Full Spectrum Molecular Imaging on the SYNAPT XS: Combined imaging techniques yield comprehensive results

Význam tématu

Full Spectrum Molecular Imaging (FSMI) představuje moderní přístup v obrazové hmotové spektrometrii, který spojuje techniky MALDI, DESI a ion mobility MS v jednom přístroji. Tato holistická metoda umožňuje detailní zobrazení distribuce širokého spektra molekul (lipidy, metabolity, peptidy) ve tkáňových řezech, což zásadně rozšiřuje poznatky o molekulárních procesech v biomedicíně, farmakologii a diagnostice.

Cíle a přehled studie

Studie demonstruje schopnosti nové platformy Waters SYNAPT XS s integrovaným DESI XS zdrojem a pokročilým HDI softwarem. Cílem je předvést:

• komplementaritu MALDI a DESI analýzy ve studiu tkání,
• zvýšení citlivosti i pro lámané či tepelně citlivé molekuly,
• zrychlení a zefektivnění workflow díky slučování více analytických režimů (HDMS E, SONAR).

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byly připraveny tenké tkáňové řezy (10–15 μm) pomocí kryostatu. Následovalo:

• MALDI imaging – nanesení matrix, laserová ionizace, vysoké prostorové rozlišení (5–10 μm), vhodné pro větší molekuly.
• DESI imaging – ambinentní ionizace bez matrixu, jednoduchá příprava, rozlišení 50–100 μm, výborné pro malé molekuly a lipidy.
• Ion mobility separace – přidání dimenze velikosti a tvaru molekul, odfiltrování interferencí, zvýšení selektivity.
• Platforma Waters SYNAPT XS – vysokorozlišující HRMS se SID zdrojem DESI XS, SONAR módy a HDI softwarem pro rychlé zpracování velkých datasetů.

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnání citlivosti a rozsahu detekce 24 farmaceutických sloučenin ukázalo:

• komplementaritu ionizačních metod – některé malé molekuly lépe detekovány DESI, jiné proteiny a peptidy MALDI,
• vyšší citlivost SYNAPT XS pro labile analýty,
• efektivní zpracování dat bez omezení velikosti experimentů díky HDI softwaru.

Obrázky tkání ledviny prokázaly rozdílné lipidové profily kůry a dřeně, zvýrazněné jednotlivou metodou i jejich kombinací.

Přínosy a praktické využití metody

FSMI nabízí:

• možnost mapování léčiv a metabolit in situ v drogách,
• rozlišení zdravých a patologických oblastí tkání bez značených sond,
• aplikace ve výzkumu onkologie, kardiologie a neurověd,
• šetření času a vzorku díky opakovaným analýzám na stejném řezu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další směřování zahrnuje:

• rozšíření škály ionizačních zdrojů pro simultánní multi-Mod imaging,
• vylepšení softwarového zpracování pomocí AI a strojového učení pro automatickou segmentaci tkání,
• aplikace v personalizované medicíně a farmakometabolomice,
• integraci s dalšími bioanalytickými technikami (mikroskopie, genomika).

Závěr

Nová generace hmotové spektrometrie SYNAPT XS s DESI XS a pokročilým HDI softwarem poskytuje bezprecedentní citlivost, rozlišení a všestrannost při molekulárním zobrazování. Kombinace MALDI, DESI a ion mobility MS na jediné platformě přináší komplexní vhled do distribuce širokého spektra biomolekul a otevírá nové možnosti ve výzkumu a vývoji.

Reference

• Anal. Chem. 2018, 90(9), 5637–5645. Exploring Ion Suppression in Mass Spectrometry Imaging of a Heterogeneous Tissue.
• Waters Application Note 720005947en. DESI-Mass Spectrometry Imaging Investigation of Discrete and Cassette Drug Dosed Tissues.
• Poster 2018: Evaluation of the Ionization Efficiency Between MALDI and DESI MSI for Pharmaceutical Compounds, E. Claude, M. Towers.