적외선 매트릭스 보조 레이저 탈착 전자 분무 이온화에 의한 전신 질량 분석 이미징 (IR-MALDESI)
Summary
A mass spectrometry imaging (MSI) source operated at atmospheric pressure was developed by coupling mid-infrared laser desorption and electrospray post-ionization. Exogenous ice matrix was used as the energy-absorbing matrix to facilitate resonant desorption of tissue-related material. This manuscript provides a step-by-step protocol for performing IR-MALDESI MSI of whole-body neonatal mouse.
Abstract
질량 분석 (MS)에 대한 주변 이온화 소스는 지난 10 년간 많은 관심의 대상이되어왔다. 매트릭스 보조 레이저 탈착 전기 분무 이온화 (MALDESI)는 이러한 방법의 일례이다 매트릭스 보조 레이저 탈착 / 이온화 (MALDI) (예를 들어, 탈착 펄스 특성)과 전기 분무 이온화 (ESI) (예를 들어, 소프트 – 이온화 기능 ) 결합된다. MALDESI의 주요 이점 중 하나는 고유의 다양성이다. MALDESI 실험에서 자외선 (UV) 또는 적외선 (IR) 레이저로 공진 내인성 또는 외인성 매트릭스를 여기 시키는데 사용될 수있다. 행렬의 선택은 피 분석 물에 의존하지 않고, 여기에 사용되는 레이저 파장에 전적으로 의존한다. IR-MALDESI 실험에서 얼음의 얇은 층은 에너지 흡수 매트릭스 시료 표면에 증착된다. 적외선 – MALDESI 소스 형상은 통계 액체 샘플의 분석을위한 실험 (DOE)의 디자인뿐만 아니라 BIOL를 사용하여 최적화 된ogical 조직 표본. 또한, 강력한 IR-MALDESI 촬상 소스는 가변 중간 IR 레이저는 컴퓨터 제어 XY 병진 스테이지 및 고분해능 질량 분석 장치와 동기화되는 경우, 개발되었다. 커스텀 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI)는 레이저의 반복률의 사용자 선택을 허용 복셀마다 촬영, 시료 스테이지의 스텝 크기 및 탈착 사이의 지연 소스를위한 이벤트를 검색 번호. IR-MALDESI는 생체 조직 절편의 섬유와 염료 및 MSI의 법의학 분석과 같은 응용 프로그램의 다양한 사용되어왔다. 내인성 대사에서 조직 절편 내에 외래 생체 이물질에 이르는 상이한 분석 물의 분포를 측정하고,이 기술을 이용하여 정량화 할 수있다. 이 논문에 제시된 프로토콜은 전신 조직 섹션의 IR-MALDESI MSI에 필요한 주요 단계를 설명합니다.
Introduction
마이크로 프로브 모드에서 질량 분석 이미징 (MSI)는 샘플의 표면에 분리 위치에서, 빔 (레이저 또는 이온)에 의해 표면으로부터 시료의 탈착을 포함한다. 각 래스터 지점에서, 질량 스펙트럼을 생성하고, 획득 된 스펙트럼들은 수집되었던 공간 위치와 함께 동시에 수많은 샘플 내 분석을 매핑하는데 사용될 수있다. 감도와 질량 분석의 특이성에 결합 이미징이 레이블없는 방식 MSI는 질량 분석 1, 2에서 가장 빠르게 발전하는 분야 중 하나가 도왔다.
매트릭스 보조 레이저 탈착 / 이온화 (MALDI)는 MSI 분석에 사용되는 가장 일반적인 이온화 방법이다. 그러나, 유기 매트릭스에 대한 필요성 및 MALDI의 진공 요구 재현성 샘플 처리량 및 방법을 이용하여 분석 될 수있는 샘플의 유형에 상당한 제한을 야기. 대기압 (AP) IO의 수그러한 조직 방법은 이러한 제한을 피하기 위해 3 최근 개발되어왔다. 이러한 주변 이온화 방법은 자연 상태에 매우 가까운 분석에 앞서 샘플 제조 단계를 단순화하는 환경에서 생체 시료의 분석을 허용한다. 매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화가 일렉트로 (MALDESI)은 이러한 이온화 방법 -4,5-의 일례이다.
IR-MALDESI 실험에서 얼음의 얇은 층은 에너지 흡수 매트릭스 조직 표면 상에 증착된다. 미드 IR 레이저 펄스는 얼음 행렬에 의해 흡수 및 물 신장 모드로 공진을 여기하여 OH 표면으로부터 중성 물질의 탈착을 용이하게한다. 직교 전기 분무의 대전 방울에 탈착 중성 파티션 후 이온화 ESI 같은 방식으로 4-6에 있습니다. 외인성 얼음 행렬의 첨가는 AC 도움 때문에 조직 내의 내생 물에만 의존보다 선호다른 조직 구획에서 물 함량의 변화를 계산하고, ~ 티슈 이미징 실험 7,8 15 배 이온 풍부 탈착 6을 강화하고 개선하는 것으로 나타났다.
이 작품에서 우리는 IR-MALDESI MSI는 신생아 마우스 온 몸의 여러 장기에서 대사 산물의 분포를 유도하기 위해 사용한다. Ir이 MALDESI 소스 조정 파라미터의 개요가 부여되며, 조직 절편을 성공적으로 이미징을위한 필요한 단계가 증명된다.
Protocol
Representative Results
Discussion
프로토콜은 위의 IR-MALDESI MSI 실험을 수행하기위한 주요 단계를 설명한다. 매트릭스 신청 절차 (제 3 장)은 로봇 분무기를 사용하여 코팅 스프레이 승화 또는하여 MALDI MSI 실험의 일반적인 매트릭스 응용 프로그램 프로세스와 유사 약 20 분 걸립니다. 또한, IR-MALDESI 매트릭스의 결정 (6)에 분석 물의 분할에 의존하지 않고, 얼음 행렬 보편적 관계없이 질량, 크기, 화학적 성질의 분석 모두에 사…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Professor H. Troy Ghashghaei from NCSU Department of Molecular Biomedical Sciences for providing the whole mouse tissue. The authors also gratefully acknowledge the financial assistance received from National Institutes of Health (R01GM087964), the W.M. Keck foundation, and North Carolina State University.
Materials
| IR-MALDESI Source | Custom-made | N/A | Please refer to references 4 and 12 for an in-depth discussion of IR-MALDESI source development. |
| Q Exactive Plus | Thermo Scientific | Q Exactive Plus Hybrid Quadrupole-Orbitrap Mass Spectrometer | |
| Water, HPLC Grade | Burdick & Jackson | AH365-4 | |
| Methanol, HPLC Grade | Burdick & Jackson | AH230-4 | |
| Formic Acid | Sigma Aldrich | 56302 | |
| Tunable mid-IR Laser | Opotek Inc. | IR Opolette | Tunable 2700-3100 nm IR OPO laser |
| Nitrogen Gas | Arc3 Gases | AG S-NI300-5.0 | Grade 5.0 high purity nitrogen gas cylinder (300) |
| Cryostat | Leica Biosystems | CM 1950 | Cryomicrotome |
| High Profile Microtome Blades | Leica Biosystems | 3802123 | Leica DB80HS |
| Mounting Medium (OCT) | Leica Biosystems | 3801480 | Surgipath FSC 22 mounting medium |
| Cryostat Specimen Disc | Leica Biosystems | 14047740045 | 40 mm diameter |
| Glass Microscope Slides | VWR | 48312-003 | Frosted, selected, pre-cleaned |
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