Ex vivo Lung Perfusion Tissue Analysis by Desorption Electrospray Ionization (DESI) Imaging in Clinical Research

Význam tématu

Analýza distribuce biomolekul v plicní tkáni je klíčová pro zlepšení hodnocení kvalitativních parametrů plicních štěpů a pořizování diagnostických informací na histologické úrovni. Desorpčně-elektrospraye ionizační (DESI) zobrazovací hmotnostní spektrometrie představuje ambientní, minimálně invazivní metodu umožňující rychlou charakterizaci lipidů a metabolitů v tenkých vrstvách tkáně bez náročné přípravy vzorků.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat proveditelnost a robustnost DESI-MSI při analýze plicních štěpů po ex vivo perfuzi (EVLP) v klinickém výzkumu pomocí hmotnostního spektrometru Xevo G2-XS QTof. Autoři porovnali negativní i pozitivní ionizační režimy a ověřili soulad molekulárních map s histologickými řezy.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky donorových plic byly skladovány při –80 °C, následně kryosekcionovány na 10 µm a umístěny na skleněné podložky. Pro ionizaci byla použita DESI s 95:5 (v/v) metanol:voda, průtok 1,5 µl/min a tlak dusíku 7 bar. Pohyb vzorku nastavil rozlišení 100 µm a rychlost sběru 1 sken/s. Data byla zpracována pomocí softwaru Waters HDI 1.4 a po snímání byla provedena H&E barvená histologie s digitálním skenem NanoZoomer S210.

Použitá instrumentace

• Xevo G2-XS QTof Mass Spectrometer s DESI zdrojem
• Waters SYNAPT G2-Si kompatibilní DESI zdroj
• Waters HDI Software verze 1.4
• NanoZoomer S210 skener pro H&E řezy

Hlavní výsledky a diskuse

DESI-MSI v negativním i pozitivním režimu umožnila vizualizaci různých lipidů a malých molekul (např. PG(36:2), PC(34:1), C16H11NO3) s rozlišením 100 µm. Překrytí iontových map korespondovalo s histologickými strukturami zobrazenými na H&E řezech. Metoda potvrdila vysokou citlivost pro nízkomolekulární sloučeniny a schopnost neinvazivní analýzy více parametrů na jednom řezu.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimální příprava vzorku a omezená destrukce tkáně
• Možnost následných histologických a jiných analýz na témže řezu
• Vysoká citlivost na nízkomolekulární sloučeniny
• Rychlá produkce molekulárních map pro klinický výzkum a diagnostiku

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace DESI-MSI s pokročilou datovou analýzou a strojovým učením pro automatizované rozpoznání patologických změn v tkáni. Vývoj přenosných DESI systémů pro rychlé in situ měření. Rozšíření aplikací na jiné orgány a biomarkerové studie v transplantologii.

Závěr

DESI imaging představuje efektivní a nenáročnou metodu pro molekulární analýzu plicní tkáně po EVLP. Nabízí vysoké prostorové rozlišení, minimální zásah do vzorku a kompatibilitu s histologickými postupy, což z ní činí cenný nástroj v translacionálním klinickém výzkumu.

Reference

Biro B, Tillner J, Marczin N, Claude E, Takats Z. Ex vivo Lung Perfusion Tissue Analysis by Desorption Electrospray Ionization Imaging in Clinical Research. Waters Technology Brief. 2017;720005797EN.