INCREASE IMAGE CLARITY AND SPECIFICITY USING DUAL MSI SOURCES AND MULTI-REFLECTING TIME-OF-FLIGHT ANALYZING METABOLITES IN MOUSE TESTIS

Význam tématu

Analýza lipidů v tkáních myšího varlete je klíčová pro pochopení role lipidové homeostázy v pohlavní vyspělosti a spermatogenezi. Kombinace dvou zdrojů ionizace MSI (DESI a MALDI) spolu s vysokým rozlišením multireflektivního TOF hmotnostního analyzátoru zlepšuje prostorovou věrnost a přesnost identifikace lipidových metabolitů.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo porovnat výkonnost technik DESI a MALDI na hmotnostním spektrometru SELECT SERIES™ MRT a SYNAPT™ G2-Si pro zobrazování lipidů ve varlatech myší. Studie se zaměřila na maximalizaci prostorového rozlišení, hmotnostní přesnosti a možné komplementarity obou ionizačních přístupů.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorku: Kryosekce varlat, nanesení na sklíčka, uchování při –80 °C.
• DESI imaging: Žádná dodatečná preparace, rozprašování 95 % MeOH/5 % H2O s interním standardem Leu-enkephalin (100 pg/µL).
• MALDI imaging: Nanášení matice CHCA (5 mg/mL v acetonitril/voda 70/30) pomocí HTX M5 sprejového zařízení.
• Hmotnostní spektrometrie: SELECT SERIES™ MRT (quadrupole Multi-Reflecting TOF, FWHM ~200 000) a SYNAPT™ G2-Si (Q-oaTOF, FWHM ~25 000).
• Softwarové zpracování: MassLynx™ a High Definition Imaging (HDI™) pro vizualizaci, MetaboAnalyst pro PCA a statistické analýzy, LIPID MAPS® pro putativní identifikaci lipidů (hmotnostní odchylka <500 ppb).

Hlavní výsledky a diskuse

• Prostorová distribuce lipidů: Rozlišení tří hlavních buněčných zón ve varleti (Sertoliho buňky, zralé zárodečné buňky, Leydigovy buňky) pomocí RGB překryvů iontových obrazů.
• PCA analýza: Jasné oddělení tří regionů varlete podle lipidových profilů.
• Vysoké rozlišení MRT: Rozlišení izotopových struktur s rozdíly <20 mDa, zvýšení věrohodnosti identifikace (RMS chyba 203 ppb).
• Komparace DESI vs MALDI: Obě techniky detekovaly podobné třídy lipidů (FA, PG, PS, PE, PI), avšak s mírně odlišnou citlivostí a lokalizací signálu, což doplňuje komplexní lípidské mapování.

Přínosy a praktické využití metody

• Zlepšená prostorová specifita a přesnost hmotnostní identifikace lipidů v komplexních tkáních.
• Možnost neinvazivně sledovat buněčná rozlišná prostředí pomocí MSI.
• Využití v reprodukční biologii, toxikologii a farmaceutickém vývoji pro mapování metabolitů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dalších ionizačních technik (např. SIMS) pro širší molekulární pokrytí.
• Rozvoj cílené kvantifikace lipidů v klinických vzorcích a lidských tkáních.
• Automatizace a AI-podpora pro rychlejší zpracování velkých MSI datasetů.
• Propojení prostorových metabolomických dat s genomickými a proteomickými informacemi pro komplexní systémovou analýzu.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace DESI a MALDI na jednom hmotnostním spektrometru s ultra vysokým rozlišením umožňuje detailní prostorové a hmotnostní rozlišení lipidových metabolitů ve varleti myši. Výsledky podpořily lepší porozumění lipidové heterogenitě a otevřely cestu pro pokročilé aplikace ve výzkumu a průmyslové analytice.

Reference

1. Rodemer C. et al. Human Molecular Genetics. 2003;12:1881–1885.
2. Vos JP. et al. Biochim. Biophys. Acta. 1994;1211:125–149.
3. Siangcham T. et al. PLoS ONE. 2015;10(3):e0120412.
4. Ishizuka I. et al. J Biochem. 1973;73(1):77–87.
5. Goto-Inoue N. et al. Glycobiology. 2009;19(9):950–957.