High Resolution Imaging of Adrenal Glands by DESI-MS (ASMS)

Význam tématu

Adrenální žlázy jsou klíčovými endokrinními orgány produkující hormony nezbytné pro udržení homeostázy, kardiovaskulární rovnováhy a reprodukční funkce. Poruchy jejich činnosti, včetně genetických, autoimunitních či nádorových onemocnění, mění lipidový profil tkáně. Vysokorozlišovací zobrazování lipidů v adrenálních žlázách umožňuje detailní mapování molekulárních změn a podporuje vývoj diagnostických markerů a terapeutických přístupů.

Cíle a přehled studie / článku

Studie ověřuje použitelnost DESI-MS (Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry) pro prostorové zobrazování lipidů v myších adrenálních žlázách. Cílem bylo porovnat konvenční kvadrupól-ToF (SYNAPT G2-XS) a multi-reflecting-ToF (SELECT SERIES MRT) instrumentaci, aplikovat statistickou analýzu pro rozlišení tří hlavních tkáňových regionů a identifikovat markerové látky.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorků: Myší adrenální žlázy byly kryořezány na sklo, tloušťka sekce 15 µm.
• Ionizace: DESI-MS s DESI-XS zdrojem a HP rozprašovačem, rozpouštědlo 95 % methanol/5 % voda, plyn 5 bar, kapilární napětí 0,7 kV.
• Spektrometrie: SYNAPT G2-XS QToF (pixel 25 µm) a SELECT SERIES MRT ToF (pixel 50 µm), obě akvizice full scan MS, 2 skany/s.
• Softwarové nástroje:
  • HDI (High Definition Imaging) pro generování ROI a vizualizaci
  • MassLynx pro monoisotopické vycentrování a predikci elementárního složení
  • MetaboAnalyst pro statistickou analýzu (PCA, box ploty)
  • Lipostar MSI pro komplexní MSI zpracování a databázové vyhledávání

Hlavní výsledky a diskuse

• PCA analýza bez škálování i s Pareto škálováním jasně rozlišila medullu, kortex a vnější vrstvu (kapsulu) adrenálních žláz.
• RGB překrytí markerových m/z signálů (např. m/z 496,34; 848,56; 752,39) zobrazilo specifické lokalizace v jednotlivých regionech.
• SELECT SERIES MRT dosáhl rozlišení >200 000 FWHM, oproti ~20 000 FWHM na konvenčním QToF, což umožnilo rozdělení signálu m/z 806,55 na tři blízké izotopy s přiřazenými identitami (např. PE 35:4, PE 36:4, PE 38:6).
• Fragmentační MS/MS analýza m/z 166,06 potvrdila přítomnost fenylalaninu pomocí charakteristických fragmentů.

Přínosy a praktické využití metody

DESI-MS nabízí nedestruktivní prostorové mapování lipidů bez nutnosti značení. Metoda podporuje rozvoj biomarkerů pro adrenální onemocnění, umožňuje opakované analýzy a kombinaci s histologií. Integrace s pokročilými softwarovými balíčky zjednodušuje zpracování dat, statistiku i identifikaci molekul.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace a vyšší prostorové rozlišení pro klinické aplikace.
• Rozšíření na cílené MS/MS protokoly pro potvrzení struktury markerů.
• Propojení s multimodálními zobrazovacími metodami (histologie, imunofluorescence).
• Implementace strojového učení pro automatickou analýzu MSI dat a predikci patologií.

Závěr

Feasibility study potvrdila, že DESI-MS ve spojení s vysokorozlišovací SELECT SERIES MRT i konvenčním QToF spektrometrem poskytuje kvalitní molekulární obrazy adrenálních žláz. Vyšší rozlišení MRT zvyšuje schopnost odlišit blízké molekulární signály a zvyšuje přesnost identifikace biomarkerů.

Reference

• US Department of Health Sciences NIH, Adrenal Gland Disorders, National Institute of Child Health and Human Development.