Generation of Multiple Images from a Single Tissue Section with Dual Polarity Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Význam tématu

DESI imaging představuje moderní přístup ke studiu prostorového rozložení metabolitů a lipidů přímo na tkáňových řezech bez složité přípravy vzorku. Tato metoda je významná pro biomedicínský výzkum, farmaceutické aplikace i patologii, kde je dostupnost vzácných nebo klinických vzorků omezená. Díky nízké destruktivitě umožňuje opakovanou analýzu a kombinaci s dalšími zobrazovacími či histologickými technikami.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo demonstrovat možnost sekvenčního zobrazování jediného tkáňového řezu v obou polaritách (negativní i pozitivní mód) pomocí optimalizovaných podmínek DESI. Studie ukázala, že stejný vzorek lze analyzovat opakovaně bez významné degradace signálu a získat tak komplementární informace o molekulárním složení.

Použitá instrumentace

• SYNAPT G2-Si HDMS hmotnostní spektrometr (Waters Corporation).
• 2D-DESI zdroj připojený k hmotovému spektrometru.
• Software HDI v1.3 pro sběr a zpracování dat.

Použitá metodika

Popis vzorku:

• Čerstvě zmrazené sekce prasečí a lidské jaterní tkáně, tloušťka 15 μm.
• Thaw-mount na standardní sklo, ukládání při −80 °C.

Podmínky DESI:

• Rozpouštědlo MeOH : voda 90 : 10, průtok 1,5 μL/min.
• Plynový tlak 100 psi N₂, napětí ±5 kV dle polarity.
• Prostorové rozlišení 150 μm (0,15 mm/s X-osa, 0,15 mm krok Y-osa).
• Doba skenování 1 s na snímek.

Hlavní výsledky a diskuse

Opakované analýzy:

• Sekvenční zobrazování ve dvou polaritách na stejném místě neovlivnilo molekulární profil.
• Komparativní spektra před a po negativním módu v pozitivním módu vykazovala konzistentní signály.

Případová studie tumoru:

• Stejný sekční vzorek s normální tkání a sekundárním nádorem analyzován v obou polaritách.
• Identifikovány lipidové signatury odlišující zdravou a nádorovou tkáň.

Metoda umožňuje bohaté mapování lipidů a endogenních metabolitů s vysokou chemickou pokrytím.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimální příprava vzorku – bez matrixu a chemických modifikací.
• Opakovaná analýza šetří vzácné nebo klinické vzorky.
• Kombinace pozitivního a negativního módu pro širší chemické pokrytí.
• Možnost následné histologické analýzy (např. H&E barvení) na stejném řezu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s multimodálními zobrazovacími technikami, např. mikroskopie či spektroskopie.
• Automatizace postupů pro klinické aplikace a personalizovanou medicínu.
• Zvýšení prostorového rozlišení pod 50 μm pro detailní morfologické a molekulární korelace.
• Aplikace na další typy tkání a biomarkerů.

Závěr

Optimalizované podmínky DESI imaging umožňují z jednoho tkáňového řezu získat bohatou molekulární informaci v pozitivním i negativním módu bez významné destrukce vzorku. Metoda šetří vzácný materiál, rozšiřuje chemické pokrytí a umožňuje kombinaci s dalšími analytickými a histologickými přístupy.

Reference

• Claude E., Jones E. Generation of Multiple Images from a Single Tissue Section with Dual Polarity DESI Imaging. Waters Corporation, 2015.
• Imperial College London, optimalizace metodiky, 2011–2015.
• ERC Starting Grant 210356; projekt FP7 Intelligent Surgical Device 3054940.