Le domaine en pleine croissance de la métabolomique a de nombreuses applications biologiques importants, notamment la découverte de biomarqueurs, déchiffrer les voies métaboliques des plantes et d'autres systèmes biologiques, et de la toxicologie profilage 4,6-10. Un défi technique majeur lors de l'étude des systèmes biologiques est d'étudier les voies métabolomique sans les perturber 11. MALDI-MSI permet une analyse directe de tissus intacts qui permet la détection sensible des analytes dans les organes simples 12,13 et même des cellules individuelles 14,15.
La préparation des échantillons est une étape cruciale dans la production d'images de spectrométrie de masse fiables et reproductibles. La qualité des images dépend grandement de facteurs tels que le tissu support d'enrobage, l'épaisseur de coupe, une matrice MALDI, et la technique d'application de la matrice. Pour des applications d'imagerie, de l'épaisseur de section idéal est la largeur d'une cellule (8-20 um en fonction du type d'échantillon). MALDI nécessite le dépôt d'une organique, cristalline composé de matrice, typiquement un acide faible, sur l'échantillon pour faciliter l'ablation analyte et de l'ionisation. Différentes matrices 16 fournissent différentes intensités de signal, des ions interférents et l'efficacité d'ionisation des différentes classes de composés.
La technique d'application de la matrice joue également un rôle dans la qualité des images spectrales de masse et de différentes techniques appropriées pour les différentes classes d'analytes. Trois méthodes d'application de la matrice sont présentés dans ce protocole: aérographe, pulvérisateur automatique, et la sublimation. Airbrush l'application de la matrice a été largement utilisé dans l'imagerie MALDI. L'avantage de l'application de la matrice aérographe est qu'il est relativement facile et rapide. Cependant, la qualité de l'application de la matrice de l'aérographe dépend fortement de la compétence de l'utilisateur et a tendance à être moins reproductible et provoquer la diffusion d'analytes, en particulier des petites molécules 17. Systèmes de pulvérisation automatiques ont mécaniciens similaires à l'aérographe demande de matrice, mais le VHAe été mis au point pour éliminer la variabilité observée avec l'application manuelle de l'aérographe, faisant de la pulvérisation plus reproductible. Cette méthode peut parfois être plus de temps que l'application traditionnelle de la matrice de l'aérographe. Les deux aérographe manuel et systèmes de pulvérisation automatiques sont les méthodes d'application de la matrice à base de solvants. La sublimation est une technique d'application de matrice sèche qui devient de plus en plus populaire pour l'imagerie par spectrométrie de masse des métabolites et des petites molécules, car il réduit la diffusion de l'analyte, mais il lui manque la nécessaire solvant pour extraire et observer composés de masse plus élevées 18.
Identification confiante de métabolites nécessite généralement des mesures de masse précises pour obtenir des identifications putatifs suivie par de masse en tandem (MS / MS) des expériences de validation, avec spectres MS / MS est comparé aux normes, la littérature, ou spectres théoriques. Dans ce protocole haute résolution (puissance de 60 000 à m / z 400 résoudre masse), la chromatographie liquide (LC)-MS est couplé à MALDI-MSI à obtenir à la fois l'information spatiale et identifications confiants de métabolites endogènes, en utilisant Medicago truncatula racines et nodosités des racines comme le système biologique. Expériences MS / MS peuvent être effectuées directement sur le tissu avec MALDI-MSI ou d'extraits de tissus avec LC-MS et utilisés pour la validation des identifications de métabolites.
Ce protocole fournit une méthode simple pour cartographier métabolites endogènes dans M. truncatula, qui peut être adapté et appliqué à MSI de petites molécules dans différents types de tissus et les systèmes biologiques.