High throughput, high spatially resolved MALDI-MSI comparative analysis of an Alzheimer’s disease mouse model with wild-type mice

Význam tématu

Detekce prostorové distribuce lipidů v mozku s vysokým rozlišením a propustností je klíčová pro pochopení neurodegenerativních onemocnění. Metoda MALDI-MSI nabízí vizualizaci molekulárních změn v rámci buněčných vrstev a napomáhá identifikaci biomarkerů Alzheimerovy choroby.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout rutinní postup pro vysokorozlišovací (≤5 µm) a vysoce propustné MALDI-MSI bez výrazné ztráty citlivosti. Metoda byla aplikována na porovnání lipidomických profilů divokého typu (WT) a transgenního myšího modelu Alzheimerovy choroby (5xFAD) s jedinobuněčným rozlišením.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky

• 10 µm řezy mozkových tkání z WT a několika AD modelů (5xFAD, ABCA7 HO, CLU h2kB KI HO)
• Uložení při –80 °C

Matrix a depozice

• 9-Aminoacridin, 0,9 µm vrstva vaporizovaná pomocí iMLayer

MSI akvizice

• AP-MALDI QTOF iMScope QT, Shimadzu
• Integrovaná širokoúhlá a mikroskopická kamera
• Laserové zaostření od 5 µm do 200 µm
• Frekvence laseru až 20 kHz, 150 střel/pixel

Analýza dat

• Software ImageReveal MS s PCA, PLS, segmentací a klasifikací

Hlavní výsledky a diskuse

Bylo dosaženo vysokého prostorového rozlišení (5 µm) při zachování kvalitních spekter. Zvýšení rychlosti z 2 kHz na 20 kHz umožnilo zkrácení akvizičního času ze 2,3 h na 36 min s poklesem signálu pouze o 10–15 %. Porovnání lipidových iontů PC (34:1), PC (36:1) a PC (32:0) odhalilo ve 5xFAD modelu vyšší abundanci v oblastech caudate-putamen a corpus callosum oproti WT. Segmentační analýza potvrdila rozdíly mezi jednotlivými AD modely.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Zrychlenou a vysoce citlivou analýzu lipidů v tkáňových řezech
• Možnost studia molekulárních změn na úrovni jednotlivých buněk
• Podporu přehledu o patologii AD a objev biomarkerů

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může zahrnovat multimodální snímání kombinující proteomiku a metabolomiku, automatizované zpracování dat s umělou inteligencí a rozšíření aplikací na klinické vzorky pro časnou diagnostiku neurodegenerativních onemocnění.

Závěr

Popsaný přístup propojuje vysoké prostorové rozlišení s vysokou propustností a citlivostí MALDI-MSI. Umožňuje detailní vizualizaci lipidů v mozku myšího modelu AD a divokého typu, což přispívá k lepšímu pochopení molekulární patologie a podporuje další výzkum biomarkerů.

Reference

• Hossen MA, Kawauchi S, Kurzyniec S, Boutaghou MN, Green K, Grun F. High throughput, high spatially resolved MALDI-MSI comparative analysis of an Alzheimer’s disease mouse model with wild-type mice. ASMS 2022, WP-292.