Improving Metabolite Identification During Imaging by Desorption Electrospray Ionization (DESI) Mass Spectrometry

Význam tématu

Desorption electrospray ionization (DESI) Imaging Mass Spectrometry představuje pokročilou techniku pro zobrazování metabolitů přímo z tkání bez nutnosti složité přípravy vzorku. Tato metoda nabízí vysokou prostorovou rozlišovací schopnost a schopnost analyzovat molekuly v jejich biologickém kontextu. Přestože absence chromatografické separace usnadňuje workflow, může vést k isobarickým interferencím a nejistotě v identifikaci analyzovaných látek.

Cíle a přehled studie

Studie prezentuje tři hlavní strategie pro zvýšení jistoty při identifikaci metabolitů v DESI IMS:

• Využití vysoce přesné měřené hmotnosti v kombinaci s kolizním průřezem (CCS) jako ortogonálním parametrem při globálním profilování.
• Cílené zobrazování pomocí iontové mobility MS/MS selekce prekurzorů a sledování produktových iontů.
• Data independent acquisition (DIA) s iontovou mobilitou neboli HDMSE pro současné získání fragmentačních a profilových dat pro každý pixel.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda použitá v experimentu:

• Vzorky: kryosekce mozku potkana flash zmrazené v kapalném dusíku, naředěné bez další chemické přípravy.
• DESI IMS platforma: SYNAPT G2-XS s kvadrupólovým TOF a iontovou mobilitou.
• Kalibrace hmotnostní osy: leucine-enkephalin lock mass.
• DESI rozpouštědlo: 98 % metanol, 2 % voda, 0,1 % kyselina mravenčí.
• Zpracování dat: software High Definition Imaging (HDI) 1.5.
• CCS kalibrace: mix standardních sloučenin Major Mix IMS/Tof Calibration Kit od Waters (kit #186008113).

Hlavní výsledky a diskuse

1. Accurate mass a CCS

• Vybrané standardy prokázaly odchylku hmotnosti pod 2 ppm a rozdíly v CCS v řádu 1 až 2 %.
• Mobilitní analýza poskytla dodatečné potvrzení identity metabolitů mimo oblast m/z.

2. Ion mobility MS/MS

• Cílené MS/MS zlepšilo jasnost fragmentačních vzorů a umožnilo selektivní sledování známých přechodů.

3. HDMSE (DIA s IMS)

• Současné získání profilových i fragmentačních dat bez volby prekurzoru.
• Srovnání fragmentačních spekter lipidů ukázalo velmi podobné vzory pro HDMSMS a HDMSE.

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší jistota identifikace molekul v komplexních biologických vzorcích.
• Minimalizace falešných pozitiv z isobarických interferencí.
• Možnost zobrazování metabolitů in situ bez časově náročné přípravy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s dalšími separačními technikami pro zvýšení selektivity.
• Automatizace a zkrácení doby analýzy pro vysokoprůtokové aplikace.
• Rozšíření do klinických studií a farmakokinetických aplikací.

Závěr

Implementace kolizního průřezu společně s vysokou hmotnostní přesností a iontovou mobilitou významně zlepšuje spolehlivost identifikace metabolitů při DESI IMS. Využití cíleného MS/MS i datově nezávislého HDMSE rozšiřuje možnosti pro komplexní molekulární zobrazování bez nutnosti dalšího čištění vzorku.

Reference

• Major Mix IMS/Tof Calibration Kit, Waters #186008113