TIMS enabled quantification of small molecules in MALDI Imaging
Technické články | 2020 | BrukerInstrumentace
Quantifikace malých molekul v MALDI zobrazovací hmotnostní spektrometrii je nezbytná pro farmakologický výzkum, protože umožňuje přesné stanovení lokální koncentrace léčiv i jejich metabolitů v tkáni. Tradiční qMSI čelí omezením způsobeným izobarickými rušivými složkami, matricovým pozadím a tlumením iontů, což snižuje spolehlivost a kvantitativní výkonnost metody.
Studie demonstruje využití přístroje timsTOF fleX k provedení kvantitativního MSI (qMSI) malých molekul a porovnává citlivost a specifičnost detekce několika BRAF inhibitorů a kontrastních látek. Cílem bylo prokázat schopnost separace téměř izobarických iontů podle jejich iontové mobility a zlepšit citlivost pomocí paralelního akumulačního PASEF režimu a selektivního kvadrupólového isolation.
Vystižení kvantifikace proběhlo na modelu tkáňového mimetika: homogenát mozku myši byl doplněn sérií koncentrací látek v rozmezí 1–100 µM a zapracován do želatinových matric o průměru 1,5 mm. Řezy tloušťky 10 µm byly napuštěny matrix 2,5-dihydroxybenzoovou kyselinou (160 mg/ml v MeOH/TFA) pomocí TM-Sprayeru a rekrystalizovány v kyselině octové.
Použitá instrumentace:
Implementace TIMS a PASEF v MALDI-qMSI přináší vysokou specifičnost detekce cílových látek ve složitém biologickém prostředí a umožňuje robustnější kalibraci i širší lineární dynamický rozsah. Metoda je využitelná v preklinickém výzkumu farmakokinetiky, vyhodnocování distribuce léčiv a vývoji nových farmaceutik.
Studie potvrzuje, že platforma timsTOF fleX umožňuje efektivní kvantitativní zobrazování malých molekul pomocí MALDI-Ion Mobility-qTOF přístupu. Oddělení izobarických iontů a eliminece dimerů zlepšují přesnost a citlivost metody, což významně rozšiřuje potenciál qMSI v farmaceutickém výzkumu.
MALDI, MS Imaging, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceBruker
Souhrn
Význam tématu
Quantifikace malých molekul v MALDI zobrazovací hmotnostní spektrometrii je nezbytná pro farmakologický výzkum, protože umožňuje přesné stanovení lokální koncentrace léčiv i jejich metabolitů v tkáni. Tradiční qMSI čelí omezením způsobeným izobarickými rušivými složkami, matricovým pozadím a tlumením iontů, což snižuje spolehlivost a kvantitativní výkonnost metody.
Cíle a přehled studie
Studie demonstruje využití přístroje timsTOF fleX k provedení kvantitativního MSI (qMSI) malých molekul a porovnává citlivost a specifičnost detekce několika BRAF inhibitorů a kontrastních látek. Cílem bylo prokázat schopnost separace téměř izobarických iontů podle jejich iontové mobility a zlepšit citlivost pomocí paralelního akumulačního PASEF režimu a selektivního kvadrupólového isolation.
Použitá metodika a instrumentace
Vystižení kvantifikace proběhlo na modelu tkáňového mimetika: homogenát mozku myši byl doplněn sérií koncentrací látek v rozmezí 1–100 µM a zapracován do želatinových matric o průměru 1,5 mm. Řezy tloušťky 10 µm byly napuštěny matrix 2,5-dihydroxybenzoovou kyselinou (160 mg/ml v MeOH/TFA) pomocí TM-Sprayeru a rekrystalizovány v kyselině octové.
Použitá instrumentace:
- timsTOF fleX s MALDI zdrojem a iontovou mobilitou TIMS
- ESI zdroj pro optimalizaci iontové trasy (ion transfer funnel, kvadrupól, kolizní celule, focus pre-TOF)
- TM-Sprayer pro nanášení matrix
- SCiLS Lab a TIMS Viewer pro vizualizaci dat
Hlavní výsledky a diskuse
- Čtyři BRAF inhibitory (encorafenib, dabrafenib, trametinib, vemurafenib) byly detekovány s limity v řádu jednotek µM. Nejvyšší citlivost vykázaly encorafenib a trametinib (1,1 µM).
- TIMS oddělila téměř izobarické ionty monomethyl auristatin E od tkáňového pozadí podle rozdílné iontové mobility, čímž významně zvýšila specifičnost kvantifikace.
- PASEF společně s kvadrupólovou selekcí umožnily odbourat chemické rušení a snížit hranici detekce.
- Gadavist byl identifikován jako monomer [M+H]+ a dimer [M2+2H]2+ na základě rozdílné mobility, což odhalilo potenciální zkreslení kalibrační křivky bez separace TIMS.
- Pro experiment ko-dávkování topotekan a gadavist byla metodika optimalizována přímou ESI infuzí a následně aplikována na MALDI Imaging pro vyrovnanou citlivost obou látek.
Přínosy a praktické využití metody
Implementace TIMS a PASEF v MALDI-qMSI přináší vysokou specifičnost detekce cílových látek ve složitém biologickém prostředí a umožňuje robustnější kalibraci i širší lineární dynamický rozsah. Metoda je využitelná v preklinickém výzkumu farmakokinetiky, vyhodnocování distribuce léčiv a vývoji nových farmaceutik.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření na multiplexní kvantifikaci více látek najednou v jediné mase.
- Integrace s chromatografickými technikami pro komplexní analýzu biologických molekul.
- Automatizace přípravy vzorků a nano-MALDI pro vyšší prostorové rozlišení.
- Využití v klinických studiích pro personalizovanou medicínu a sledování léčiva v reálném čase.
Závěr
Studie potvrzuje, že platforma timsTOF fleX umožňuje efektivní kvantitativní zobrazování malých molekul pomocí MALDI-Ion Mobility-qTOF přístupu. Oddělení izobarických iontů a eliminece dimerů zlepšují přesnost a citlivost metody, což významně rozšiřuje potenciál qMSI v farmaceutickém výzkumu.
Reference
- Rzagalinski I, Volmer DA (2016) Quantification of low molecular weight compounds by MALDI imaging mass spectrometry – A tutorial review. Biochim Biophys Acta 1865(7):726–739
- Schulz S, Becker M, Groseclose MR, Schadt S, Hopf C (2019) Advanced MALDI mass spectrometry imaging in pharmaceutical research and drug development. Curr Opin Biotechnol 55:51–59
- Jove M, Spencer J, Clench M, Loadman PM, Twelves C (2019) Precision pharmacology: Mass spectrometry imaging and pharmacokinetic drug resistance. Crit Rev Oncol Hematol 141:153–162
- Nishidate M et al (2019) Applications of MALDI mass spectrometry imaging for pharmacokinetic studies during drug development. Drug Metab Pharmacokinet 34:209–216
- Stones CJ et al (2013) Comparison of responses of human melanoma cell lines to MEK and BRAF inhibitors. Front Genet 4:66
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
CCS-aware SpatialOMx® enables highly confident and automatic lipid annotations with regiospecific context
2021|Bruker|Aplikace
Intensity (arb. unit) 132% 0% 100% PS 38:1 m/z 816.5747 ± 0.0122 1/K0 1.433 ± 0.01 Intensity (arb. unit) Mobility [1/K0] 136% 0% 100% PE 20:1_22:6 m/z 816.5517 ± 0.0122 1/K0 1.404 ± 0.01 m/z 1 mm CCS-aware SpatialOMx® enables…
Klíčová slova
ccs, ccsmaldi, maldispatialomx, spatialomximaging, imagingaware, awareannotation, annotationmobility, mobilitytims, timsannotated, annotatedannotations, annotationspasef, pasefbucket, bucketlipid, lipidsegmentation, segmentationlipids
Bruker timsTOF fleX - MALDI Guided SpatialOMx
2020|Bruker|Příručky
timsTOF MALDI Guided SpatialOMx Innovation with Integrity TIMS-MALDI MS MALDI Guided SpatialOMx The tumor microenvironment is a highly variable ecosystem, giving it an intrinsic temporal character. De-coding the cellular communication within the tumor microenvironment via label-free MALDI Imaging and x-omics…
Klíčová slova
maldi, maldispatialomx, spatialomxtimstof, timstofflex, fleximaging, imagingbruker, brukerlaunches, launchesscils, scilstumor, tumorpasef, pasefmicroenvironment, microenvironmenttissue, tissueomics, omicslab, labtims
High-throughput experimentation reaction monitoring and analysis of chemistry synthesis products with ultrahigh-throughput 4D timsTOF fleX MALDI-2 technology
2021|Bruker|Aplikace
High-throughput experimentation reaction monitoring and analysis of chemistry synthesis products with ultrahigh-throughput 4D timsTOF fleX MALDI-2 technology MALDI mass spectrometry is uniquely suited for high-throughput experimentation (HTE) chemical reaction monitoring by coupling it with trapped ion mobility spectrometry (TIMS) on…
Klíčová slova
maldi, maldiintensity, intensityccs, ccstims, timscollisional, collisionalhte, htesynthesis, synthesisexperimentation, experimentationwere, wereconfirmation, confirmationchemical, chemicalthroughput, throughputtimstof, timstofpicomoles, picomolespimozide
Mapping sterols in a marine flatworm-algae-system using MALDI-2 TIMS MS-imaging
2021|Bruker|Aplikace
Waminoa sp. MALDI-2-MSI H H 1 mm H H HO Mapping sterols in a marine flatworm-algae-system using MALDI-2 TIMS MS-imaging Waminoa sp. acoel flatworms hosting Symbiodiniaceae and the related Amphidinium dinoflagellate algae are an interesting model system for symbiosis in…
Klíčová slova
sterol, sterolsterols, sterolssignals, signalswaminoa, waminoaalgae, algaedinoflagellate, dinoflagellatesymbiotic, symbioticcholesterol, cholesterolmarine, marinestigmasterol, stigmasterolspecies, specieshost, hostamphidinium, amphidiniumflatworm, flatwormflatworms