应用分享|通过DESI-MS对肾上腺进行超高分辨率成像

2022-10-21 09:03:39 沃特世科技（上海）有限公司

从理论上讲，延长飞行时间，分辨率更高，但同时往往会牺牲灵敏度。而MRT革命性地解决了这一困扰整个行业的技术难题，一次反射下来，路径可以达到50米，其飞行时间比传统的Tof要高一个数量级，50米的飞行路径安装在一个小于0.5平方米的Tof管中，这样大大提高了分辨率，让MRT拥有不凡的性能。

研究背景

肾上腺是重要的内分泌器官，脂质丰富，为糖皮质激素、盐皮质激素和雄激素的合成提供胆固醇底物。这些激素在正常的生理、心血管、代谢健康和生育能力中起着至关重要的作用。它有两个不同的区域 — 内延髓和被肾上腺囊包围的皮质。通过可视化肾上腺的结构和组成，我们希望更好地了解肾上腺功能的畸变如何与组织脂质组成的变化相关联。在这里，我们报告了一项小型可行性研究的结果 — 《在研究肾上腺疾病之前，使用DESI成像来研究正常小鼠肾上腺组织区域内的化合物定位》。

图1. 显示肾上腺切片的光学视图（左），显示质谱成像叠加图（右）。

方法

将健康的野生型小鼠肾上腺冷冻切片到厚度为15 μm；
DESI-MS在多反射QToF(MRT)质谱仪和常规QToF质谱仪上分析了切片；
在全扫描MS中对正负电离模式进行采集；
使用成像软件处理数据以生成感兴趣区域的峰列表，这些区域被导出到统计软件中以突出显示肾上腺每个区域的标记化合物。

初步数据

可行性研究证明DESI-MS是肾上腺成像的合适应用。延髓、皮质和腺囊可以在组织图像中清晰地识别，每个区域都有强烈的独特生物标记。该工作流程包括为每个组织区域生成峰列表，从而能够进行统计分析以发现目标标记化合物。成像软件用于创建标记化合物的视觉叠加，清楚地显示肾上腺内每个分子的分布。已经选择了一些强定位的化合物，并进行了有针对性的MS/MS分析以生成片段离子信息。

图2. A为常规QToF在m/z 806.55 Da离子成像图；B为MRT在m/z806.51038 Da离子成像图；C为MRT在m/z806.55902 Da离子成像图；D为MRT在m/z806.568970 Da离子成像图。

不同质谱仪比较数据表明，MRT质谱仪提供的>200,000 FWHM质量分辨率能够对分子质量非常相似的化合物进行质谱分离，而常规QToF无法解析。例如：在常规QToF的正离子模式采集中，m/z为806.55 Da的脂质信号在肾上腺的髓质和皮质上显示出强烈信号，但没有位置差异。然而，当使用MRT质谱仪研究该信号时，附加的质量分辨率表明该信号由三个不同的离子组成：806.510376，806.559021和806.568970 Da，其中两个显示差异组织定位。

图3. 绿色为常规QTof数据，红色为MRT数据。

MRT质谱仪提供的高质量分辨率揭示了精细的同位素结构，并提供<500 ppb的质量精度，从而可以更自信地推断出元素组成。随着潜在元素组成数量的减少，鉴定的信心大大提高。对于上述示例，具有±50 mDa公差窗口的常规QToF质量会产生13种可能的化合物识别，MRT将此信号分离为三个不同的质量：假定识别为PE(38:4)+ K⁺，(C13₂)PC(36:4)+ Na⁺和PC(38:6)+ H⁺，平均质量精度为308 ppb。

新颖性

使用DESI对肾上腺进行高分辨率质谱成像时，显示了组织亚结构的明显分子差异。