谱技术成像质谱(MALDI IMS):婚姻的质谱分析和形态空间分辨率

Matrix-assisted激光解吸/电离成像质谱(MALDI IMS)是一个功能强大的分析技术,具有质谱结合的敏感性空间分布信息。¹自成立以来只有几十年前,²它取得了巨大的技术飞跃在生物科学和发现。³光栅的谱质谱分析的原理是将一个矩阵应用到样本,艾滋病在样品分子的电离激发激光。电离分子的混合物进入质谱仪,测量并记录它们的质量。

应用MALDI IMS,样本可以是一个组织标本,例如,矩阵可以是机械喷洒在组织或个人矩阵点可以跨组织表面沉积在一个二维(2 d)网格。²光栅的激光束在组织标本,进行抽样多路点的像素和呈现离子的形态2 d图像资料,即矩阵点内所有可检测的离子,在组织标本。²“组织样本的生物分析法是重要的发展研究,但很明显,不是所有生物过程发生在相同的地点和时间。时空方面失踪了,我们想抓住。想到我们,质谱仪激光可以被修改以光栅在组织样本,”斯坦福大学教授理查德·Caprioli回忆道摩尔椅子的生物化学、质谱研究中心主任范德比尔特大学,和作者的重要报告。“一路上有很多步骤,因为仪器不是设计要做到这一点,但我们的修改和改进的一种有效分子显微镜出现。”

MALDI IMS拥有一些优势传统的组织分析方法。这是没有针对性,因此不需要先天的蛋白质分析物的选择,例如,一个特定的蛋白质的抗体检测免疫组织化学(包含IHC)。此外,它完全是多路复用因为它检测到所有组织样本的离子包含IHC相比,由荧光团的数量有限的颜色和抗体组合,可以同时或连续的组织部分,可以连续使用而对某些蛋白质。MALDI IMS是一个原位label-free技术,因为它执行分子分析,它提供了信息,累积效应的基因/外遗传性改变在疾病病理重要后果异构生物系统。最后,MALDI激光通常不切除的组织标本可进行了复查。⁴

MALDI IMS:示例应用程序

应用MALDI IMS已经应用的数量继续出现。分析肿瘤组织病理学在榜单上排名高,^{3 - 5}对于诊断,即区分肿瘤组织从正常健康组织,和预后的应用程序,即。,确定从病人肿瘤组织,将如何应对治疗及其预后。列表还包括neuroproteomics和神经退行性疾病,⁶和组织成分,如组蛋白修饰⁷和磷脂⁸分布,除了信号通路的分析。⁹MALDI IMS还可以促进药物药物动力学和发展,通过研究药物的命运,都在他们的组织分布和代谢分解。¹⁰MALDI IMS也在植物生物学方面取得了进展¹¹和环境毒理学,¹²评估风险和不利影响从污染物及其可能的作用机制。最近,低分子量代谢物的图像分析已经被报道。^13、14

最近的和令人兴奋的应用MALDI IMS生物标志物的发现铜绿假单胞菌感染原位在烧伤伤口的老鼠。¹⁵“我们推测,细菌会比皮肤细胞不同的化学“签名”所以MALDI IMS是一个合乎逻辑的方法来测试我们的想法,”阐述了布莱恩Bothner教授的化学和生物化学,蒙大拿州立大学的他的工作。“能够检测到存在、位置和类型的伤口的细菌有显著的临床应用。”的方法,如果广泛适用,可以节省几个小时到几天的相比MALDI-TOF微生物识别目前,它需要长时间的培养步骤。相比之下,“成像方法(MALDI IMS)直接组织活检和分析在几分钟内完成,“Bothner教授解释道。

MALDI IMS:方法和模式

几个因素是必要的准备MALDI IMS样本,包括截面厚度、组织洗,矩阵的选择和应用,通常为每个新实验优化的经验。¹“这是相当直接的启动我们的实验室和实验收集数据,“Bothner教授说的技术。“最技术方面应用矩阵的样本,最终成功标准喷枪用于绘画。许多矩阵产品现在商用和许多MALDI-TOF仪器与成像软件已经集成作为一个现成的应用程序中。”

分析物被MALDI IMS的范围广泛,包括蛋白质(包括你修改、裂解或退化的蛋白质)除了肽,油脂和磷脂,等小分子代谢产物和药物。^3、4MALDI IMS是灵活的类型的标本,和范围可以从组织部分,整个器官或生物部分的小动物,组织微阵列。^3、10新鲜冷冻,formalin-fixed和石蜡包埋(FFPE)组织抗原检索都可以作为标本。³还可以重建串行部分呈现3 d图像。⁶实验的需求决定所需的分辨率。高分辨率需要矩阵升华,妥协的敏感性,需要再收集时间和导致大型数据集。¹

诊断和预后的应用程序,³没有必要识别蛋白质。相反,多变量分析可以应用于质量离子的实验(如肿瘤)和控制(如健康)组织中提取他们的定义质谱特性。^1、3预测模型可以用来区分肿瘤和正常组织诊断癌症或预测患者预后基于独特的质量离子生物标志物。“发现蛋白质不一定需要相关疾病,“Caprioli教授解释道。“他们只是需要特定的和独特的疾病识别疾病状态。“蛋白质识别也是可能的,但挑战,包括对组织匀浆或MALDI比较原位部分,胰蛋白酶的消化;¹然而,小说微萃取方法也在不断发展着。¹⁶量化的数据也是可以实现的,如果是注意占几个警告,^1、4、10和收集的数据可以用光谱格式表示,彩色图像。¹

MALDI IMS:基础研究到临床应用

MALDI-TOF微生物识别从研究到临床应用的转变,MALDI IMS呢?“技术是验证,”Caprioli教授说他带到生活的技术。”几个问题还需要解决,比如把病理学家和卫生保健专业人士,但是这项技术能够显著改善病人的医疗保健。“最终,诊所的翻译需要自动化协议和高通量功能,除了量化。“进步,标准化和认证协议”Caprioli教授补充道,“小心方法将需要减少变异和提供高质量的结果来帮助诊断。“Bothner教授也预见潜在的临床应用,这种技术可以直接放置在一个诊所,这样医生可以决定微生物感染组织的范围,甚至希望确定细菌的类型。”

引用

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