IMPROVING SPATIAL DISTRIBUTION, SENSITIVITY AND SELECTIVITY IN MSI, USING A NOVEL DESI QQQ AND A HR-MULTI REFLECTING TOF SYSTEMS

Význam tématu

Mass spectrometry imaging (MSI) umožňuje mapovat prostorové rozložení malých molekul, včetně farmaceutických látek, přímo v tkáňových řezech. Výzvou jsou nízké koncentrace analyzovaných látek a složitost biologických vzorků, zvláště při zvyšující se prostorové rozlišení.

Cíle a přehled studie

Studie hodnotila citlivost, selektivitu a prostorové rozlišení MSI metod pomocí dvou přístupů: celospektrálního full scan na vysokorozlišujícím DESI MRT TOF a cíleného MRM na DESI QqQ TQ. Modelovými analyty byly theofylin, ranitidin a atenolol.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: Sériová ředění drog nanesená na porciní jaterní tkáň; in vivo dávkování potkanům (2,5 mg/ml), odběry ilea po 4 a 7 hodinách.
• Metody: DESI-MSI full scan (m/z 50–2400, rozlišení >200 000 FWHM, přesnost <500 ppb) a MRM režim na trojnásobném kvadrupólu.
• Instrumentace: SELECT SERIES™ MRT multi-reflektující TOF, DESI TQ QqQ, DESI XS zdroj s High-Performance sprayerem.
• Software: MassLynx™, HDI™ 1.7, in-house MSI Quantify MicroApp.

Hlavní výsledky a diskuse

• Limit detekce (LOD) v full scan režimu: atenolol a ranitidin detekovány do 0,1 µM (pozitivní režim), theofylin do 0,5 µM (negativní režim).
• MRM režim zvýšil citlivost: LOD ranitidinu a atenololu 0,5–1 µM (pozitivní režim), theofylinu a ranitidinu 7,5 µM (negativní režim).
• Distribuce látek v ileu: theofylin se šířil v mukóze, submukóze a muscularis; atenolol a ranitidin detekovány hlavně v mukóze 7 hodin po dávce.
• Kvalita kalibrace: lineární charakter R2 > 0,99 pro oba režimy, předpovězené koncentrace odpovídaly známým hodnotám.
• Endogenní lipidy byly identifikovány a zobrazeny s přesností pod 500 ppb.

Přínosy a praktické využití metody

• MRM workflow nabízí vysokou selektivitu a citlivost vhodnou pro kvantitativní mapování terapeutických koncentrací drog.
• High-resolution full scan umožňuje objevit neznámé distribuované molekuly v „discovery“ přístupu.
• Integrovaná kvantifikace přímo z MSI dat zrychluje analytický tok v preklinickém výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Propojení cílených a nekontrolovaných akvizičních režimů v jediné MSI analýze.
• Další zvýšení prostorového rozlišení a rychlosti akvizice pro klinické a farmakokinetické studie.
• Vývoj pokročilých softwarových nástrojů pro robustní kvantifikaci a víceúrovňovou analýzu dat.

Závěr

• DESI-MRM workflow na QqQ dosahuje nižších LOD než HR-TOF full scan, ideální pro cílené studie.
• HR-TOF full scan poskytuje komplexní datový výstup vhodný pro objevné studie a identifikaci endogenních látek.
• Obě platformy prokázaly vysokou lineárnost kalibrace a praktičnost při prostorovém mapování léčiv v tkáních.

Reference

• Claude E., Jahouh F., Palmer M. a kol. Improving spatial distribution, sensitivity and selectivity in MSI using novel DESI QQQ and HR-MRT TOF systems. Waters Corporation, poster 2023.