Metabolic Phenotyping of Colorectal Tissue Samples by DESI-MSI for Clinical Research

Význam tématu

Desorpčně-elektrosprayové ionizační zobrazování hmotnostní spektrometrií (DESI-MSI) umožňuje prostorovou analýzu lipidů a dalších biomolekul přímo na povrchu tkání za ambientních podmínek s minimální přípravou vzorku. Tato technologie je klíčová pro odhalování molekulárních změn v průběhu karcinogeneze a má potenciál v histologickém rozlišení zdravých a nádorových struktur.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo srovnání lipidových profilů a jejich prostorového rozložení ve zdravé a nádorové kolorektální tkáni za účelem odhalení metabolických odchylek spojených s progresí a invazí karcinomu.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky čerstvě zmražené kolorektální tkáně byly krájeny na 10 µm řezy a naneseny na skleněné podložky. Analýza probíhala na instrumentech Waters SYNAPT G2-Si a Xevo G2-XS s použitím HDI™ software v1.4. Výzkum využil negativní ionizaci v rozsahu m/z 50–1000, pixelizaci 100 µm a snímkovací frekvenci 4 skany/s. Následně byly sekce po analýze barveny H&E a spojeny s molekulárními obrazy.

Hlavní výsledky a diskuse

DESI-MSI zachytilo výrazné signály mastných kyselin (např. m/z 303,23) a fosfolipidů (např. PE(P-36:2), PE(P-38:4)). V normální tkáni byly jasně odlišeny typy mukózy, svaloviny a submukózy, zatímco nádorové vzorky vykazovaly větší homogenitu. Pomocí chemometrických metod PLS-DA a SIMCA bylo dosaženo výrazného oddělení jednotlivých oblastí. Neřízená PCA a řízená MMC analýza plus leave-one-region-out validace potvrdily schopnost diskriminace s přesností 94–98 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimální příprava vzorků bez aplikace matrice
• Analýza za ambientních podmínek
• Nenáročnost a neinvazivita
• Možnost následné histologické analýzy téhož řezu
• Vysoká citlivost a schopnost rozlišení tkáňových typů

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření do diagnostiky nádorů in situ, integrace s pokročilými algoritmy strojového učení, real-time zobrazování během chirurgických zákroků a aplikace na další typy biomarkerů.

Závěr

DESI-MSI se ukázalo jako robustní nástroj pro prostorovou metabolickou fenotypizaci kolorektální tkáně s vysokou specifitou a senzitivitou. Metoda nabízí široké možnosti aplikace v klinickém výzkumu a potenciál pro budoucí diagnostické postupy.

Použitá instrumentace

• Waters SYNAPT G2-Si
• Waters Xevo G2-XS
• Waters High Definition Imaging™ (HDI) v1.4