CAN THE EXTRACTED CHEMICAL INFORMATION FROM FFPE SAMPLES USING LA-REIMS IMAGING SUPPORT PATHOLOGICAL DIAGNOSIS? (ASMS)

Význam tématu

Laserem asistovaná rychlá odpařovací ionizace hmotnostní spektrometrie (LA-REIMS) nabízí možnost rychlé chemické zobrazovací analýzy bez nutnosti rozsáhlé přípravy vzorku. Formalínem fixované a parafínem zalité (FFPE) tkáňové bloky tvoří výchozí materiál pro patologii i biobanking, ale ztrácejí podstatnou část molekulárních informací. Schopnost využít uchované FFPE vzorky k extrakci chemických dat by rozšířila možnosti retrospektivních studií a podpory diagnostiky v patologie.

Cíle a přehled studie

Studie sleduje, zda lze pomocí LA-REIMS imagingu získat relevantní phospholipidovou informaci (600–900 m/z) z FFPE vzorků lidských karcinomů ledvin a porovnat obrazovou klasifikaci se standardní patologickou anotací. Část experimentů byla věnována sledování změn signálu během jednotlivých kroků FFPE na prasátkové játrech a poté aplikaci postupů na deset lidských vzorků jasnobuněčného karcinomu ledviny.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnovala:

• Vzorky: deset 10 μm tlustých FFPE řezů z tumorní tkáně ledviny
• Instrumentace: boxed LA-REIMS setup s optickým parametrickým oscilátorem (2940 nm), komerční motorický XY-Z stage, aerosolové odsávání a vstup do zdroje REIMS na G2-XS Q-TOF MS (negativní mód)
• Analýza dat: PCA, nestrukturované k-NN shlukování, supervised obrazová klasifikace pomocí vlastního softwaru AMX (PCA, LDA, LSVC) a křížová validace

Experimenty na prasátkových játrech ukázaly dramatický pokles intenzity signálu po formolové fixaci a částečnou obnovu po odparafinování, přičemž klíčové m/z hodnoty (např. PE(38:4) 766,5; PE(36:2) 742,5; PI(38:4) 885,5) dominovaly rozlišení.

Hlavní výsledky a diskuse

Ve vzorcích FFPE ledviny se podařilo v 8 z 10 případů plně natrénovat modely pro klasifikaci obrazu, přičemž správnost vybraných vzorků dosahovala 48–100 %. U tří vzorků byla úspěšnost nad 90 %. Nestrukturované k-NN zobrazování věrně vytvářelo diskriminační obrazy, supervised modely na bázi LSVC pak umožnily pixelovou klasifikaci tumorní vs. zdravé tkáně. Nejhorší výsledky byly ovlivněny nízkým poměrem signál/šum a artefakty z parafínu.

Přínosy a praktické využití metody

LA-REIMS imaging na FFPE vzorcích poskytuje rychlý chemický obraz s dostatečnou schopností odlišit patologické oblasti při adekvátním modelování. Přestože signálová kvalita je nižší než u čerstvých vzorků, metoda umožňuje zpětně využít rozsáhlé archivy FFPE bloků k výzkumu biomarkerů a podpůrné diagnostice.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možné směry dalšího rozvoje zahrnují:

• Metody zesílení signálu, např. chemická derivatizace nebo nanomateriálové matice
• Alternativní fixace bez parafínu pro lepší zachování metabolitů
• Integrace dat LA-REIMS s ostatními zobrazovacími modalitami (MALDI, DESI)
• Automatizované AI-přístupy pro rychlejší a robustnější analýzu obrazů

Výzkum otvírá možnosti retrospektivního studia farmakologických a onkologických biomarkerů ve velkých FFPE biobankách.

Závěr

LA-REIMS imaging na FFPE vzorcích dokáže extrahovat chemické signály ve vybraném m/z rozsahu a nabídnout obrazovou klasifikaci s vysokou správností v mnoha případech. Metoda je perspektivní pro retrospektivní biobankové studie i podporu patologie, avšak vyžaduje další optimalizaci signálu a standardizaci protokolů přípravy.

Reference

1. Waters Corporation. Fully Automated Chemical Imaging with LA-REIMS. Poster presentation.
2. Waters Corporation. DESI And/or LA-REIMS? Adjacent Automated Ambient Techniques for the Precise identification of Cancer Tissue. Poster presentation.