DESI-Mass Spectrometry Imaging Investigation of Discrete and Cassette Drug Dosed Tissues

Význam tématu

Analýza rozložení léčiv a jejich metabolitů v tkáních je klíčová pro pochopení farmakokinetiky, biodistribuce a mechanismu účinku v preklinických modelech. Tradiční whole-body autoradiografie vyžaduje značení radioaktivními izotopy, které neumožňuje rozlišit mateřské sloučeniny od metabolitů a zvyšuje časovou i finanční náročnost. DESI-MSI nabízí bezštítkový, multiplexní přístup s detailní prostorovou lokalizací molekul v reálných tkáních.

Cíle a přehled studie

Studie demonstruje využití DESI-MSI pro simultánní mapování čtyř léčiv (terfenadin, olanzapin, moxifloxacin, erlotinib), jejich metabolitů a endogenních lipidů v jaterních řezech po kasetovém a individuálním podání v myším modelu. Odběry byly provedeny 2 a 6 hodin po aplikaci.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika:

• Desorption electrospray ionizace (DESI) s krokem mapování 150 μm
• Bezštítková imagingová analýza pro detekci mateřských sloučenin, metabolitů a lipidů

Použitá instrumentace:

• Prosolia 2D DESI ionizační zdroj s Waters sprayerem
• Mass spektrometr Waters Xevo G2-XS QTof
• Software Waters High Definition Imaging v1.4

Hlavní výsledky a diskuse

Detekce:

• Všechny čtyři léčiva v jaterních řezech bez potřeby značení
• Metabolity terfenadinu (hydroxyterfenadin, karboxyterfenadin), olanzapinu a erlotinibu
• Endogenní fosfatidylcholinové lipidy s odlišnými distribučními vzory

Diskuse:

• Simultánní zobrazení poskytuje vhled do biodistribuce léčiva a lipidových biomarkerů z jednoho experimentu
• RGB překrytí iontových obrazů umožňuje vizualizaci prostorové koexistence léčiv, metabolitů a tkáňových struktur

Přínosy a praktické využití metody

• Snížení nákladů a času díky bezštítkové, multiplexní analýze
• Detailní zobrazení biodistribuce pro podporu rozhodování ve vývoji léků
• Možnost identifikace nových biomarkerů a hodnocení toxikologického dopadu

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření prostorového rozlišení skrze postupné řezy či optimalizaci rozpouštědel
• Integrace multimodálních technik (MALDI, SIMS, histologie)
• Automatizované zpracování dat a strojové učení pro hlubší biomarkerové studie

Závěr

DESI-MSI představuje výkonnou, bezštítkovou alternativu k tradičním radioizotopovým metodám pro mapování léčiv a metabolitů v tkáních. Metoda nabízí rychlé, nákladově efektivní a prostorově detailní výsledky, podporující rozhodovací procesy v DMPK vývoji.

Reference

1. Swales J.G.; Palmer A.; Stoeckli M.; Gutierrez L.; Analytical Chemistry, 2014, 86, 8473–8480
2. Swales J.G.; Castellino S.; Gutierrez-Lanza R.; Scientific Reports, 2016, DOI: 10.1038/srep37648