The Ease of Use workflow — A simple way to set up MALDI Imaging measurements

Význam tématu

Matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging (MALDI MSI) představuje bezštítkovou techniku pro prostorovou analýzu molekul v tkáních. Poskytuje detailní molekulární obraz srovnatelný s mikroskopií a umožňuje studium distribuce lipidů, proteinů a peptidů přímo v biologickém kontextu. Je zásadní pro farmakologický výzkum, biomarkerovou identifikaci a patofyziologické studie.

Cíle a přehled studie

Autoři předkládají zjednodušený pracovní postup Ease of Use integrovaný do softwaru flexImaging s využitím spotřebního produktu IntelliSlides a přístroje rapifleX/Tissuetyper. Cílem je minimalizovat čas a technickou náročnost přípravy a nastavení MALDI MSI měření, včetně automatického rozpoznání tkáně a on-line optimalizace výkonu přístroje.

Použitá instrumentace

• rapifleX Tissuetyper MALDI-TOF se softwary flexControl 4.2 a flexImaging 6.0
• timsTOF fleX platforma (kompatibilní)
• IntelliSlides™ a adaptér MTP Slide Adapter II
• TissueScout skener pro předběžné naskenování sekce
• HTX TM Sprayer pro rovnoměrné nanášení matrice
• SCiLS Lab 2020a pro pokročilou analýzu dat

Použitá metodika

New Imaging Run Wizard zahrnuje pět kroků:

• Sample Image – lokalizace a učení pozice vzorku, čtení čárového kódu
• Data Storage – určení názvu a úložiště dat
• Acquisition Settings – nastavení rastrové šířky a měřicího protokolu
• Completing – dokončení fáze učení systému
• Performance Check – automatické testy detektoru, výšky vzorku, zaostření laseru a kalibrace MS

IntelliSlides umožňují selektivní maskování oblastí pro nanášení matrice a aplikaci kalibrantu podle protokolu Boskamp et al. Lze spustit on-line recalibraci tryptických peptidů.

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnání Ease of Use a manuálního nastavení proběhlo na třech modelech:

• Lipidní imaging (10 µm řez krysy): distribuce lipidů m/z 846.5, 824.5 a 820.5 byla u obou postupů srovnatelná. Segmentace ukázala, že hlavní rozdíly odpovídají anatomickým strukturám.
• Proteinové měření (10 µm myší mozek): detekce histonu H4 (m/z 11310) v hippocampu vykázala obdobné intenzity a prostorové rozložení. Segmentační analýza odhalila shlukování podle histologických oblastí.
• Tryptické peptidy (3 µm FFPE myší mozek): fragmenty myelin basic proteinu lokalizované ve bílé hmotě potvrdily konzistentní kalibraci a reprodukovatelné spektrální rozdíly mezi oblastmi tkáně.

Výsledky dokládají, že automatizované nastavení neovlivňuje kvalitu obrazů a nabízí plně srovnatelná data s manuálním postupem.

Přínosy a praktické využití metody

Ease of Use workflow zkracuje čas přípravy měření na přibližně 10 minut. Integrovaná kontrola výkonu chrání před selháním detektoru a šetří vzorky. Metoda je vhodná pro lipidové, proteinové i peptidové aplikace v akademických i průmyslových laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření automatizace pomocí umělé inteligence pro pokročilé rozpoznávání tkáňových struktur
• Integrace nových ionizačních režimů (MALDI-2, DESI) a modulů pro sekundární ionizace
• Vývoj matric optimalizovaných pro metabolomiku a malé molekuly
• On-line kalibrace a adaptivní monitorování během měření pro klinické aplikace
• Prepojení s bioinformatickými platformami a databázemi pro rychlou identifikaci biomarkerů

Závěr

Ease of Use workflow s IntelliSlides a moderními instrumenty rapifleX/timsTOF fleX usnadňuje a zrychluje nastavení MALDI MSI měření bez ztráty datové kvality. Automatická kontrola a optimalizace parametrů zvyšují spolehlivost i pro méně zkušené uživatele.

Reference

• Boskamp T. et al. Using the Chemical Noise Background in MALDI Mass Spectrometry Imaging for Mass Alignment and Calibration. Anal Chem. 2020;92(1):1301–1308.
• Deutskens F., Yang J., Caprioli RM. High spatial resolution imaging mass spectrometry and classical histology on a single tissue section. J Mass Spectrom. 2011;46(6):568–571.
• Lahiri S. et al. In situ detection of histone variants and modifications in mouse brain using imaging mass spectrometry. Proteomics. 2016;16(3):437–447.
• Ly A. et al. Site-to-Site Reproducibility and Spatial Resolution in MALDI-MSI of Peptides from Formalin-Fixed Paraffin-Embedded Samples. Proteomics Clin Appl. 2019;13(1):e1800029.