NOVEL TARGETED DESI MRM TQ SYSTEM PROVIDING INCREASED SENSITIVITY AND ACQUISITION SPEED FOR MASS SPECTROMETRY IMAGING

Význam tématu

Mass spectrometry imaging (MSI) umožňuje prostorové zobrazení distribuce biomarkerů a léčiv v tkáních. Moderní metody MALDI a DESI v kombinaci s vysoce rozlišenými analyzátory však někdy nedostačují pro detekci stopových množství cílových látek. Cílené režimy akvizice na tandemových kvadrupólových spektrometrech (TQ MS) v módu MRM zvyšují citlivost a specificitu, což je klíčové pro analýzy nízce koncentrovaných analyzovaných molekul.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zaměřila na integraci zdroje DESI XS s výkonným sprayerem HPS na TQ MS pracujícím v módu MRM. Cílem bylo stanovit limity detekce (LOD) řady farmakologických látek nanesených na tkáňové řezy a demonstrovat aplikaci na biodistribuci gefitinibu a jeho metabolitů v myších játrech.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky:

• Chloroquine, propranolol, olanzapine, erlotinib, moxifloxacin, terfenadine a irinotecan v 10násobné ředicí řadě na řezech prasečích jater.
• Gefitinib IV (10 mg/kg) podaný myším C57BI6, sběr jater 0,5–24 h po aplikaci, sekce tloušťky 18 µm.

MSI akvizice:

• DESI XS zdroj s High-Performance sprayerem (HPS) na TQ MS v pozitivním módu.
• Roztok 95:5 MeOH:H₂O, průtok 2 µL/min, N₂ 10–15 psi, kapilární napětí 0,55–0,8 kV.
• Velikost pixelu 15–75 µm, rychlost akvizice 5–50 Hz (doba expozice 6–21 ms na přechod).

Zpracování dat:

• MassLynx a HDI v1.7 pro extrakci dat a definici ROI.
• MetaboAnalyst pro statistické vyhodnocení box plotů intenzit.

Hlavní výsledky a diskuse

1) LOD pro chloroquine bylo 0,3 µM při 10 Hz i 50 Hz akvizici (S/N=14).
2) Všechny testované léky byly detekovány pod 1 µM, nejnižší LOD terfenadinu činilo 0,022 µM.
3) Gefitinib vykázal S/N ~2 500, intenzita výrazně převyšovala jeho metabolity.
4) Z 16 známých metabolitů gefitinibu bylo v játrech myší detekováno deset (M1, M2, M6, M7, M9, M10, M11, M12, M13, M14) s časovým profilem 0,5–24 h.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká citlivost a specificita cílené MRM akvizice pro sledování farmakokinetiky v tkáňových řezech.
• Rychlost akvizice až 50 Hz s minimálním poklesem signálu umožňuje vysokopropustné snímání.
• Možnost přímého přenosu MRM metod z UHPLC–MS/MS do MSI workflow.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření aplikace na další skupiny léčiv a biomarkerů.
• Integrace s multimodálními zobrazovacími technikami pro komplexnější analýzu.
• Automatizace datového zpracování v reálném čase a strojové učení pro detekci vzorců.
• Uplatnění v preklinickém i klinickém vývoji léků a personalizované medicíně.

Závěr

Kombinace DESI XS se zdrojem HPS na TQ MS v módu MRM výrazně zvyšuje citlivost a rychlost MSI pro malé molekuly a jejich metabolity. Metoda dosahuje detekčních limitů v řádu stovek nM a nabízí robustní nástroj pro prostorové mapování farmakokinetiky v různých typech tkání.

Reference

1. J. Chong; Nucleic Acids Res., 2018, 46, W486-494.
2. B. Molloy; Metabolites, 2021, 11, 379.
3. R. S. Plumb; J. Proteome Res., 2022, 21(3), 691–701.
4. B. Molloy; Xenobiotica, 2021, 51(4), 434–446.