ROUTINE COMPREHENSIVE TISSUE IMAGING ON THE XEVO G3 QTOF MASS SPECTROMETER USING DESI XS

Význam tématu

Využití zobrazovací hmotnostní spektrometrie pro analýzu tkání umožňuje detailní mapování molekulárního složení biologických vzorků. Zrychlení akvizice snímků významně zkracuje dobu analýzy, avšak může ovlivnit kvalitu dat a reprodukovatelnost výsledků. Tato studie hodnotí dopad odlišných rychlostí skenování na kvalitu MS imaging dat získaných přístrojem Xevo G3 QTof s DESI XS zdrojem.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl:

• Porovnat biologickou variabilitu mezi po sobě následujícími řezy myšího mozku.
• Vyhodnotit vliv scanovacích rychlostí (5, 10 a 20 snímků/s) na kvalitu dat (intenzita signálu, počet detekovaných molekul, distribuce lipidů).
• Zkoumat dopad rychlosti na hmotnostní rozlišení a přesnost měření.
• Aplikovat segmentační a statistické metody (UMAP, HDBSCAN, PCA) pro různé rychlosti snímání.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: Myší mozkové řezy o tloušťce 18 µm na skleněných podložkách.
• Instrumentace: Waters Xevo G3 QTof mass spectrometer s DESI XS zdrojem (výkonný sprayer, zahřívaná přenosová linka).
• Akvizice: MS režim, m/z 50–1200 Da, pixel size 50 µm, krokování 100–1000 µm/s odpovídající 2, 5, 10 a 20 snímkům/s.
• Podmínky DESI: 0,6 kV, 15 psi plyn, 98 % methanol/2 % voda, průtok 2 µL/min, teplota přenosové linky 450 °C.
• Software: MassLynx pro předzpracování, High Definition Imaging (HDI) pro vizualizaci a segmentační analýzu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Segmentace (UMAP + HDBSCAN) odhalila konzistentní struktury tkání při všech rychlostech snímání.
• Biologická variabilita mezi řezy byla nízká (maximální korelace R² > 0,97).
• Spektrální profily při 5–20 snímcích/s vykazovaly vysokou shodu (R² > 0,949).
• PCA analýza ukázala jasné seskupení ROI bez zásadního rozlišení způsobeného rychlostí.
• Hmotnostní rozlišení (~30 000 FWHM) a přesnost měření zůstaly stabilní i při vyšších rychlostech.
• Snížení signální intenzity při rychlejší akvizici neovlivnilo relativní zastoupení lipidů ani detekci markerů.

Přínosy a praktické využití metody

Zrychlená MS imaging akvizice přináší:

• Výrazné zkrácení doby analýzy bez ústupku kvality dat.
• Efektivní rutinní nasazení v farmaceutickém výzkumu, patologii a průmyslové analytice.
• Možnost volby akvizičních režimů (MS, MS/MS, SONAR) dle potřeb experimentu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace multimodálních zobrazovacích technik a AI-poháněné segmentace.
• Vývoj rychlejších, citlivějších zdrojů a automatizovaných workflow.
• Rozšíření rozlišení a hmotnostního rozsahu při zachování vysoké rychlosti.

Závěr

Zvýšení akviziční rychlosti na Xevo G3 QTof s DESI XS nevede k výrazné ztrátě kvality MS imaging dat. Relativní intenzity, počet detekovaných molekul ani prostorové rozdělení lipidů nejsou ovlivněny a zachována je vysoká hmotnostní přesnost i rozlišení. Metoda představuje rychlý a spolehlivý přístup pro rutinní zobrazování biologických tkání.