Single Cell Image Resolution with DESI XS Coupled to a Xevo G3 Mass Spectrometer

Význam tématu

Desorption electrospray ionization s nízkým průtokem (DESI XS) umožňuje dosažení prostorového rozlišení až 5 µm, což otevírá cestu ke kvalitativní a kvantitativní analýze jednotlivých buněk v tkáních a buněčných kulturách. Tato úroveň rozlišení je klíčová pro studium buněčné heterogenity a biomolekulárních interakcí na subbuněčné úrovni.

Cíle a přehled studie / článku

Práce demonstruje použití komerčního zdroje DESI XS ve spojení se spektrometrem Xevo G3 QTof pro snímkování sekcí tkání a nekonfluentních kultur buněk s velikostí pixelu 5 µm. Studie cílí na identifikaci lipidů na úrovni jednotlivých buněk a na ukázku statistické analýzy heterogenity buněčných populací.

Použitá instrumentace

• Mass spectrometer: Waters Xevo G3 QTof
• DESI XS zdroj s low flow kitem a ACQUITY M-Class BSM solvent delivery
• Software: MassLynx, HDI v1.8, Lipostar v2.1.6b, MetaboAnalyst 6.0
• Leica DM 2500 LED mikroskop a Bio-Rad fluorescenční systém

Použitá metodika

Buňky THP-1 a PC-3 byly pěstovány v komorových systémech, fixovány PFA a uchovávány při –80 °C. Myší mozek byl sekvenován na řezy 18 µm. Analyzováno bylo bez další úpravy obvyklým nastavením DESI XS, optimalizovaným pro 5 µm pixel. Data byla získána ve dvou režimech: survey sken 25 µm a cílené snímky 5 µm.

Hlavní výsledky a diskuse

Snímky mozkové tkáně umožnily vizualizaci oligodendrocytů o průměru 10–15 µm. Porovnání 10 µm a 5 µm pixelu ukázalo významné zlepšení fidelity obrazu. V buňkách THP-1 a PC-3 bylo detekováno celkem 192 lipidů, průměrně 55 lipidů u THP-1 a 48 u PC-3. PCA analýza potvrdila odlišení obou buněčných linií a poukázala na vyšší heterogenitu THP-1 buněk.

Přínosy a praktické využití metody

• Analýza buněčné heterogenity a interakcí na úrovni jednotlivých buněk
• Vysoce kvalitní lipidové profily získané z jedné buňky
• Úspora času díky kombinaci rychlého survey skenu a cíleného vysokorozlišení

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj směřuje k automatizaci výběru ROI, integraci s multimodálními zobrazovacími technikami a využití strojového učení pro hlubší analýzu dat. Očekává se rozšíření aplikace na další třídy biomolekul a zvýšení rychlosti snímání.

Závěr

DESI XS ve spojení s Xevo G3 QTof poskytuje robustní platformu pro MS imaging s 5 µm pixelem. Metoda dovoluje detailní lipidovou analýzu jednotlivých buněk v tkáních i kulturách a podporuje studie buněčné heterogenity a funkčních interakcí.

Reference

• Seydel C. et al. Nat Methods. 2021;18:1452–1456.
• Carter B., Zhao K. Nat Rev Genet. 2021;22:235–250.
• Towers M., Reid L. Pushing the Boundaries of DESI Imaging with High Spatial Resolution. Waters Application Note 720008551;2024.
• Pang Z. et al. Nucleic Acids Res. 2024.
• Fruttiger M. et al. Development. 1999;126:457–467.
• Jäkel S. et al. Nature. 2019;566:543–547.
• Tsuchiya S. et al. Int J Cancer. 1980;26:171–176.
• Chanput W. et al. Int Immunopharmacol. 2014;23:37–45.
• Kaighn M.E. et al. Invest Urol. 1979;17:16–23.