Organoide Modelle, die aus primären Gewebestammzellen, embryonalen Stammzellen oder induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs)1,2,3 gewonnen werden, haben die humanbiologische Forschung vorangetrieben, indem sie dreidimensionale Modelle anbieten, die organspezifische Funktionen genau nachahmen und die Erforschung der menschlichen Entwicklung, der Krankheitsmechanismen und der Arzneimittelforschung unterstützen 4,5. In diesem Zusammenhang ist die Entschlüsselung der Komplexität von Hirnorganoiden von entscheidender Bedeutung für das Verständnis sowohl der physiologischen als auch der pathologischen Gehirnentwicklung 6,7 und erfordert Technologien wie die massenspektrometrische Bildgebung (MSI)8,9. MSI, die sich von der herkömmlichen Massenspektrometrie unterscheidet, ermöglicht die direkte, markierungsfreie Kartierung von Hunderten bis Tausenden von Biomolekülen innerhalb eines einzigen Gewebeschnitts und bietet detaillierte Einblicke in die räumliche Verteilung von Molekülen wie Lipiden, Peptiden, Aminosäuren, Arzneimitteln und deren Metaboliten, ohne dass spezifische molekulare Sonden erforderlich sind10,11. Darüber hinaus können molekulare MSI-Bilder auf histologischen und immungefärbten Schnitten mitregistriert werden, was einen umfassenden Überblick über die Gewebemorphologie, die Zellspezifität und den molekularen Gehalt bietet.
Das MSI ist vielversprechend für die Organoidforschung und bietet Einblicke in die molekularen Grundlagen von Krankheiten, genetische Phänotyp-Beziehungen und Reaktionen auf Umweltreize 12,13,14,15. In der pharmazeutischen Industrie erleichtert MSI die Analyse der Absorption, Verteilung, des Metabolismus und der Elimination von Arzneimitteln in präklinischen Modellen11,16. Darüber hinaus hilft es bei der Auflösung ihrer biotransformierten Metaboliten, die pharmakologisch aktiv sein können17.
Unter den MSI-Methoden überwiegen die matrixgestützte Laserdesorption/Ionisation (MALDI), die Desorptions-Elektrospray-Ionisation (DESI) und die Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) 9,18,19,20,21. Von diesen zeichnet sich MALDI-MSI durch seine Vielseitigkeit, seinen großen Massenbereich, seine direkten Analysemöglichkeiten und seine Kompatibilität mit verschiedenen gewebespezifischen chemischen Verbindungenaus 22. Trotz seines Potenzials ist die Anwendung von MALDI-MSI in der Hirnorganoidforschung jedoch noch wenig erforscht. Um diese Lücke zu schließen, wurde ein maßgeschneidertes Protokoll für die hochauflösende MALDI-MSI-Analyse (HR-MALDI-MSI) von Gehirnorganoiden eingeführt, um die Gewebekonservierung, die Matrixauswahl und die Bildgebungsbedingungen zu optimieren und eine zuverlässige Erfassung hochwertiger Daten zu gewährleisten15. Dieses detaillierte Protokoll zeigt die Fähigkeiten von HR-MALDI-MSI, Forschern das zusätzliche Arsenal an die Hand zu geben, um die Leistungsfähigkeit dieser Technologie zu nutzen, um die metabolische Landschaft von Organoiden in bisher unerreichter Detailgenauigkeit zu untersuchen.