的肿瘤代谢物，2-羟戊二酸(2-HG)，这是捕获在液滴。这种非常快速、客观的方法可以清晰地描述肿瘤和非肿瘤组织，因此外科医生可以切除所有的肿瘤组织，而且只能切除肿瘤组织。
　　 DESI MS系统首先在35例胶质瘤标本上进行了测试。35个样本中有21个样本含有高水平的2-HG，这是一种名为IDH的基因突变形式的产物，与肿瘤形成有关。结果表明，DESI质谱在肿瘤组织中可以检测到2-HG，具有很高的敏感性和特异性。研究人员继续在手术室测试该系统。该小组在布里格姆妇女医院高级多模态图像引导操作(AMIGO)套件中安装了完整的DESI MS系统，该套件是国家图像引导治疗中心的一部分。AMIGO手术套房是一间带有内置成像设备(如MRI)的手术室，因此外科医生可以使用它来绘制术前肿瘤的地图。两例患者肿瘤组织切片均采用DESI MS检测，术后分析证实，术中DESI MS均准确检测到肿瘤中2-HG的存在。研究人员选择检测2-HG来测试DESI MS系统，因为大约80%的胶质瘤和胶质母细胞瘤与IDH基因突变有关，这导致了2-HG的高水平。本方法适用于所有产生2-血红蛋白的肿瘤的切除。
　　 胶质瘤是脑神经胶质细胞的肿瘤，占成人恶性脑瘤的绝大部分。胶质瘤约占所有大脑和中枢神经系统肿瘤的30%，占所有恶性脑瘤的80%。这些实验验证了DESI MS系统的准确性和实用性，并提示该系统可以用于这种常见的2- hg产生肿瘤，以及产生恶性代谢标志物的其他肿瘤。DESI MS系统被证明是非常准确的，并且很容易适应在临床环境中使用。它没有MRI的局限性，MRI不能提供肿瘤类型的信息，需要手术暂停1小时或更长时间进行扫描和结果解释。此外，每个装有核磁共振成像仪的手术室的成本超过1000万美元。相比之下，DESI MS平台可以在任何手术室中以极低的成本安装。DESI MS系统有望成为研究和临床应用的有力新工具，有望改变脑肿瘤和其他实体肿瘤患者的外科治疗。