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Biologie

Dithranol als Matrix für Matrix Assisted Laser Desorption / Ionisation Imaging auf einem Fourier-Transformations-Ionen-Zyklotron-Resonanz-Massenspektrometer

Published: November 26, 2013
doi:
10.3791/50733
, ,
1University of Victoria-Genome BC Proteomics Centre,University of Victoria, 2Department of Biochemistry and Microbiology,University of Victoria

Summary

Dithranol (DT, 1,8-Dihydroxy-9 ,10-dihydroanthracen-9-on) wurde zuvor als ein MALDI-Matrix für die Gewebeabbildung für kleine Moleküle berichtet wurde, Protokolle für die Verwendung von DT für die MALDI-Imaging von endogenen Lipiden auf die Hier werden Oberflächen von Gewebeschnitten von Positiv-Ionen-MALDI-MS auf einem ultrahochauflösenden Quadrupol-FTICR Instrument zur Verfügung gestellt.

Abstract

Massenspektrometrie-Bildgebung (MSI) bestimmt die räumliche Lokalisierung und Verteilung der Verbindungen auf der Oberfläche eines Gewebeschnittes, vor allem unter Verwendung von MALDI (Matrix-unterstützte Laserdesorption / Ionisation)-basierten analytischen Techniken. Neue Matrizen für niedermolekulare MSI, was die Analyse von niedrigem Molekulargewicht (MW)-Verbindungen verbessern können, sind erforderlich. Diese Matrizen erhöht Analyten Signale liefern, während abnehm MALDI Hintergrundsignale. Darüber hinaus ist die Verwendung von ultrahochauflösenden Instrumente, wie Fourier-Transformations-Ionenzyklotronresonanz (FT-ICR)-Massenspektrometer, hat die Fähigkeit, Signale von Analyten Matrixsignale beheben, und dies kann teilweise viele Probleme mit dem Hintergrund der MALDI Ursprung überwinden Matrix. Die Verringerung der Intensitäten der metastabilen Matrix-Clustern durch FT-ICR MS kann auch helfen, einige der Interferenzen mit Matrixspitzen auf andere Instrumente zu überwinden. Hochauflösendesind Instrumente wie die FT-ICR-Massenspektrometer vorteilhaft, da sie Verteilungsmuster von vielen Verbindungen gleichzeitig herstellen kann, während immer noch Vertrauen in chemische Identifikationen. Dithranol (DT, 1,8-Dihydroxy-9 ,10-dihydroanthracen-9-on) wurde zuvor als ein MALDI-Matrix für die Gewebeabbildung gemeldet. In dieser Arbeit wurde ein Protokoll für die Verwendung von DT für MALDI-Imaging von endogenen Lipiden aus den Oberflächen von Säugergewebeschnitte, von Positiv-Ionen-MALDI-MS auf einem ultrahochauflösenden Hybrid-Quadrupol-FTICR Instrument bereitgestellt wurde.

Introduction

Massenspektrometrie-Bildgebung (MSI) ist ein Analyseverfahren zur Bestimmung der räumlichen Lokalisierung und Verteilung der Verbindungen auf der Oberfläche eines Gewebeschnitts 1,2. Matrix Assisted Laser Desorption / Ionisation (MALDI) MSI für die Analyse von Peptiden und Proteinen ist seit über zehn Jahren verwendet worden und es wurden große Fortschritte bei Verfahren zur Probenvorbereitung, Nachweisempfindlichkeit, räumliche Auflösung, Reproduzierbarkeit und Datenverarbeitung 3,4. Durch die Kombination von Informationen aus histologisch gefärbten Schnitten und MSI Experimente sind Pathologen in der Lage, die Verteilungen von spezifischen Verbindungen mit pathophysiologisch interessanten Features 5 korrelieren.

Die Verteilungsmuster von kleinen Molekülen, einschließlich 6,7 exogene Drogen und deren Metaboliten 8-10 wurden auch durch MALDI-MS Tissue Imaging 11 verhört worden. Lipide sind vielleicht die am weitesten untersuchten class von Verbindungen mit MALDI-Bildgebung sowohl in den 12-17 MS und MS / MS-18-Modus. Die Verwendung von MALDI MSI für kleine Molekül Bildgebung durch mehrere Faktoren begrenzt: 1) MALDI-Matrizes sind selbst kleine Moleküle (typischerweise m / z <500), die reichlich Ionensignale zu erzeugen. Diese reichlich Signale der Ionisation von niedermolekularen Analyten zu unterdrücken und stören ihre Detektion 19,20. Lösemittelfreie Matrix-Beschichtung 21, Matrix Sublimation 22 und Matrix schwemmt MALDI-MS-23, unter anderem, wurden entwickelt, um MSI kleiner Moleküle zu verbessern.

New Matrizen, die die Analyse von Low-MW-Verbindungen verbessern können, sind von großem Interesse in kleinen Molekülen MSI. Diese Matrizen erhöht Analyten Signale mit verminderter Matrix Signale zu liefern. Im positiven Ionenmodus, 2,5-Dihydroxybenzoesäure (DHB) und α-Cyano-4-Hydroxyzimtsäure (CHCA) sind die beiden häufigsten verwendeten MALDI MS Matrizen für MSI 24 </sup>. Die ideale Matrix würde kleine Kristalle bilden, um so die räumliche Lokalisierung der Analyten zu erhalten. DHB eher größere Kristalle zu bilden, damit die Anwendung der Matrix mittels Sublimation wurde entwickelt, um dieses Problem teilweise zu lösen, und hat die Verwendung dieser Matrix für empfindliche Abbildungs ​​von Phospholipiden 22,25 erlaubt. 9-Aminoacridin für MSI protischer Analyten in der Positiv-Ionen-Modus 26 und für Nucleotide und Phospholipiden im Negativionen-Modus 26-29 verwendet. 2-Mercaptobenzothiazol ist gefunden worden, um eine effiziente Detektion von Lipiden MALDI 30 zu geben, und ist für die Abbildung des Gehirns der Maus 31 Ganglioside verwendet. Die Ultrahochauflösung von Fourier-Transformations-Ionen-Zyklotron-Resonanz (FT-ICR)-Massenspektrometer kann etwas Linderung dieses Problems durch die Lösung Signale von Analyt-Matrix-Signale 32 auf. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von FT-ICR-MS, dass die Intensitäten der metastabilen Matrix Cluster ReduktionED-33, das ebenfalls eine Verringerung dieser Störungen 27.

Die Verwendung von Dithranol (DT, 1,8-Dihydroxy-9 ,10-dihydroanthracen-9-on) als ein MALDI-Matrix für die Gewebeabbildung zuvor berichtet worden 34. In dieser aktuellen Arbeit wird ein detailliertes Protokoll für die Verwendung von DT für das MSI von endogenen Lipiden auf den Oberflächen der Rinderlinse Gewebeabschnitte versehen ist, in dem Positiv-Ionen-Modus.

Protocol

1. Tissue Schnitte Blitz Einfrieren der Proben Frage nach der Ernte, mit flüssigem Stickstoff, versenden sie auf Trockeneis (wenn Versandkosten anfallen), und speichern Sie sie bei -80 ° C, bis die Gewebe Schnitte. (Wenn kommerzielle Proben verwendet werden, sicherzustellen, daß die Proben in dieser Weise hergestellt.) Schneiden Organe auf eine überschaubare Größe, die MALDI-Target passen. Schneiden Sie unerwünschte Teile der Orgel. Aus diesem hier beschriebenen Studie wurden Kälberlinsen mi…

Representative Results

Gewebeproben, die geschnitten werden und Tauwetter montiert auf die ITO-beschichtete Glasobjektträger sollte intakt sein, ohne sichtbare Reißen. Für viele Gewebe, ist die direkte Montage auf Tauwetter Gewebe einer ITO-beschichteten Objektträger akzeptabel. Für einige spezifische Gewebe, wie Rinder Linse, umfangreiche Reißen des Gewebes oft gesehen, wenn eine direkte Tauwetter Montage verwendet wird (Abbildung 1a). Vorbeschichtung der ITO-Glasobjektträger mit Ethanol oder Ameisensäure <stro…

Discussion

Die wichtigsten Überlegungen für eine erfolgreiche MALDI MSI sind: 1) Gewebepräparation, 2)-Matrix Wahl, 3)-Matrix-Anwendung, und 4) die Interpretation der Daten und Analysen. Wenn die Probe und die Matrix in geeigneter Weise hergestellt wurde, wird die MS-Datenerfassung automatisiert. Die Analyse der Daten aus dieser Art von Test ist sehr arbeitsintensiv.

Entsprechende Gewebeaufbereitung ist entscheidend für eine erfolgreiche MALDI MSI Experimenten. Die Quelle des Gewebes und die Handha…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Autoren möchten Genome Kanada und Genome British Columbia Plattform für Finanzierung und Unterstützung danken. Wir danken auch Dr. Carol E. Parker für kritische Durchsicht des Manuskripts und Bearbeitung Unterstützung. CHL auch dank der British Columbia Proteomics Netzwerk für die Unterstützung.

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalog Number Comments
Rat Liver Pel-Freez Biologicals 56023-2
Bovine Calf Lens Pel-Freez Biologicals 57114-2 Sample should be decapsulated29 before use
Dithranol (DT) Sigma-Aldrich 10608 MALDI Matrix
α-Cyano-4-hydroxy-cinnamic Acid (CHCA) Sigma-Aldrich 70990 MALDI Matrix
2,5-Dihydroxybenzoic Acid (DHB) Sigma-Aldrich 85707 MALDI Matrix
Reserpine Sigma-Aldrich 83580
Terfenadine Sigma-Aldrich T9652
Formic Acid Sigma-Aldrich 14265
Ammonium Formate Sigma-Aldrich 14266
Ammonium Hydroxide Sigma-Aldrich 320145
Trifluoroacetic Acid (TFA) Sigma-Aldrich 302031
Water Sigma-Aldrich 39253
Methanol Sigma-Aldrich 34860
Acetonitrile Sigma-Aldrich 34967
Ethyl Acetate Sigma-Aldrich 34972
Isopropanol Sigma-Aldrich 34965
Chloroform Sigma-Aldrich 366927
Acetone Sigma-Aldrich 34850
Ethanol Commercial Alcohols 95%
ES Tuning Mix Agilent Technologies G2431A
ITO Coated Glass Slides Hudson Surface Technology PSI1207000 Ensure that samples are placed on the electrically conductive side
Wite-Out Shake-N-Squeeze Correction Pen Bic WOSQP11
Airbrush Sprayer Iwata Eclipse HP-CS
ImagePrep Bruker 249500-LS
MALDI adapter Bruker 235380
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Referenzen

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Le, C. H., Han, J., Borchers, C. H. Dithranol as a Matrix for Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Imaging on a Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer. J. Vis. Exp. (81), e50733, doi:10.3791/50733 (2013).
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