Using Targeted MRM MS Imaging With DESI to Visually Localize Isobaric And/or Low Abundance Lipids

Význam tématu

Ionizace lipidů přímo z tkáňových řezů bez náročné přípravy vzorku umožňuje detailní prostorové mapování biologicky významných molekul. Lokalizace isobarických a nízkokoncentrovaných lipidů přináší cenné informace o buněčných procesech, patologiích a dynamice signálních drah v mozkové tkáni.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo implementovat workflow DESI MSI v režimu cíleného měření MRM na přístroji Xevo TQ Absolute s ionizačním zdrojem DESI XS. Studie se zaměřila na vizualizaci rozložení isobarických, isomerických a nízkokoncentrovaných lipidů (fosfolipidů a HETE) v transverzálních řezech myšího mozku.

Použitá metodika a instrumentace

Laboratorní příprava vzorků:

• Tkáně z mravenčích uzavírek mražené v –80 °C, krájené na 18 µm řezy cryostatem, nataženy na skleněné podložní sklíčka.

Analytická metoda:

• Ionizace: DESI XS zdroj s HPS sprayerem, 95 % metanol/5 % voda, průtok 2 µL/min, dusík 10 psi.
• Mass spectrometer: Xevo TQ Absolute Triple Quadrupole v módu MRM, MS1 a MS2 rozlišení 0,7 Da, teplota zdroje 150 °C, transfer line 25 °C (pozitivní) / 450 °C (negativní), pixel size 25 µm.
• Software: MassLynx v4.2, HDI 1.8.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Pozitivní ionizační mód – fosfatidylcholin (PC):

• Detekce isobarických PC s různými adukty (H+, Na+, K+) pomocí MRM na diagnostické fragmenty hlavičky (m/z 147, 184).
• Rozdílná mozková distribuce isobarických dvojic PC [34:1] vs. PC [36:4] a PC [36:3] vs. PC [38:6].

2. Negativní ionizační mód – fosfatidylethanolamin (PE) a fosfatidylserin (PS):

• MRM fragmenty odpovídají mastným kyselinám (RCOO–), které umožnily odlišení isobarických lipidů m/z 788,5 (PE 18:1_22:6 vs. PS 18:0_18:1) a isomerních párů PE (P-18:0_20:4) vs. PE (P-16:0_22:4) a PE (18:0_20:4) vs. PE (16:0_22:4) s odlišnou lokalizací v mozkové struktuře.

3. Eikosanoidní isomery (HETE) v negativním módu:

• Pět isomerů HETE (5-, 8-, 11-, 12-, 15-HETE) monitorovaných s diagnostickými přechody (m/z 319,2>115/155/167/179/175) vykázalo dobrou citlivost (S/N > 1:5) a rozdílné rozložení signálu.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká specificita cíleného MRM režimu umožňuje spolehlivé rozlišení isobar a isomerů v biologických vzorcích.
• Citlivé zobrazení nízkokoncentrovaných molekul (např. HETE) bez chemické přípravy vzorku.
• Užitečné pro výzkum neurochemie, patologické změny lipidomiky, farmakokinetiku a QA/QC v biomedicínských a průmyslových aplikacích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření na další lipidové třídy a malé molekuly, integrace s iontovou mobilitou (IMS) pro lepší rozlišení izomerů, zvýšení prostorového rozlišení a adaptace pro in vivo zobrazování a personalizovanou medicínu.

Závěr

Workflow DESI XS spojené s MRM na Xevo TQ Absolute prokázalo vysokou citlivost a specificitu při vizualizaci isobarických a isomerických fosfolipidů i nízkokoncentrovaných HETE přímo z mozkových řezů. Tato metoda nabízí rychlou a spolehlivou charakterizaci prostorového rozmístění lipidů, což podporuje pochopení buněčných procesů a patofyziologie.

Reference

1. Dai Y., Tang H., Pang S. The Crucial Roles of Phospholipids in Aging and Lifespan Regulation. Frontiers in Physiology. 2021;12:775648.
2. Wrong A.W., Sagar D.R., Ortori C.A. et al. Simultaneous Tissue Profiling of Eicosanoid and Endocannabinoid Lipid Families in a Rat Model of Osteoarthritis. Journal of Lipid Research. 2014;55(9):1902–1912.
3. Powell W.S., Rokach J. Biosynthesis, Biological Effects and Receptors of Hydroxyeicosatetraenoic Acids and Oxoeicosatetraenoic Acids Derived From Arachidonic Acid. Biochimica et Biophysica Acta. 2015;1851(4):340–355.
4. LipidMaps Consortium. Hydroxyeicosatetraenoic Acids (HETE) Database. LipidMaps; 2025.