Novel MALDI Imaging solution empowered by a timsTOF fleX and dedicated bioinformatics pipeline for identification of lipids from tissue

Význam tématu

Matrix-assisted laser desorption/ionizace imaging umožňuje bezznačkové mapování lipidů v tkáni s vysokou prostorovou rozlišením a přispívá k pochopení morfologických změn spojených se nemocemi.

Cíle a přehled studie

Popis nového workflow pro automatickou anotaci a vizualizaci lipidů z MALDI Imaging dat získaných s přístrojem timsTOF fleX s využitím softwaru SCiLS Lab a MetaboScape.

Použitá instrumentace

• timsTOF fleX (Bruker) pro akvizici MALDI Imaging dat
• TM Sprayer pro nanášení matrixu
• SCiLS Lab (verze 2020a) pro vizualizaci a definici ROI
• MetaboScape 5.0 s algoritmem T-ReX 2 pro extrakci, de-isotoping a anotaci lipidů

Metodika

• Příprava čerstvě zmražených řezů mozkové tkáně na vodivých skleněných slidech
• Akvizice v pozitivním režimu v rozsahu m/z 300–1000, rozlišení pixelu 20 µm, frekvence laseru 10 kHz
• Průměrování signálů v blocích 5×5 pixelů, nastavení tolerance hmotnostní chyby 5 mDa a mSigma 250 pro isotopickou shodu
• Anotace proti databázím Lipid Maps a HMDB pomocí uživatelské listiny 42 755 sloučenin

Hlavní výsledky a diskuse

• Automatická anotace 47 unikátních lipidových funkcí, výběr 10 nejvyšších skóre AQ z MetaboScape
• Demonstrovaná distribuce PC(36:1) odpovídá literární referenci (Li et al., 2016, SciRep 6:37903), lokalizace v bílé hmotě mozku
• Workflow umožňuje rychlé získání anotovaných lipidových obrazů a jejich porovnání s existujícími daty

Přínosy a praktické využití metody

Metoda podporuje SpatialOMx studie, umožňuje objevování molekulárních markerů, zajišťuje bezznačkovou analýzu lipidů v kontextu tkáňové morfologie a zvyšuje produktivitu v oblasti biomedicínského výzkumu a QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dalších omických dat (proteomika, metabolomika)
• Rozšíření lipidových databází a využití strojového učení k vylepšení anotací
• Implementace 3D MALDI Imaging a multimodálních analýz tkáňových vzorků

Závěr

Navržené řešení spojuje vysokorychlostní MALDI Imaging s automatickou bioinformatickou analýzou, což významně zkracuje čas potřebný k identifikaci a vizualizaci lipidů v tkáňových řezech.

Reference

• Li et al. (2016) SciRep 6:37903