The combination of MALDI-2 and timsTOF fleX brings targeted drug imaging to the next level

Význam tématu

Matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) Imaging je klíčová technologie v DMPK studiích. Přidání post-ionizační laserové fáze MALDI-2 významně zvyšuje citlivost měření a rozšiřuje možnosti prostorové distribuce léčiv přímo v tkáni.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl porovnat klasickou MALDI a inovativní MALDI-2 na přístroji timsTOF fleX. Hlavním úkolem bylo ověřit, jaký praktický přínos má MALDI-2 pro citlivé zobrazování vybraných lékových sloučenin a jejich metabolit v dávkovaných vzorcích.

Použitá metodika a instrumentace

• Hmotnostní spektrometr: timsTOF fleX s modifikací MALDI-2
• Matrix: 2,5-dihydroxyacetofenon (DHAP) nanášený odborným TM-sprayerem
• Vzorky: tenké řezy (10 µm) jater a ledvin potkanů, na které byly naneseny standardní roztoky (1–100 µM) pěti sloučenin
• Data akvizice: pozitronový mód, m/z 100–2000, rozlišení 50 µm/pixel, 1 kHz, 30 střel/pixel
• Software a analýza: SCiLS Lab pro vizualizaci, BioTransformer a Metaboscape pro predikci a anotaci metabolit

Hlavní výsledky a diskuse

• MALDI-2 dosahuje až 2–3 řády vyšší citlivosti oproti standardní MALDI pro testované látky (kofein, chlorochin, rosuvastatin, BI-YYY, reserpin).
• Enhancement signálu: BI-YYY až 300×, chlorochin 200×, rosuvastatin 40×.
• Ve skutečných vzorcích potkanů byla u chlorochinu zaznamenána 6× vyšší intenzita v ledvinách a 5× v játrech s MALDI-2; u BI-YYY 8,5× v ledvinách a 6× v játrech.
• Díky zlepšené citlivosti bylo možné detekovat nové metabolity chlorochinu, které tradiční MALDI neprojevilo, čímž se rozšířilo chemické pokrytí DMPK analýz.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné prohloubení citlivosti analyz pro kvantifikaci a zobrazování léčiv v tkáních.
• Možnost detekce nízkokoncentrovaných metabolit klíčových pro farmakokinetiku a toxikologii.
• Vysoký potenciál pro aplikace v raných fázích vývoje léčiv, kde je zásadní prostorové rozlišení a nízký limit detekce.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další integrace MALDI-2 s pokročilými ionizačními metodami pro širší aplikace v molekulární zobrazovací hmotové spektrometrii.
• Zvýšení rychlosti snímání a prostorového rozlišení pro dynamické sledování distribuce léčiv in situ.
• Automatizovaná workflow s podporou strojového učení pro rychlou identifikaci a kvantifikaci sloučenin.
• Vývoj nových matric a post-ionizačních laserů optimalizovaných pro specifické třídy chemických látek.

Závěr

MALDI-2 na platformě timsTOF fleX představuje významný pokrok v zobrazovací hmotové spektrometrii pro DMPK studie. Zvýšená citlivost a schopnost detekce doposud nepozorovaných metabolit posouvají hranice prostorové analýzy léčiv a otevírají nové možnosti ve výzkumu a vývoji farmaceutik.

Reference

1. Soltwisch J. et al. Mass spectrometry imaging with laser-induced postionization. Science, 2015;348:211–215.
2. Barré F.P.Y. et al. Enhanced Sensitivity Using MALDI-2 for Pharmaceutical Research. Anal. Chem., 2019;91:10840–10848.
3. Djoumbou-Feunang C. et al. BioTransformer: computational tool for metabolism prediction. Journal of Cheminformatics, 2019;11(1):2.