中赤外顕微鏡誘導質量分析イメージングによるマルチモーダル空間メタボロミクス

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

doi:10.3791/68709

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方法論記事

中赤外顕微鏡誘導質量分析イメージングによるマルチモーダル空間メタボロミクス

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DOI:

10.3791/68709

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2025年7月25日

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

この記事について

サマリー

空間分解代謝および生化学分析のために、質量分析イメージング (MSI) と中赤外線 (MIR) イメージングを同じ組織切片に統合するマルチモーダル空間メタボロミクスワークフローを提示します。

要約

空間メタボロミクスは、組織、臓器、さらには単一細胞内の代謝産物の分布をマッピングするために急速に進化している分野です。このアプローチは、生物学的システムの生化学的不均一性を理解するために重要な、状況に応じた代謝情報を提供します。中赤外 (MIR) イメージングと質量分析イメージング (MSI) は、空間メタボロミクスの強力なアプローチとして登場しており、それぞれが独自の補完的な利点を提供します。本研究では、実験手順、イメージングの共同登録、データ統合、バイオインフォマティクス解析など、MIRイメージングとマトリックス支援レーザー脱離イオン化MSI(MALDI-MSI)を同じ組織切片で実行するためのワークフローを紹介します。MIR イメージングは上流のモダリティとして採用されており、組織の非破壊生化学分析を可能にします。続いて、MIRイメージングから得られた空間情報に基づいて、マトリックスがMALDI-MSIの組織に沈着します。画像は共同登録後に統合され、Seuratなどの高度なバイオインフォマティクスツールを使用したマルチモーダル空間メタボロミクス解析が可能になります。MIR イメージングと MSI の統合は、空間メタボロミクスにおける革新的な進歩を表しており、健康と病気の両方における代謝プロセスの空間的および化学的複雑さを調査する前例のない機会を提供します。このマルチモーダルなアプローチは、バイオマーカーの発見、疾患診断、治療法開発におけるイノベーションを推進する大きな可能性を秘めています。

概要

空間メタボロミクスでは、質量分析イメージング(MSI)やその他の空間分解技術を代謝分析と統合することにより、代謝産物を天然組織のコンテキスト内でマッピングし、組織下、細胞、または細胞内分解能での代謝に関する洞察を提供します1,2,3,4,5,6,7,8 .これらのイメージングモダリティの中で、中赤外(MIR)顕微鏡は、分子振動コントラスト4,7,9,10,11,12に基づいて生体分子を化学的にマッピングする能力でますます注目を集めています。