Spatial distribution of isobaric lipids using high-resolution ion mobility with the DESI XS

Význam tématu

Desorpčně-elektrosprayová ionizace (DESI) s hmotnostní spektrometrií (MS) umožňuje rychlou vizualizaci prostorového rozložení lipidů v biologických tkáních bez nutnosti chromatografického dělení. Avšak izobarické lipidy se stejnou m/z mohou při jednopass IMS zůstat nerozlišeny, což omezuje selektivitu a spolehlivost identifikace. Multi-pass cyklická iontová mobilita (IMS) přináší řešení pro vysokorozlišovací separaci těchto molekul.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo demonstrovat využití multi-pass vysokorozlišovací cyklické IMS v kombinaci s DESI imaging MS pro oddělení a lokalizaci izobarických lipidů v tkáňových řezech. Autoři popisují optimalizaci IMS separace a její dopad na kvalitu zobrazování lipidů.

Použitá metodika a instrumentace

• DESI-XS zdroj (Waters) spojený s quadrupólem a time-of-flight hmotovým spektrometrem s cyklickou IMS.
• Rozpouštědlo: MeOH : voda (98 : 2) s 0,1 % kyselinou mravenčí, tok 2 μl/min, napětí 0,65 kV, tlak plynu 0,7 bar.
• Iontová mobilita: jednopass a optimalizovaných sedm pass cyklického IMS (100 cm dráha, T-vlny kolem 600 elektrod, rozlišení IMS až ~150).
• Zpracování dat: MassLynx V4.2, DriftScope V2.9, HDI 1.6 pro vizualizaci obrazů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Jednopass IMS přinesla částečné oddělení komplexních fosfolipidů, ale nedokázala rozlišit všechny izobarické ionty.
• Sedmipass IMS zvýšila mobilitní rozlišení a umožnila rozdělení iontů m/z 810,6 do dvou odlišných vrcholů (driftové časy ~92,93 a 94,24 ms).
• Tandemová MS po sedmi pass identifikovala první vrchol jako protonovaný PC (18:0_20:4) (m/z 810,6007) a druhý jako sodiovaný PC (18:0_18:1) (m/z 810,5983), rozdíl 2,4 mDa.
• 2D mobilitní mapy ukázaly odlišné prostorové rozložení těchto izobarických lipidů v mozku myši.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a vysoce selektivní analýza probíhá bez chromatografie, šetří čas a materiál.
• Multi-pass IMS posiluje jistotu identifikace izobarických lipidů v komplexních matrikách.
• Metoda je vhodná pro molekulární mapování biomarkerů, QA/QC v farmaceutickém výzkumu a biomedicíně.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zvyšování počtu pass a rozlišení IMSn pro detailnější profilování lipidů.
• Integrace strojového učení pro automatizovanou analýzu mobilitních dat a odlišení tkáňových struktur.
• Rozšíření aplikací v onkologii, neurochemii a personalizované medicíně pro cílené sledování lipidových biomarkerů.

Závěr

Díky kombinaci DESI imaging MS a multi-pass cyklické IMS bylo možné zpřesnit rozlišení izobarických lipidů a vizualizovat je s vysokou prostorovou a strukturální specifičností. Tento přístup významně rozšiřuje možnosti molekulárního zobrazování a analýzy komplexních biologických vzorků.

Reference

• Shrestha B., Towers M., Olivos H., Midey A., Claude E. Spatial distribution of isobaric lipids using high-resolution ion mobility with the DESI XS. Waters Corporation, 2021.