Unravelling Tissue Complexity in Samples of Human Inflammatory Bowel Disease Using Imaging Mass Spectrometry

Význam tématu

Chronické zánětlivé onemocnění střev, zejména ulcerózní kolitida a Crohnova choroba, představuje závažný klinický problém s nejasnou příčinou a omezenými léčebnými možnostmi. Precizní mapování lipidových profilů v jednotlivých buněčných populacích střevní sliznice může zvýšit přesnost diagnostiky a umožnit cílenou terapii. Imaging hmotnostní spektrometrie (MSI) s vysokým prostorovým rozlišením je ideální nástroj pro odhalení heterogenity tkáně a identifikaci biomarkerů na subcelulární úrovni.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo využít MALDI-MSI s prostorovým rozlišením 10 µm k analýze endoskopických biopsií vzorků lidského tlustého střeva od pacientů s IBD a od zdravých kontrol. Studie sledovala:

• porovnání lipidových vzorců mezi lamina propria a epitelem (krypty),
• rozdíly mezi vzorky ulcerózní kolitidy, Crohnovy choroby a zdravých kontrol,
• vliv infiltrace imunitních buněk na lipidovou distribuci.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byly biopsie rychle zmraženy a sériově krájeny na 10 µm řezy. Na plošnou vrstvu byla pomocí sublimace nanesena matrice 1,5-diaminonaphthalene (DAN) pro detekci negativních iontů. Snímkování probíhalo na přístroji Shimadzu MALDI-7090 MALDI-TOF-TOF s průměrem laserového bodu 10 µm a rozsahu m/z 200–1200. Data byla zpracována korelačně založeným algoritmem segmentace a PCA analýzou pro klasifikaci lipidových podpisů.

Hlavní výsledky a diskuse

Data prokázala schopnost rozlišit různé tkáňové komponenty a buněčné populace:

• Ion m/z 861,550 byl lokalizován výlučně v kryptách, zatímco m/z 885,550 v lamina propria.
• Segmentace odhalila jasné oddělení epitelu (krypty) a vlastního stroma.
• PCA ukázala výrazné rozdíly lipidových profilů mezi pacienty s UC, CD a kontrolami, ale i mezi jednotlivými buněčnými typy (kolonocyty, perikryptální buňky, lymfocyty, makrofágy).
• Byl pozorován gradient změn lipidové kompozice od spodiny krypt ke špičce epitelu a významný vliv infiltračních buněk.

Přínosy a praktické využití metody

Vysoké prostorové rozlišení MSI umožňuje:

• identifikovat buněčně specifické lipidové biomarkery,
• zlepšit histopatologickou interpretaci biopsií,
• podpořit personalizovanou medicínu tím, že odliší typ a závažnost zánětu,
• poskytnout podklady pro vývoj nových léčiv a monitorování terapeutické odpovědi.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj technologií a analýzy dat povede k:

• kombinaci MSI s dalšími molekulárními zobrazovacími metodami (např. imunofluorescence, Ramanova spektroskopie),
• implementaci automatizované segmentace a strojového učení pro rychlejší interpretaci výsledků,
• rozšíření spektrálního rozsahu a zlepšení citlivosti pro detekci menších biomolekul,
• překlopení metody do klinické rutiny pro diagnostiku a prognózu IBD.

Závěr

Studie prokázala, že MALDI-MSI s 10 µm rozlišením dokáže detailně mapovat lipidovou heterogenitu lidské střevní sliznice a rozlišit různé buněčné složky i patologické stavy. Tento přístup otevírá nové možnosti v molekulární diagnostice IBD a vývoji personalizovaných léčebných strategií.

Reference

V textu nebyly uvedeny žádné specifické literární citace.