Metabolomica spaziale multimodale con imaging con spettrometria di massa guidata al microscopio nel medio infrarosso

Minqian Wei; Haining Wang; Yirong Zeng; Dan Ye; Gangqi Wang; Lixue Shi

doi:10.3791/68709

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Articolo metodologico

Metabolomica spaziale multimodale con imaging con spettrometria di massa guidata al microscopio nel medio infrarosso

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DOI:

10.3791/68709

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25 luglio 2025

Minqian Wei^*¹^,² , Haining Wang^*¹ , Yirong Zeng^*¹ , Dan Ye¹ , Gangqi Wang¹^,³ , Lixue Shi¹^,²

¹Institutes of Biomedical Sciences, Fudan University, ²Shanghai Xuhui Central Hospital, Zhongshan-Xuhui Hospital, ³Children's Hospital of Fudan University

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Presentiamo un flusso di lavoro di metabolomica spaziale multimodale che integra l'imaging con spettrometria di massa (MSI) e l'imaging nel medio infrarosso (MIR) sulla stessa sezione di tessuto per analisi metaboliche e biochimiche spazialmente risolte.

Abstract

La metabolomica spaziale è un campo in rapida evoluzione per mappare la distribuzione dei metaboliti all'interno di tessuti, organi e persino singole cellule. Questo approccio fornisce informazioni metaboliche contestuali, fondamentali per comprendere l'eterogeneità biochimica dei sistemi biologici. L'imaging nel medio infrarosso (MIR) e l'imaging con spettrometria di massa (MSI) sono emersi come approcci potenti per la metabolomica spaziale, ognuno dei quali offre vantaggi unici e complementari. In questo studio, presentiamo un flusso di lavoro per l'esecuzione dell'imaging MIR e della ionizzazione di desorbimento laser assistita da matrice MSI (MALDI-MSI) sulla stessa sezione di tessuto, che comprende procedure sperimentali, co-registrazione dell'imaging, integrazione dei dati e analisi bioinformatiche. L'imaging MIR viene impiegato come modalità a monte, consentendo l'analisi biochimica non distruttiva dei tessuti. Successivamente, una matrice viene depositata nel tessuto per MALDI-MSI, guidata dalle informazioni spaziali ottenute dall'imaging MIR. Le immagini vengono integrate dopo la co-registrazione, consentendo l'analisi metabolomica spaziale multimodale utilizzando strumenti bioinformatici avanzati come Seurat. L'integrazione dell'imaging MIR e dell'MSI rappresenta un progresso trasformativo nella metabolomica spaziale, offrendo opportunità senza precedenti per esplorare la complessità spaziale e chimica dei processi metabolici sia in salute che in malattia. Questo approccio multimodale ha un potenziale significativo per guidare le innovazioni nella scoperta di biomarcatori, nella diagnostica delle malattie e nello sviluppo terapeutico.

Introduzione

La metabolomica spaziale prevede la mappatura dei metaboliti all'interno del loro contesto tissutale nativo integrando l'imaging con spettrometria di massa (MSI) o altre tecniche spazialmente risolte, con l'analisi metabolica, offrendo informazioni sul metabolismo a risoluzione sub-tissutale, cellulare o subcellulare 1,2,3,4,5,6,7,8 . Tra queste modalità di imaging, la ....