Facilitating MALDI Imaging Sample Preparation: A High-Resolution, Reproducible, and User-Friendly Sublimation Device

Význam tématu

Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Imaging Mass Spectrometry (MALDI Imaging) umožňuje prostorově rozlišenou analýzu biomolekul v tkáních, přičemž kvalita výsledků je silně závislá na rovnoměrné a reprodukovatelné aplikaci matrixu.
Tradiční metodiky, jako je nanášení sprejem, často představují kompromis mezi citlivostí a laterálním rozlišením. Sublimace nabízí výhodu jemných krystalů a vyššího rozlišení, avšak běžné laboratorní postupy postrádají spolehlivou opakovatelnost.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentované práce bylo vyvinout plně automatizované zařízení pro sublimaci a volitelnou rekrystalizaci matrixu, které zajistí:

• Vysoce homogenní a reprodukovatelné nanášení matrixu pro MALDI Imaging
• Širokou použitelnost na různých místech (laboratořích), typech tkání a analyzátorech
• Uživatelsky přívětivý a standardizovaný workflow

Použitá metodika

Analýzy proběhly ve třech laboratořích s identickými zařízeními na sublimaci a rekrystalizaci.

• Matrixy: DHAP, DHB, CHCA (5 mg na vzorek)
• Substráty: IntelliSlides, tkáně potkana (testis, mozek, ledvina), Vero B4 buňky
• Analytické metody: gravimetrie, histogramy pixelové intenzity, MALDI Imaging (timsTOF fleX, MALDI-2, prototyp přenosového režimu)
• Parametry sublimace a rekrystalizace optimalizované pro jednotlivé matrixy

Použitá instrumentace

• Automatizovaný sublimátor s řízenou teplotou a časem
• MALDI-TOF/TOF spektrometr timsTOF fleX (Bruker)
• MALDI-2 modifikace pro zvýšenou citlivost
• Přenosový (transmission-mode) detektor (prototyp)

Hlavní výsledky a diskuse

• Reprodukovatelnost a homogenita: zařízení dosahuje konstantní výtěžnosti matrixu (~75 ± 5 %) a úzkých rozptylů intenzity pixelů napříč vzorky.
• Multilaboratorní komparabilita: k-means shlukování dat odhalilo, že variabilita souvisí spíše se strukturou tkáně než s místem, operátorem či přístrojem.
• Citlivost: kombinace sublimace a rekrystalizace poskytuje vyšší signál než samotná sublimace nebo nanášení sprejem, přičemž dochází k minimální delokalizaci lipidů.
• Laterální rozlišení: artefakt-free příprava umožňuje pozorování subcelulárních struktur a detekci látek při pixel size ≤5 µm (lipidy v mozkové tkáni, buňky Vero B4, metabolity v ledvině).

Přínosy a praktické využití metody

• Standardizované a škálovatelné řešení pro akademické i průmyslové laboratoře
• Vylepšená citlivost a přesnost lokalizace analyzátů
• Kompatibilita s různými typy matrixů a tkání
• Eliminace rozpouštědel a minimalizace artefaktů delokalizace

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další matrixy, analyty a patologické vzorky (bioptické řezy)
• Integrace do plně automatizovaných linek pro klinickou diagnostiku
• Pokročilá analýza dat s podporou strojového učení
• Vývoj přenosových systémů pro subcelulární zobrazování

Závěr

Automatizované zařízení pro sublimaci a rekrystalizaci matrixu přináší spolehlivé a vysoce kvalitní přípravy vzorků pro MALDI Imaging s vynikající reprodukovatelností, citlivostí a laterálním rozlišením napříč laboratořemi a tkáněmi.

Reference

• Bien T., Henkel C., Buck A., Diez S., Ebner C., Evers W., Becker M., Hoehndorf J. Facilitating MALDI Imaging Sample Preparation: A High-Resolution, Reproducible, and User-Friendly Sublimation Device. Bruker Daltonics GmbH & Co. KG & Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG, 2025.