Comparative Analysis of Tumours, Their Metastases and Derived Primary Cell Lines by Rapid Evaporative and Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Význam tématu

Analýza chemického složení primárních nádorů, jejich metastáz a odvozených buněčných linií pomocí technik rychlé odpařovací a desorpční elektrosprayové ionizace (LA-REIMS a DESI) poskytuje hlubší pohled na biologické a metabolické proměny spojené s metastazí. Tato metodika má potenciál přispět k lepšímu porozumění mechanismům šíření nádoru a podpořit vývoj personalizovaných diagnostických i terapeutických přístupů.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na následující body:

• Porovnání chemických otisků primárních prsních nádorů a jejich plicních či kožních metastáz v tkáňových řezech.
• Analýzu odvozených buněčných linií z primárních nádorů a metastáz.
• Identifikaci charakteristických hmotnostních signálů (m/z) jako potenciálních biomarkerů.
• Srovnání výkonnosti metod LA-REIMS a DESI pro účely rychlého rozlišení nádorové, zdravé a nekrózní tkáně.

Použitá metodika a instrumentace

Pro následnou analýzu byla použita následující instrumentace:

• Xevo G2-XS TOF hmotnostní spektrometr (Waters Corporation) v negativním iontovém módu (rozsah 50–1200 m/z).
• Desorption Electrospray Ionization (DESI) imaging s rozlišením 50 μm.
• Laser-Assisted Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry (LA-REIMS) s OPO laserem připojeným k zobrazovací platformě.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Analýza tkání (DESI vs. LA-REIMS):

• PCA/LDA rozlišení prokázalo silnou korelaci mezi primárním nádorem a odpovídající metastázou (PCA vzdálenost 0,6–1,5).
• Obě metody dokázaly spolehlivě oddělit zdravé, nádorem postižené a nekrózní oblasti.
• U nádorových tkání byly signifikantní rozdíly v signálech lipidů, zejména fosfatidylcholininů, fosfatidylethanolaminů a ceramidů.

2. Analýza buněčných linií:

• Buněčné linie odvozené z nádorů a metastáz se významně lišily ve svých hmotnostních otiscích, ale klíčové složky oddělující nádor od zdravé tkáně zůstávaly konzistentní.
• Obě technologie byly schopné rozlišit buněčný původ pomocí lipidových profilů.

3. Srovnání buněk a tkání:

• Mimo rozdíly v menších signálech vykazovaly buňky a tkáně společné nejdůležitější složky, což potvrzuje vhodnost buněčných modelů pro další experimenty (např. dietní intervence).

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé rozlišení nádorových a normálních tkání přímo v reálném čase umožňuje rozvoj chirurgických nástrojů iKnife pro okamžité histopatologické vyhodnocení.
• Identifikace specifických m/z signálů podporuje tvorbu referenčních databází pro přesnější diagnostiku a monitorování progrese nádoru.
• Možnost aplikace podobných přístupů pro vývoj cílených dietních nebo terapeutických režimů testovaných na buněčných liniích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace LA-REIMS a DESI do chirurgických postupů pro intraoperační diagnostiku.
• Rozšíření databází hmotnostních otisků pro různé typy nádorů a metastáz.
• In vivo modely pro ověření dietních a farmakologických zásahů založených na odvozených buněčných experimentech.
• Vývoj strojového učení a pokročilých multivariačních analýz pro automatizaci interpretace dat.

Závěr

Studie prokázala, že metody LA-REIMS a DESI imaging poskytují bohaté a komplementární molekulární profily nádorových tkání a buněčných linií. Chemické otisky metastáz umožňují identifikaci původního tumoru, což otevírá nové možnosti pro intraoperační diagnostiku i vývoj personalizovaných terapeutických strategií.

Reference

Molnár A., Horkovics-Kovats G. S., Schäffer R. a kol. Comparative Analysis of Tumours, Their Metastases and Derived Primary Cell Lines by Rapid Evaporative and Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry, Waters Research Center, 2023.