Ion Mobility Separation Coupled With Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry for High Specificity MS Imaging

Význam tématu

Desorpční elektrosprejová ionizace (DESI) v kombinaci s mobilitou iontů (IMS) představuje moderní přístup k prostorovému zobrazování molekul v biologických tkáních. Tato metoda umožňuje rychlé, minimálně invazivní mapování lipidů bez nutnosti nanášení matic, přičemž přidáním IMS získáváme další dimenzi separace podle velikosti, tvaru a náboje molekul. Tento přístup přináší vyšší specifičnost a důkladnější charakterizaci složitých lipidových směsí v kontextu patologického nebo vývojového výzkumu.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem studie bylo demonstrovat přínos přidání iontové mobility k DESI zobrazování mozkové tkáně myši. Autoři sledovali, zda IMS umožní odlišit strukturálně podobné (často izobarické) lipidové species a podpořit tak přesnou identifikaci a distribuci endogenních molekul.

Použitá metodika a instrumentace

Ukázkový protokol zahrnoval:

• Snap frozen řezy myšího mozku o tloušťce 20 µm na skleněných podložkách.
• 2D DESI zdroj Prosolia připojený na hmotnostní spektrometr SYNAPT G2-Si HDMS.
• Podmínky DESI: 3 µL/min 90:10 MeOH/voda, 120 psi N₂, 5 kV obě polarity, rozlišení 100 µm.
• IMS realizována v T-Wave buně při 3 mbar dusíku.
• Analýza dat pomocí Waters HDI Software a Apex 3D algoritmu; vizualizace m/z versus drift time v DriftScope.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza ukázala několik separovaných trendových linií odpovídajících různým nábojovým stavům a třídám lipidů:

• Triple nabité gangliosidy (zelená linie) charakterizované rozhraním nízkého m/z a drift time.
• Dvojitě nabité kyselé glykozfingolipidy a gangliosidy (červená linie) se středními m/z a drift time.
• Solitární nabité lyso-lipidy, mastné kyseliny a glycerofosfolipidy (modrá linie) při vyšších m/z.

Vybraná molekula m/z 917,4 (dvojnásobný náboj) byla podrobena CID MS/MS, čímž se potvrdila její identifikace jako gangliosidu GD1 (d18:1/18:0) na základě charakteristických fragmentů, včetně ztráty kyseliny sialové a glycerol-3-fosfátu.

Přínosy a praktické využití metody

Integrace IMS s DESI imaging umožňuje:

• Vyšší selektivitu a odlišení izobarických a strukturálně podobných lipidů.
• Mapování distribuce různých nábojových stavů a lipidových tříd přímo v tkáni.
• Rychlou přípravu vzorků bez nutnosti nanášení matic nebo složitých chemických úprav.

Budoucí trendy a možnosti využití

Přístupy kombinující DESI a IMS se mohou dále rozvíjet v následujících směrech:

• Automatizované workflow pro vyšší propustnost a standardizaci kvantitativního zobrazování.
• Rozšíření aplikací na jiné třídy biomolekul (peptidy, metabolity).
• Integrace s pokročilými výpočetními nástroji a umělou inteligencí pro lepší interpretaci komplexních datových sad.

Závěr

Studie demonstruje, že přidání iontové mobility k DESI imagingu významně zvyšuje specifičnost a informační bohatost lipidového zobrazování v biologických vzorcích. Takový přístup nabízí robustní platformu pro další biologický a klinický výzkum.