Full Spectrum Molecular Imaging on the SYNAPT XS: Combined Imaging Techniques Yield Comprehensive Results

Význam tématu

Full Spectrum Molecular Imaging (FSMI) nabízí komplexní pohled na distribuci molekul v biologických vzorcích bez nutnosti značení. Podporuje výzkum v oblastech onkologie, kardiologie, neurodegenerativních onemocnění a vývoje léčiv, kde je klíčové pochopení prostorového rozmístění metabolitů, lipidů a dalších biologicky aktivních látek.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem tohoto přehledu je představit nový integrovaný systém Waters SYNAPT XS s plnou podporou MALDI, DESI a iontové mobility. Studie demonstruje výhody kombinace těchto technik pro zvýšení citlivosti, rozšíření molekulárního pokrytí a zefektivnění analytického workflow.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorku: Kryostatycké řezy tkání (10–15 μm), případně odstranění matrice pro DESI po MALDI analýze.
• MALDI: Nanášení matrice, laserová ionizace, rozlišení od 5 do 100 μm.
• DESI: Aerosolní rozprašování rozpouštědla, analýza v atmosférickém tlaku, rozlišení ≤ 20 μm, bez náročné přípravy.
• Iontová mobilita: Oddělení molekul podle tvaru a velikosti pro odstranění interferencí.
• Software: Waters High Definition Imaging (HDI) pro ko-registration, zpracování HDMSE dat a vizualizaci.
• Hmotnostní spektrometr: SYNAPT XS vybaven iontovou mobilitou a režimy HDMS E a SONAR.

Hlavní výsledky a diskuse

• Komplementarita DESI a MALDI přístupu demonstrovaná na snímcích lipidů v kortexu a medule ledviny odhalila rozdíly v distribuci malých molekul.
• Vyhodnocení 24 farmaceutických sloučenin ukázalo lepší citlivost DESI pro malé molekuly a vysokou výkonnost MALDI pro širší spektrum analyzovaných látek.
• Nové komponenty DESI XS přispěly k lepší stabilitě, snadnější obsluze, automatickému vypínání plynů a prodloužené životnosti sprayeru.
• Software HDI umožnil rychlejší zpracování rozsáhlých datasetů bez omezení v objemu načítaných dat.

Přínosy a praktické využití metody

• Beznutnost značení: zachování integrity biologického vzorku a možnost následného histologického barvení H&E.
• Široké molekulární pokrytí: od malých metabolitů po peptidy a proteiny.
• Multimodální přístup: jedno zařízení zvládá více ionizačních a separačních režimů.
• Automatizace a vysoká propustnost: analýza více tkání na jednom skle v jednom běhu.
• Využití v preklinickém vývoji léčiv, patofyziologii a biomedicínském výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace 3D zobrazování a prostorové metabolomiky pro detailnější vhled do tkání.
• Využití umělé inteligence a strojového učení k automatické identifikaci a kvantifikaci signálů.
• Další vylepšení rozlišení a citlivosti iontové mobility pro izolaci izobarických interferencí.
• Anotace molekulárních kartografií s histopatologickými daty pro klinické aplikace.

Závěr

Full Spectrum Molecular Imaging na platformě SYNAPT XS představuje ucelené řešení, které kombinuje výhody MALDI, DESI a iontové mobility. Nové komponenty zvyšují citlivost a robustnost analýzy a HDI software zefektivňuje zpracování dat. Takto rozšířený workflow podporuje pokročilý výzkum v oblasti biomedicíny a farmacie.

Reference

1. Anal. Chem. 2018, 90(9), 5637–5645. Exploring Ion Suppression in Mass Spectrometry Imaging of a Heterogeneous Tissue.
2. Waters Application Note 720005947en. DESI-Mass Spectrometry Imaging Investigation of Discrete and Cassette Drug Dosed Tissues.
3. Claude E., Towers M. Evaluation of the Ionization Efficiency Between MALDI and DESI MSI for the Analysis of Pharmaceutical Compounds, 2018, poster.