Improving Feature Detection and Putative Identification For Tissue Imaging Applications Using the SELECT SERIES™ Multi‑Reflecting-ToF (MRT) Mass Spectrometer

Význam tématu

Mass spectrometrické zobrazování tkání (MSI) představuje klíčový nástroj pro identifikaci biomarkerů souvisejících se změnami v chorobných procesech, toxikologii nebo kvalitě potravin. Vyšší hmotnostní rozlišení a přesnost přímo ovlivňují schopnost detekovat jemné rozdíly v molekulární kompozici biologických vzorků a zpřesňují identifikaci látek.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat výkonnost DESI-MSI analýzy murinních nadledvin prováděné na vysokorozlišujícím SELECT SERIES MRT (MRT) mass spektrometru s tradičním oa-QToF přístrojem. Autoři sledovali kvalitu detekce, schopnost rozlišení izotopických struktur a přesnost určení elementárního složení látek.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky: Kryořezésekce divokého typu myší nadledvin o tloušťce 15 µm byly analyzovány metoda DESI-MSI v pozitivním i negativním ionizačním režimu. Systém: SELECT SERIES MRT mass spektrometr se dvěma elektrostatickými zrcadly umožňujícími >48 m efektivní délku letu (hmotnostní rozlišení > 200 000 FWHM, přesnost < 500 ppb) a konvenční oa-QToF (20 000 FWHM). Softwarové nástroje: MassLynx pro zpracování spekter a elementární kompozice, HDI pro tvorbu map distribuce iontů, MetaboAnalyst pro statistické vyhodnocení.

Hlavní výsledky a diskuse

1. MRT přístroj odhalil jemnou izotopickou strukturu a umožnil rozlišit tři blízce ležící signály m/z ~806,55, které oa-QToF vnímal jako jediný vrchol.
2. Při pozitivní ionizaci byly putativně identifikovány lipidy LPC 16:0/LPE 19:0, PC 38:4/PE 41:4 a cholesterol s přesností 20–54 ppb.
3. Negativní režim odhalil LPE 20:4, PI 39:4 a LPC 13:0 s přesností do 356 ppb.
4. Oddělené signály m/z 806,51, 806,56 a 806,57 vykazovaly odlišné lokalizační vzory v kůře a dřeni nadledviny, což poukazuje na vyšší biologickou relevanci analýzy MRT.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená hmotnostní citlivost a rozlišení vedou k většímu počtu detekovaných molekulárních vlastností.
  
• Přesnější určení elementárního složení snižuje počet kandidátních identifikací.
  
• Detailní zobrazování distribuce lipidů umožňuje precizní mapování biologických funkcí a patologických změn.
  

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření využití MRT MSI v klinické diagnostice, farmaceutickém výzkumu a potravinářské analýze. Integrace s dalšími omickými disciplínami a pokročilými statistickými nástroji podpoří komplexní multi-omics přístupy a automatizaci datové analýzy.

Závěr

DESI-MSI na SELECT SERIES MRT mass spektrometru významně překonává konvenční oa-QToF v hmotnostním rozlišení a přesnosti. Tato technologie umožňuje detailní zobrazení a spolehlivou identifikaci molekul ve tkáňových vzorcích, čímž zvyšuje vědeckou i aplikovanou hodnotu MSI studií.

Reference

1. US Department of Health Sciences, NIH (National Institute of Child Health and Human Development), Adrenal Gland Disorders.
2. Pang Z., Zhou G., Ewald J. et al., Using MetaboAnalyst 5.0 for LC–HRMS spectra processing, multi-omics integration and covariate adjustment of global metabolomics data, Nat Protoc (2022).
3. Fahy E., Subramaniam S., Murphy R., Nishijima M., Raetz C., Shimizu T., Spener F., van Meer G., Wakelam M., Dennis E., Update of the LIPID MAPS comprehensive classification system for lipids, Journal of Lipid Research 50, S9–S14 (2009).