Desorpsjon electrospray ionisering massespektrometri (DESI-MS) er en ambient metode der prøvene, inkludert biologisk vev, kan avbildes med minimal prøveopparbeidelse. Ved rastering prøven under ionisering sonde, gir denne spray-basert teknikk tilstrekkelig romlig oppløsning til å skjelne molekylære funksjoner av interesse innenfor vev seksjoner.
Massespektrometri imaging (MSI) gir vilkårlige molekylær informasjon med høyest spesifisitet og romlig oppløsning for å undersøke biologiske vev på hundrevis til titalls mikrometer skala. Når arbeidet er utført under vanlige betingelser, blir prøven forbehandling unødvendig, og dermed forenkle den protokoll og samtidig opprettholde den høye kvaliteten på informasjon innhentet. Desorpsjon electrospray ionisering (DESI) er en spray-baserte ambient MSI teknikk som gir mulighet for direkte prøvetaking av overflater i friluft, selv in vivo. Når den brukes med et programvarestyrt prøven stadium, prøven rastered under desi ionisering sonde, og gjennom den tid-domene, er m / z informasjon korreleres med det kjemiske stoff 'romlig fordeling. Den riktighet av desi-MSI utgang er avhengig av kilde orientering og posisjonering i forhold til prøvens overflate og massespektrometer innløp. Heri, gjennomgår vi hvordan å forberede vevsdelene for DESI jegmaging og flere eksperimentelle forhold som direkte påvirker bildekvaliteten. Konkret beskriver vi protokollen for avbildning av rottehjernevev deler av DESI-MSI.
Vilkårlige bildebehandling ved massespektrometri forenkler oppkjøpet av kjemisk informasjon for oppdagelse og hypotese-genererende applikasjoner. Målsøkt billeddannende av en kjent kjemisk av interesse, på den annen side, kan lette økt følsomhet og selektivitet gjennom spesifikk metode utvikling. Massespektrometri imaging (MSI) er oftest utført på vev ved hjelp MALDI, en sekundær ion massespektrometri (SIMS), 2 og ambient ionisering teknikker, inkludert desorpsjon electrospray ionisering (DESI), 3 laser ablasjon-electrospray ionisering (LAESI), 4, 5 og væske mikro-junction-overflate prøvetakingssonde (LMJ-SSP). 6. I MALDI og SIMS, prøvene må fjernes fysisk fra prøven, og må være flat og tynn, slik de blir analysert ved høy-vakuum. MALDI krever belegg av prøven med en stråling-absorberende matrise, og legger til en ekstra og tungvint skritt til prøveopparbeidelse. SIMShar den høyeste lateral oppløsning, men bombardement med svært energiske partikler forårsaker omfattende molekylære fragmentering. Derfor MSI av omgivende metoder fylle en nisje hvor myk analyse med minimal prøveopparbeidelse er ønskelig. Men til dags dato, er alle metoder fremdeles begrenset av kravet om flate prøvenes overflater.
Desi anvender en pneumatisk assistert ladet oppløsningsmiddel spray rettet mot sampeloverflaten å desorbere og ionisere analytter. Syv arbeidsmodell for desorpsjon og påfølgende ionisering av Desi er kjent som "dråpe pick-up-modellen". 8-10 De ladede dråper primære produsert av desi sonde kolliderer med overflaten-, fukte-det og danner en tynn film i hvilken analytten er oppløst ved en faststoff-væske microextraction mekanisme 8. Etterfølgende dråpe kollisjoner resultat i impulsoverføringen og letting av sekundære dråper som inneholder det materialet ekstrahert fra overflaten . 9,10 syvende og gassfase ioner antas å bli produsert gjennom ESI-lignende prosesser etter ion fordampning, charge rester modeller eller andre modeller, 11 men den nøyaktige ion dannelsesprosessen i Desi ennå ikke er bevist eksperimentelt. 12. Desi følsomhet er sterkt avhengig av løseligheten av analytten i spray løsningsmiddel, som desorpsjon er avhengig av den lokaliserte microextraction. 13.
Når den brukes med et programvarestyrt prøven stadium, prøven er skannet ensrettet med stepping kjørefelt under desi ionisering sonde, og gjennom den tid-domene, er m / z informasjon korreleres med det kjemiske stoff 'romlig fordeling (figur 1). Siden den første bevis på prinsippet DESI-MSI eksperiment rapportert av Van Berkel og Kertesz i 2006, har 14 teknikken modnet betraktelig, 15 med rapporterte søknader i analysen av lipider, 3,16 narkotika metabolitter, 17,18 diseaSE biomarkører, 19 hjernevev, 3,18,20 lungevev, 18 nyrevevet, 18 testikkel vev, 18 binyrene, 17 tynnskiktkromatografi plater, 21 og alger overflater. 22. Rutinen oppløsningen på bilder fremstilt ved DESI-MSI er 100-200 mikrometer, som er i siste instans bestemt av den effektive arealet trekkes ut av spray, men oppløsninger så lavt som 40 mikrometer er rapportert. 23-25 Slike oppløsning og enkel analyse gjør DESI-MSI hensiktsmessig for rask og enkel analyse av biologiske vevsprøver med flater i 0,5-5 cm to utvalg, slik at anskaffelse av verdifull romlig informasjon for å forstå biologiske prosesser 26. Her, som et eksempel på en typisk DESI-MSI søknaden, vurderer vi de prosessuelle detaljene for å gjennomføre et vellykket eksperiment med avbildning av lipider i rotte hjernen vev. De to mest kritiske trinnene i protokollen, er detvevspreparat 27 og Desi ionekilde optimalisering, som beskrevet nedenfor.
Optimalisering av DESI kilde geometri er avgjørende for vellykkede MSI eksperimenter. De mange variabler som bidrar til justering av systemet direkte påvirke følsomhet og oppløsning. Dersom det under optimalisering, har experimenter vanskeligheter med å få signal, anbefaler vi at du bruker rød tusj flekk trukket på lysbildet som en målestokk, fargestoff, rhodamine 6G, m / z 443, gir et sterkt signal i positiv ion modus, og kan brukes til initial optimalisering. I tillegg er løsemiddel seleksjon for Desi avgjø…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet støttes av Arra NSF MR Instrument Development stipend # 0923179 til FMF. Vi takker Aqua Asberry, Lab koordinator for Parker H. Petit Institutt for bioteknologi og biovitenskap histologi Core for å få hjelp med vev snitting.
Reagents | |||
Tissue-Tek O.C.T. Compound | Sakura-Finetek | 4583 | http://www.sakuraeu.com/products/showitem.asp?cat=11&subcat=48 |
Acetonitrile | EMD | AX0156-6 | OmniSolv, LC-MS Grade |
Acetic Acid | Sigma Aldrich | 695092-500 ml | |
Equipment | |||
Cryostat microtome | Thermo Scientific | CryoStar* NX70 | Any available microtome can be used for tissue sectioning http://www.thermoscientific.com/ecomm/servlet/productsdetail?productId=13958375&groupType=PRODUCT&searchType=0&storeId=11152&from=search&ca=cryostar |
Omni Spray;DESI Spray Head | Prosolia Inc. | Can also use the 2-D Omni Spray; Source kit instead of assembling components of imaging experiment http://www.prosolia.com/sources.php | |
High Voltage Power Supply | Stanford Research Systems, Inc. | PS350/5000V-25W | http://www.thinksrs.com/products/PS300.htm |
Rope heater, RTD, controller | Omega | http://www.omega.com/toc_asp/subsectionSC.asp?subsection=M02&book=Heaters | |
Labview | National Instruments | Version 7.1 | |
Translational stage | Prior Scientific | Optiscan II | http://www.prior.com/productinfo_auto_motorized_optiscan.html |
AccuTOF Mass Spectrometer | JEOL | JMS-T100LC | Can use any mass spectrometer equipped with an extended capillary atmospheric pressure interface |