Fully automated chemical imaging with LA-REIMS

Význam tématu

Mass spectrometrická chemická zobrazovací analýza se stává klíčovou technologií v patobiochemii a farmakologii díky schopnosti lokalizovat molekulární profily přímo ve tkáňových řezech. Metoda LA-REIMS nabízí výhodu analýzy za ambientních podmínek bez nutnosti předběžné přípravy vzorku, což zkracuje dobu měření a minimalizuje artefakty.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo vyvinout plně automatizovanou platformu pro chemickou zobrazovací analýzu pomocí LA-REIMS, optimalizovat veškeré komponenty pro vysokou propustnost až 150 sklíček a porovnat výsledky s etablovanou metodou DESI. Studie se zaměřila na demonstrování mikroškálového rozlišení (50 µm) a schopnosti rozlišovat biochemické charakteristiky různých oblastí tkáně.

Použitá metodika a instrumentace

Pro laserovou ablace byl použit Opolette 2940 nm (OPOTEK), který selektivně narušuje vodíkové vazby a uvolňuje molekuly vhodné pro REIMS. Ionizace probíhá za ambientních podmínek bez chemické úpravy. Systém je integrován se sériovým podavačem Pannoramic Scan II (3DHISTECH) a s hmotnostním spektrometrem Xevo G2-QTof (Waters) v režimu negativních iontů. Veškeré komponenty jsou řízeny vlastními skripty kompatibilními s MassLynx, umožňujícími volbu ROI a automatizovanou akvizici.

Hlavní výsledky a diskuse

• Prokázaná schopnost generovat chemicky diferencované obrazy z tkáňových řezů s kročkováním 50 µm.
• Srovnání spekter LA-REIMS a DESI: LA-REIMS vykazuje vyšší intenzitu fosfatidylethanolaminů (PE) s charakteristickou ztrátou amoniaku, zatímco DESI detekuje relativně více fosfatidylinositolů (PI).
• Multivariační analýzy (PCA, LDA) správně rozlišily mozkové oblasti u myších vzorků na základě spektrálních dat, což potvrzuje robustnost metody pro biologické klasifikace.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá analýza bez nutnosti chemické fixace nebo barvení.
• Vysoká propustnost a automatizace šetří laboratorní čas a snižují riziko kontaminace.
• Možnost nasazení ve farmaceutickém výzkumu, toxikologii nebo digitální patologie.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj integrace s umělou inteligencí pro automatickou interpretaci spektrálních obrazů, rozšíření na vícemodalitní zobrazování včetně optické mikroskopie a zvýšení prostorového rozlišení pomocí nových laserových optik. Dále je perspektivní spojení s klinickými diagnostickými protokoly a rozšíření na analýzu malých molekul v reálném čase.

Závěr

Byla vyvinuta plně automatizovaná platforma pro LA-REIMS chemické zobrazování s vysokou průchodností a rozlišením 50 µm. Validace na vzorcích mozku a dalších tkáních prokázala srovnatelnou či lepší výkonnost oproti DESI, což otevírá nové možnosti v laboratorní diagnostice a výzkumu.

Reference

• Horkovics-Kovats GS, Schäffer R, Hajdu C, Schlosser G, Balog J. Fully automated chemical imaging with LA-REIMSTM. Waters Corporation; 2021.