Routine Comprehensive Tissue Imaging on the Xevo™ G3 QTof Mass Spectrometer Using a DESI™ XS Source

Význam tématu

Zobrazování rozložení molekul ve tkáních pomocí hmotnostní spektrometrie (MS Imaging) poskytuje cenné informace o lokalizaci a hladinách lipidů a dalších biomolekul. Rychlost sběru dat u procházení (scan speed) je často kompromisem mezi kvalitou signálu a časovou náročností analýzy. Optimalizace této metody umožňuje urychlit experimenty bez ztráty analytických informací, což je klíčové pro rutinní aplikace v preklinickém výzkumu i kvalitativní kontrole.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo ověřit, zda zvýšením rychlosti skenování při DESI-MS Imaging na platformě Xevo G3 QTof nedojde k významnému zhoršení kvality dat. Autoři zkoumali vliv rychlosti 5, 10 a 20 snímků za sekundu na intenzity signálů, rozlišení, mass accuracy a schopnost rozlišit strukturální segmenty v myší mozkové tkáni.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky:

• Řez myšího mozku tloušťky 18 µm na sklíčkách bez další úpravy

MS podmínky:

• Spektrometr: Xevo G3 QTof (Waters)
• Ionizační zdroj: DESI XS s vyhřívanou transferní linií
• Ionizace aniontová, napětí kapiláry 0,6 kV, proud N₂ 15 psi
• Rozpouštědlo: 98 % methanol, 2 % voda, 2 µL/min
• Teplota zdroje 150 °C, transferní linka 450 °C
• Rozlišení ~30 000 FWHM, mass accuracy <2 ppm

Scan speed:

• 5, 10 a 20 snímků/s (ekvivalent 1000, 500 a 250 µm/s)

Softwarové zpracování:

• MassLynx™ pro převod dat
• High-Definition™ Imaging (HDI™) pro vizualizaci
• MSI segmentation MicroApp s UMAP a HDBSCAN pro segmentaci
• Statistická analýza v EZinfo (PCA, korelační koeficienty R²)

Hlavní výsledky a diskuse

1. Segmentace

• Strukturální segmenty v mozku se při 5, 10 i 20 snímcích/s vizuálně nelišily, biologická variabilita mezi po sobě jdoucími řezy byla menší než vliv rychlosti sběru.

2. Korelace spekter

• Korelační koeficient R² mezi daty různých rychlostí překročil 0,95, což ukazuje na velmi dobrou shodu špičkových profilů.

3. Normalizace a PCA

• TIC normalizace kompenzovala pokles intenzity signálu při vyšší rychlosti.
• PCA ukázala, že rozlišování ROI závisí spíše na biologii vzorku než na rychlosti sběru.

4. Mass accuracy a rozlišení

• Mass error pro klíčové lipidy (PS(40:6), PS(38:4), PE(p38:4)) se pohyboval mezi −1,35 a 1,19 ppm pro všechny rychlosti.
• Mass resolution u testovaného iontu m/z 750,5 zůstalo konzistentně vysoké bez významného poklesu při 20 snímcích/s.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlé MS Imaging na Xevo G3 QTof s DESI XS umožňuje:

• Snížit dobu analýzy celých tkání, aniž by utrpěla kvalita dat.
• Provádět rutinní a vysokopropustné experimenty v preklinických studiích.
• Zachovat vysokou citlivost, rozlišení i přesnost měření.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další integrace víceúrovňových dat (MS/MS, SONAR) pro prohloubenou charakterizaci molekulních interakcí. Vývoj rychlejších zdrojů iontů, pokročilých algoritmů strojového učení a automatizace zpracování dat umožní ještě vyšší propustnost a detailnější prostorové mapování metabolitů a lipidů.

Závěr

Studie prokázala, že zvýšením rychlosti skenování na platformě Xevo G3 QTof s DESI XS lze významně urychlit MS Imaging bez ztráty kvality dat. Metoda je vhodná pro rutinní aplikace i výzkumné projekty vyžadující vysokou citlivost a přesnost.