Identification of Lipid Biomarkers of Human Inflammatory Bowel Disease Using Imaging Mass Spectrometry

Význam tématu

Inflammatorní střevní onemocnění (IBD), kam patří ulcerózní kolitida a Crohnova choroba, představují chronické a recidivující zánětlivé stavy neznámé příčiny. Včasná a přesná diagnostika konkrétního typu onemocnění je klíčová pro volbu optimální terapie a minimalizaci nežádoucích účinků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo identifikovat lipidové biomarkery IBD v endoskopických biopsiích imiazní hmotnostní spektrometrií (MSI) s prostorovým rozlišením 10 µm. Porovnávali se tři skupiny vzorků: IBD, dědičný kolorektální karcinom (CRC-H) a zdravé kontrolní vzorky.

Použitá metodika a instrumentace

Pro mapaování lipidů byla zvolena negativní ionizace s matricí 1,5-diaminonaphtalene (1,5-DAN) nanesenou sublimací v různých časech (8, 10 a 12 min). Hlavní instrumentace:

• MALDI-7090 TOF-TOF (Shimadzu): 355 nm UV laser, až 2 kHz opakovací frekvence, průměr laserové skvrny 10 µm
• Prostorové rozlišení snímkování: 10 µm, m/z rozsah 200–2000 Da
• Softwarové zpracování: IonViewTM (Kratos Analytical)

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace sublimace matice odhalila, že 10minutová aplikace 1,5-DAN poskytla nejlepší signál-šum a definici tkáňových struktur. MSI umožnila rozlišit epitel, lamina propria a muscularis mucosae podle specifických lipidových profilů. Region-of-interest (ROI) analýza prokázala:

• PI 16:0/18:1 (m/z 835,5) a PI 36:2 (m/z 861,5) dominantní v colonocytech
• PI 18:0/20:4 (m/z 885,5) zesílený v lamina propria a souvisí s úlohou arachidonové kyseliny ve zánětu

Rozdíly mezi skupinami byly patrné zejména v lamina propria vzorků IBD oproti CRC-H a kontrolám.

Přínosy a praktické využití metody

Vysoké prostorové rozlišení a přímá MSI analýza umožňují lokalizované biomarkerové profily přímo na tkáňových řezech bez časově náročného značení. Metoda nabízí nástroj pro odhalení molekul v různých vrstevnatých strukturách střevní sliznice, což usnadňuje přesnější diagnostiku a diferenciaci zánětlivých a neoplastických změn.

Budoucí trendy a možnosti využití

• MS/MS analýza přímo na tkáni pro strukturovou identifikaci klíčových lipidů
• Statistické modelování pro vytvoření diagnostických panelů lipidových biomarkerů
• Rozšíření aplikace na další zánětlivé a onkologické onemocnění trávicího traktu
• Integrace s histopatologií a dalšími zobrazovacími metodami pro multimodální diagnostiku

Závěr

Studie potvrdila, že imaging mass spectrometry při použití optimalizovaného protokolu a 1,5-DAN matrix dokáže odhalit jedinečné lipidové profily v jednotlivých vrstvách střevní sliznice. Identifikace specifických lipidových markerů poskytuje perspektivu pro přesnější diagnostiku a monitorování IBD.

Reference

• Garate et al. Lipid profiling of human colon tissues by MSI, 2015