MALDI, LC/TOF, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Ultra-HRMS
ZaměřeníLipidomika
VýrobceBruker
Význam tématu
Analytika lipidů na úrovni jediné buňky poskytuje detailní vhled do heterogenity buněčných populací v komplexních tkáních jako mozek. Metoda MALDI MSI obvykle vytváří rasterizované obrazy, což ve vzácně rozptýlených buňkách ztrácí čas analýzou prázdných oblastí. Efektivní přístup k selektivnímu měření jednotlivých buněk výrazně zvyšuje rychlost a reprodukovatelnost dat a zároveň umožňuje korelaci s imunocytochemickými markery pro identifikaci buněčných typů.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem bylo demonstrovat využití softwaru microMS pro přesnou lokalizaci fluorescenčně označených buněk na podložce a jejich následnou analýzu na mass spektrometrech Bruker ultrafleXtreme TOF/TOF a 7T solariX XR MRMS. Studie ukazuje multimodální workflow pro rychlé profilování tisíců jednotlivých buněk a následnou multimodální analýzu rozlišením lipidových signálů.
Použitá metodika a instrumentace
Pro přípravu buněk mozku myší byly enzymaticky a mechanicky disocirovány buňky a naneseny na ITO sklo s fiducialy. Použitá instrumentace:
- mikroskop Zeiss Axio M2 pro získání světlých a fluorescenčních snímků
- software microMS pro detekci pozic buněk a tvorbu geometrií
- Bruker ultrafleXtreme TOF/TOF MALDI MS: laser ~100 µm, 300 dopadů při 1000 Hz a 60 % energie, rozsah m/z 500–3000, rozlišení ~11000
- Bruker 7T solariX XR MRMS: transient 2,94 s, 20 dopadů při 1000 Hz a 60 % energie, rozsah m/z 150–3000, rozlišení ~250000
- volitelné imunocyto chemické značení pro GFAP a neurofilament light chain
Hlavní výsledky a diskuse
Implementací microMS se dosáhlo měření až jednoho buněčného spektra za sekundu na TOF/TOF a jednoho za 30 s na MRMS systému. Průměrně bylo v jedné buňce detekováno ~40 lipidových signálů, především fosfatidylcholinů, fosfatidylethanolaminů a sfingolipidů. Kombinované sekvenční MAP analýzy na obou přístrojích umožnily vyšší chemickou informaci selekcí cílených buněk a redukcí nepotřebných dat z prázdných oblastí. Korelace MS signálů s ICC fluorescenčními markery prokázala rozdíly v lipidových profilech neuronů a astrocytů.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda nabízí:
- zrychlené profilování tisíců buněk
- minimalizaci analýzy prázdného prostoru
- multimodální integraci MS a ICC dat
- možnost prescreeningu pomocí TOF/TOF před policí MRMS analýzou
- flexibilitu pro jiné biologické vzorky či chemické třídy (metabolity, peptidy, proteiny)
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekávané směry vývoje zahrnují vyšší automatizaci tvorby geometry, zlepšení prostorového rozlišení laseru a rozšíření microMS pro další analytické platformy jako CE-ESI-MS. Dále je perspektivní kombinace s dalšími zobrazovacími technikami, rozšíření panely pro více ICC markerů a aplikace v klinických studiích pro cílenou analýzu malých skupin buněk.
Závěr
Workflow založené na software microMS a selektivní MALDI MS analýze jednoho buňky výrazně zlepšuje rychlost i kvalitu lipidomických profilů u jednotlivých buněk. Kombinace TOF/TOF a MRMS přístrojů na stejných pozicích rozšiřuje chemické informace a umožňuje multimodální studie heterogenity buněčných populací.
Reference
- Comi TJ Neumann EK Do TD Sweedler JV 2017 microMS A Python Platform for Image-Guided Mass Spectrometry Profiling J Am Soc Mass Spectrom 28 1919–1928
- Si T Li B Comi TJ Wu Y Hu P Wu Y Min Y Mitchell DA Zhao H Sweedler JV 2017 Profiling of Microbial Colonies for High-Throughput Engineering of Multistep Enzymatic Reactions via Optically Guided Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry J Am Chem Soc 139 12466–12473
- Neumann EK Comi TJ Rubakhin SS Sweedler JV 2019 Lipid Heterogeneity between Astrocytes and Neurons Revealed by Single-Cell MALDI-MS Combined with Immunocytochemical Classification Angew Chem Int Ed Engl 58 5910–5914
- Comi TJ Makurath MA Philip MC Rubakhin SS Sweedler JV 2017 MALDI MS Guided Liquid Microjunction Extraction for Capillary Electrophoresis-Electrospray Ionization MS Analysis of Single Pancreatic Islet Cells Anal Chem 89 7765–7772
- Jansson ET Comi TJ Rubakhin SS Sweedler JV 2016 Single Cell Peptide Heterogeneity of Rat Islets of Langerhans ACS Chem Biol 11 2588–2595
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.