MSI Analyte Browser: A web-based MicroApp for visualization and annotation of MS imaging data

Význam tématu

Mass spectrometry imaging (MSI) představuje pokročilou techniku prostorového zobrazení distribuovaných molekul v biologických a materiálových vzorcích. Umožňuje zobrazit stovky až tisíce analytů současně a podporuje průzkumné i cílené studie v oblasti biomarkerů, farmakologie či materiálové vědy. Díky vzrůstajícím objemům a komplexitě dat je klíčové mít dostupné nástroje, které zefektivňují vizualizaci, anotaci i automatickou identifikaci klíčových složek záznamu.

Cíle a přehled studie

Popisovaný MSI Analyte Browser je lehká webová MicroApp pro interaktivní zobrazení iontových obrazů a spekter z MSI dat. Cílem je nabídnout uživatelům nástroje pro:

• anotaci m/z signálů s využitím databází,
• identifikaci izotopů na základě korelační analýzy,
• rychlou vizualizaci prostorového rozložení jednotlivých složek i spektrálních informací v daných pixelech,
• automatické navržení top analyzů vhodných pro další zkoumání.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorkem byly tenké řezy mozku myši připravené kryostatickou sekcí. Data byla pořízena na SELECT SERIES MRT s DESI XS zdrojem. Hlavní parametry MS analýzy:

• Zdroj: DESI, negativní ionizace
• Kuželové napětí 40 V, kapilární napětí 0,8 kV
• Neutrální plyn: dusík při tlaku 0,8 bar
• Rozlišení nad 200 000 FWHM, hmotnostní přesnost pod 200 ppb
• Pixel size 50 μm, 5 pixelů za sekundu
• Lock mass kalibrace proti Leu-Enkephalinu (m/z 554.2620)

Hlavní výsledky a diskuse

Implementace MSI Analyte Browseru poskytuje následující funkce:

• Anotace m/z signálů s tolerancí do 1 ppm, vyhledávání ve veřejné databázi HMDB
• Automatická detekce izotopů pomocí korelačního metrického porovnání
• Interaktivní zobrazení iontových obrazů s možností volby barevné škály, zoomu a posunu
• Spektrální okno pro jednotlivé pixely i průměrné spektrum celé datové sady
• Automatický výběr top 50 analyzů na základě poměru intenzit uvnitř a vně klientsky definované masky
• RGB překryvy tří vybraných m/z přiřazených k definovaným lipidům

Přínosy a praktické využití metody

Využití webové MicroApp zrychluje a zpřehledňuje první fáze zpracování MSI dat. Klíčové přínosy:

• Rychlá identifikace kandidátních sloučenin bez nutnosti offline softwaru
• Interaktivní prohlížení prostorových rozložení a spektrálních informací
• Usnadnění rozhodování o dalším cíleném měření či kvantifikaci

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj aplikace může zahrnovat:

• Integraci dalších chemických databází a modelů predikce aduktů
• Strojové učení pro lepší rozlišení izomerů a artefaktů
• Podporu 3D tomografických dat a více modality overlay
• Implementaci on-the-fly normalizace a statistických analýz

Závěr

MSI Analyte Browser představuje efektivní nástroj pro rychlou a interaktivní analýzu MSI dat. Nabízí plně webové řešení pro anotaci, vizualizaci i průzkum datových sad, čímž zkracuje dobu potřebnou pro první interpretaci výsledků a podporuje vědecké i průmyslové aplikace.

Reference

Waters Corporation, MSI Analyte Browser: A web-based MicroApp for visualization and annotation of MS imaging data, Produktová dokumentace, 2023