1.背景

2025年初，高参数流式细胞仪等生物技术设备被列入出口许可管制清单。进口渠道收紧后，依赖进口体系的研究机构普遍面临设备维护与试剂供应的不确定性，临床样本检测的连续性与数据安全受到直接冲击。建立自主可控的组织成像能力，已从长期规划变为现实需求。

同时，组织病理研究的技术路线本身也面临代际瓶颈。如何在单张切片上获取更丰富的分子信息，同时保留组织原有的空间结构信息，这一命题历经三代技术仍未完全解决。

 

 

 

第一代免疫组化奠定了单标记检测的基石。

通过特异性抗体与DAB显色，病理医师可在显微镜下直接判读蛋白表达的有无与强弱，至今仍是肿瘤分型与伴随诊断的核心手段。但其本质为单标记检测，一张切片只能回答一个蛋白的问题，连续切片策略又难以保证不同切片间细胞位置的精确对应。

 

第二代多重免疫荧光突破了单标记限制

不同荧光染料可在单张切片上实现三至五种蛋白的同步检测，但当参数超过五个时，信号串扰急剧增加，实际可稳定检测的蛋白标志物数量难以突破个位数。

 

第三代主流成像质谱技术Imaging Mass Cytometry（IMC）以金属标记抗体替代荧光染料

通过质谱检测摆脱了光谱重叠的桎梏，在单张切片上实现四十余种蛋白标志物的高维同步检测。然而其方法学架构将检测对象锁定在外源标签元素的质量范围内，内源性金属元素未被纳入常规检测流程，缺乏标准检测方案；系统封闭，用户无法深度调整采样参数与检测设置；定量层面仅输出相对信号强度，不支持标准品引入，数据难以跨批次、跨实验室比较。

 

 

外部供应链风险与内部技术天花板叠加，使得科研与医疗研究机构需要一条兼具自主可控性与方法学延展性的新路径。基于此，凯来医学事业部正式推出元素成像系统Genesis IMC，面向科研场景提供从仪器硬件到测试服务的全链条支撑，以仪器加服务的双轮驱动为定位，持续推进硬件升级、软件生态完善与临床应用场景拓展。

 

2.系统组成

 

 

Genesis IMC系统由以下三个核心模块组成。

 

•硬件模块采用飞秒激光采样系统，联用高灵敏度质谱检测器。飞秒激光的冷剥蚀效应使热影响区极小，对生物组织的精细结构保留至关重要。

 

•服务模块全面开放金属成像测试服务，支持客户送样检测。同时开放硬件参数与实验条件优化服务，支持合作团队共同优化标记流程、建立内源性元素校准方法、开发多模态数据融合算法。

 

•数据模块提供从原始质谱数据到空间成像图谱的全流程数据输出，支持用户基于开放格式进行自定义算法开发和深度分析。

 

3.核心亮点

以下从四个维度阐述Genesis IMC相较前代技术的突破。

 

 

亮点一：内源性元素无需标记，直接看见

传统免疫组化和多重免疫荧光完全依赖外源标记物，无法获取组织固有元素信息。主流IMC平台虽然实现了金属标签检测，但其质谱窗口与校准体系专为标签元素优化，组织固有的铁、铜、锌等元素缺乏标准检测方案，内源性金属代谢信号未被纳入常规分析流程。

 

Genesis IMC无需依赖商业抗体试剂盒，直接检测组织内固有的内源性元素。初步对比测试表明，在蛋白标志物成像质量上与主流平台相当，同时实现了对铁、铜、锌等内源性金属元素的高分辨成像。研究人员可以在同一张组织切片上，既读取蛋白标志物的空间表达谱，又解析元素代谢微环境。

 

注：本文 IMC 成像数据由客户单位提供，仅用于本次技术对比展示，未经许可不得挪作他用或二次发布。Genesis IMC 未呈现元素系因本次检测未将其列入对比指标，不代表系统不具备该元素检测能力。

同一组织双平台平行测试显示，蛋白标志物层面Genesis IMC与主流平台高度一致。稀土金属标记抗体各通道均呈现清晰组织分布轮廓，信号对比度与空间定位能力相当，具备主流平台同等级别的成像解析能力。

 

Genesis IMC突破主流平台标签元素质量范围限制，检测范围不受标签约束。本次测试清晰检出铁、铜、锌等内源性元素：铁元素勾勒组织区域形态，铜与锌分布与蛋白标记形成互补空间模式，为微环境解读提供独立维度。

 

亮点二：空间分辨率从微米级下探至亚微米级

免疫组化和多重免疫荧光受光学衍射极限限制，分辨率通常在微米级别。主流IMC平台分辨率约为1微米级别，这已是其硬件架构的常规上限。

 

Genesis IMC以相同分辨率对标，成像质量相当。但微米级并非Genesis IMC的终点。平台在优化实验条件下可达亚微米级光斑尺寸，亚细胞结构的元素定位精度可进一步下探。搭配更高灵敏度型号的增益，低丰度元素在更高分辨率下依然可被可靠检测。

 

对标测试采用微米级分辨率，但Genesis IMC上限不止于此。平台已实现200 nm光斑亚细胞级Mg24成像，元素定位精度可进一步下探。

 

亮点三：实现可溯源的绝对浓度定量

在临床病理研究与生物标志物验证中，定量可靠性直接决定研究结论的可信度。免疫组化长期采用半定量评分体系，如H评分或阳性率百分比。主流IMC平台输出相对信号强度，属于半定量数据，且不支持标准品引入，检测信号受组织密度、切片厚度、激光能量波动等多重因素干扰，不同批次、不同实验室之间难以建立统一的比较基准。对于需要多中心验证的生物标志物研究，这种定量不可比性构成实质性障碍。

 

Genesis IMC支持固体标准加入法，在组织切片表面沉积已知浓度的多元素标准以建立校准曲线，在基质匹配的前提下将信号强度转化为绝对浓度。同时支持基质匹配标准品法与内标动态校正，直接反映内源性金属元素的代谢状态与功能变化。

 

凝胶标准品法是Genesis IMC定量体系的重要特色，以明胶或琼脂糖为基质，经液化、掺入金属标准溶液、冷却固化及切片，制备出厚度可控、元素分布均一的标准样品。其优势在于：避免生物组织异质性带来的烧蚀差异；背景干净，可通过金属结合树脂进一步降低痕量元素干扰；模具成型确保制备可重复。这种开放定量策略使内源性金属元素的绝对浓度测定具备跨实验室可比性。

对于蛋白标志物，虽然其通过金属标签间接检测的绝对定量路径与内源性元素不同，但平台开放的架构允许在切片表面或共沉积层中引入外源标准，为建立蛋白表达的可溯源定量框架提供了可能。

 

亮点四：从标准化方案到开放协作的系统架构

主流IMC平台全流程已被厂商固化，用户难以在前端标记策略或后端算法上深度定制。当研究需要向金属代谢、元素形态分析或内源性离子调控等方向延伸时，难以在检测范围或方法学参数上进行深度调整。

Genesis IMC允许针对特定科学问题调整采样参数、优化气流条件、开发标记方案，甚至重构数据分析流程。

 

4.开放合作

Genesis IMC元素成像系统现已正式推出，同时全面开放金属成像测试服务。我们面向以下合作伙伴发出诚挚邀请。

 

1.拥有生物样本且具备数据分析能力的科研团队

涉及肿瘤免疫微环境、神经退行性疾病或发育生物学等研究领域，需要获取不逊于主流平台的蛋白标志物成像数据，同时探索内源性金属元素分布规律，可直接送样测试。

 

2.从事前端标记策略或后端成像算法研究的团队

凯来愿意开放硬件参数与实验条件，共同优化标记流程、建立内源性元素校准方法、开发多模态数据融合算法。

 

 

结语

凯来Genesis IMC致力于为金属成像领域提供一条更具延展性的技术路径。当组织中的铁、铜、锌首次以与蛋白标记同等的精度被看见，元素组学与空间蛋白组学的交叉地带，正在打开新的可能。

凯来期待与各位老师共同推进这一方法学的落地与进化。测试咨询与合作洽谈，欢迎随时联系。