Advantages of Ion Mobility for MALDI Imaging of N-glycans from Tumor Bearing FFPE Tissue in Clinical Research

Význam tématu

Glykanové modifikace proteinů hrají klíčovou roli v patogenezi nádorových onemocnění. Získání prostorové distribuce N-glykanů přímo z formalínem fixovaných a parafínem zabudovaných (FFPE) tkání umožňuje identifikovat oblasti s odlišnou glykozylací a potenciální biomarkery.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat separaci isobarických N-glykanů pomocí iontové mobility (IMS) v rámci workflow MALDI MSI na FFPE vzorcích kolorektálního karcinomu a porovnat distribuci glykanových izomerů v nádorové a nenádorové oblasti.

Použitá metodika a instrumentace

Protokol analýzy zahrnuje:

• Řezání FFPE bloků na 5 µm sekce a uchycení na skleněné podložní sklíčko
• Deparafinaci s xylenem a rehydrataci sérií ethanolu
• Antigenní retrival v citrakonovém anhydridu
• Enzymatické uvolnění N-glykanů aplikací PNGase F a inkubací při 37 °C
• Nanesení matrice a-Cyano-4-hydroxycinnamic acid
• MSI na zařízení MALDI SYNAPT HDMS G2-Si s Triwave IMS (pozitivní režim, m/z až 3000, pixel 90 µm)
• Vyhodnocení dat softwarem Waters High Definition Imaging (HDI) 1.4

Hlavní výsledky a diskuse

Bylo identifikováno a lokalizováno 76 N-glykanů v rozmezí m/z 771,5–2905,0. Iontová mobilita umožnila separovat glykanovou trendlinu od clusterů matrice a odhalit isobarické izomery. Například ionty m/z 1444,5 vykázaly dvě rozlišitelné driftové špičky s odlišnou distribucí: rychlejší izomer se vyskytoval rovnoměrně v nádorových i nenádorových oblastech, pomalejší izomer dominoval v okolní zdravé tkáni.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda přináší:

• Ortogonální separaci glykanů bez dodatečných chromatografických kroků
• Přesnou prostorovou lokalizaci glykanových izomerů
• Možnost odhalit rozdíly v izomerním složení nádorové vs. nenádorové tkáně

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje:

• Integrace IMS-MALDI MSI s dalšími „omics“ platformami
• Zvýšení rozlišovací schopnosti IMS
• Automatizace přípravy vzorků a zpracování dat
• Rozšíření do klinické diagnostiky a personalizované medicíny

Závěr

IMS-podpořená MALDI MSI umožňuje efektivní separaci isobarických N-glykanů přímo z FFPE vzorků, čímž zachovává prostorové informace a usnadňuje studium glykozylace v nádorové patologii.

Reference

1. Howlader N. et al. SEER Cancer Statistics Review, 1975–2013. National Cancer Institute; 2016.
2. Powers TW, Drake RR et al. MALDI Imaging Mass Spectrometry Profiling of N-glycans in Formalin-Fixed Paraffin Embedded Clinical Tissue Blocks and Tissue Microarrays. PLoS One. 2014;9(9):e106255.