Application of Desorption Electrospray Ionization (DESI) for Breast Tissue Imaging in Clinical Research

Význam tématu

DESI-MSI umožňuje prostorovou lokalizaci biomolekul v řezech prsní tkáně za ambientních podmínek s minimální přípravou a nízkou destruktivitou. Tento přístup přináší objektivní informace o distribuci lipidů a dalších molekul, což může významně podpořit výzkum a diagnostiku nádorových onemocnění.

Cíle a přehled studie

Ukázat použití desorpčního elektrospray ionizačního zdroje (DESI) spojeného s hmotnostní spektrometrií (MSI) na přístroji Xevo® G2-XS QTof pro rozlišení stroma vs. tumor v prsních vzorcích a ověřit metodu pro klinický výzkum.

Použitá metodika a instrumentace

Experiment zahrnoval:

• Přípravu 10 µm čerstvě zmražených řezů prsní tkáně na sklíčku bez další úpravy.
• Prosolia 2D DESI zdroj pro ambientní ionizaci.
• Waters Xevo® G2-XS Quadrupole Time-of-Flight spektrometr pro akvizici MS dat.
• HDI 1.4 software pro tvorbu optických i iontových obrazů a definici oblastí zájmu (ROI).
• Statistické nástroje SIMCA (Umetrics) a MATLAB pro PCA a RMMC analýzy.
• Solventní směs methanol–voda (95:5), rozlišení pixelů 100 µm, 5 spekter/s.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala:

• Prostorovou detekci lipidu PI (38:3) m/z 887,56 selektivně v maligní oblasti.
• Intenzivní signály mastných kyselin a fosfolipidů v negativním ionizačním režimu.
• Dobrou modelovou shodu (R2) a prediktivitu (Q2) při PCA a SIMCA analýze.
• Supervidované rozlišení tkání pomocí RMMC s 100% přesností při cross-validation.
• Nedestruktivitu, umožňující následné H&E barvení a korelaci s histologií.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a jednoduchá příprava vzorku bez nutnosti chemických úprav.
• Ponechání integrity vzorku pro další analýzy (např. H&E barvení).
• Vysoká prostorová rozlišitelnost a věrné rozlišení tkáňových typů.
• Možnost objektivní podpory diagnostiky a prognózy nádorů.
• Snadná integrace do stávajících laboratorních pracovišť vybavených hmotnostními spektrometry.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zvyšování prostorového rozlišení pro detailnější morfologii.
• Integrace s dalšími omickými technologiemi (proteomika, metabolomika).
• Nasazení umělé inteligence pro automatizovanou klasifikaci a rychlejší detekci patologických změn.
• Real-time intraoperační zobrazování pro chirurgickou navigaci.
• Vývoj nových solventních směsí a vylepšení ionizačního zdroje pro širší spektrum analyzovaných molekul.

Závěr

DESI-MSI na platformě Xevo G2-XS QTof je mocný nástroj pro prostorovou analýzu chemické skladby prsních tkání. Díky minimální přípravě a nedestruktivní povaze umožňuje přesné rozlišení nádorového a nenádorového materiálu, což napomáhá klinickému výzkumu a budoucí aplikaci v diagnostice onkologických onemocnění.

Použitá instrumentace

• Prosolia 2D DESI ionizační zdroj
• Waters Xevo® G2-XS Quadrupole Time-of-Flight
• HDI Software verze 1.4
• SIMCA (Umetrics) a MATLAB