IMSIS: TOWARDS IN-VITRO DIAGNOSTIC IMAGING OF HEPA-RG SPHEROIDS BY DESI TANDEM QUADRUPOLE MS

Význam tématu

Rozvoj 3D buněčných modelů, jako jsou HepaRG sferoidy, umožňuje věrnější napodobeninu in vivo prostředí oproti tradičním 2D kulturám. Přesné mapování distribuce léčiv a jejich metabolit uvnitř těchto modelů je klíčové pro hodnocení hepatotoxicity a optimalizaci předklinických testů.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo aplikovat DESI tandemovou kvadrupólovou hmotnostní spektrometrii pro prostorové zobrazení léčiv perhexilinu, karbamazepinu a warfarinu ve 3D HepaRG sferoidech. Studie zahrnovala přípravu modelu, dávkování typickými terapeutickými koncentracemi a analýzu stopových koncentrací.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava sferoidů: 7denní kultivace, dávkování perhexilinem (0,004–10 µM), karbamazepinem a warfarinem (0,4–1000 µM), kontrola DMSO.
• Příprava vzorků: mytí v PBS, nanesení na polylysinové sklíčko, sušení v desikátoru.
• DESI-MS podmínky: průtok 1,5 µL/min, 95 % methanol, plyn 10 PSI, kapilární napětí 0,66 kV (pozitivní) a 0,6 kV (negativní), rozlišení pixelů 100 × 100 µm, rychlost skenování 5 Hz (diluce) a 10 Hz (sferoidy).
• Hmotnostní analyzátor: Waters Xevo TQ Absolute s DESI XS zdrojem, MRM tranzice a kolizní energie optimalizovány podle literatury.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekční limity: perhexilin 0,04 µM (~9,1 pg), karbamazepin 0,4 µM (~94 pg), warfarin 0,4 µM (~123 pg).
• Mapování distribuce: perhexilin se akumuloval převážně ve středu sferoidu; karbamazepin a warfarin byly sledovány až při nízkých dávkách.
• Metabolity: cis-hydroxyperhexilin detekován do 1 µM, karbamazepin-10,11-epoxid a hydroxylované formy warfarinu zachyceny dle MRM metodiky.
• Vysoké dávky vedly k částečnému narušení struktury sferoidů, což odpovídá toxicitě látek.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda DESI-MSI s Xevo TQ Absolute nabízí vysoce citlivé a prostorově rozlišené zobrazení léčiv a jejich metabolit v neporušených 3D sferoidech, bez nutnosti sekcionování vzorků. Umožňuje rychlé a kvantitativní sledování stopových koncentrací.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Porovnání výsledků z neřezaných a řezaných sferoidů pro vyšší prostorové rozlišení.
• Rozšíření metody na full-scan metabolomiku a mapování endogenních biomarkerů.
• Integrace mikrofuidních platforem a automatizace přípravy vzorků pro vysokoprodukční screening.

Závěr

Studie potvrdila, že kombinace DESI XS a Xevo TQ Absolute je efektivní nástroj pro vysoce citlivé imidžování léčiv a metabolit v 3D HepaRG sferoidech při běžných terapeutických koncentracích. Metoda nabízí nový přístup k hodnocení hepatotoxicity a podpoří optimalizaci předklinického vývoje.

Reference

1. Ju W, et al. Austin Journal of Analytical and Pharmaceutical Chemistry. 2014;1(2).
2. van Rooyen GF, et al. Journal of Chromatography B. 2002;769:1–7.
3. Zhang M, et al. Journal of Chromatography B. 2009;877:3025–3030.