방법 논문

탈착 전기 분무 이온화 질량 분석에 의한 생물 조직의 이미지

DOI:

10.3791/50575

⸱

2013년 7월 12일

 ,  , 
1School of Chemistry and Biochemistry, Georgia Institute of Technology

* These authors contributed equally

이 논문에서

정오 공지

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요약

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탈착 전기 분무 이온화 질량 분석법 (DESI-MS)는 생체 조직 등의 시료는 최소한의 샘플 준비로 이미징 할 수있는 주위 방법입니다. 이온화 프로브 아래에 샘플을 래스터로,이 스프레이 기반 기술은 조직 섹션에서 관심의 분자 기능을 식별 할 수있는 충분한 공간 해상도를 제공합니다.

초록

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질량 분석 이미징 (MSI)는 마이크론 규모의 수십 수백에서 생체 조직 조사를위한 높은 특이성과 공간 해상도와 타겟이 불분명 한 분자 정보를 제공합니다. 환경 조건 하에서 수행 할 때, 샘플 전처리 얻은 정보의 높은 품질을 유지하면서 따라서 프로토콜을 단순화, 불필요한됩니다. 탈착 전기 분무 이온화 (DESI)는도 생체 내에서 야외에서 표면의 직접 샘플링을 허용하는 스프레이 기반의 주위 MSI 기술입니다. 소프트웨어 제어 샘플 스테이지와 함께 사용할 경우, 샘플은 DESI 이온화 프로브 아래 래스터 (raster)하고, 시간 영역을 통해 M / Z 정보는 화학 종의 공간적 분포와 상관된다. DESI-MSI 출력의 충실도는 샘플 표면과 질량 분석기의 입구에 대하여 소스 방향과 위치에 따라 달라집니다. 여기서, 우리는 내가 DESI에 대한 조직 섹션을 준비하는 방법을 검토maging 직접 이미지 품질에 영향을 미치는 추가적인 실험 조건. 특히, 우리는 DESI-MSI에 의한 쥐의 뇌 조직 섹션의 이미징을위한 프로토콜을 설명합니다.

서론

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질량 분석법에 의해 타겟이 불분명 한 영상은 발견과 가설 생성 응용 프로그램에 대한 화학 물질 정보의 취득을 용이하게합니다. 반면에 관심 알려진 화학 물질의 대상 영상은, 특정 방법 개발을 통해 증가 된 감도와 선택성을 용이하게 할 수 있습니다. 질량 분석 이미징 (MSI)은 가장 일반적으로 MALDI, 1 차 이온 질량 분석 (SIMS), 2, 탈착 전기 분무 이온화 (DESI), 3 레이저 절제 - 전기 분무 이온화 (LAESI), 4 등 주변 이온화 기술을 사용하여 조직에서 수행됩니다 5와 MALDI 및 SIMS 액체 마이크로 접합 표면 샘플링 프로브 (LMJ-SSP). 6, 샘플은 물리적 표본에서 제거 할 수 있고, 그들이 높은 진공 하에서 분석으로, 평평하고 얇은해야합니다. MALDI는 샘플 준비에 추가 번거로운 단계를 추가, 방사선 흡수 행렬 샘플의 코팅이 필요합니다. SIMS높은 측면 해상도를 가지고 있지만, 고 에너지 입자 충격은 광범위한 분자 분열의 원인이됩니다. 최소한의 샘플 준비 소프트 분석은 바람직한 곳에 따라서 주위 방법으로 MSI는 틈새 시장을 입력합니다. 그러나 현재까지의 모든 방법은 여전히​​ 평평한 시료 표면의 요구 사항에 ....

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프로토콜

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1. 단면 조직

  1. 스토어 단면 준비까지 -80 ° C 냉동고 플래시 냉동, 전체 조직.
  2. 조직 샘플 (30 분) 단면 전에 cryomicrotome의 온도에 도달 할 수 있습니다. -30 ° C.에 블레이드와 샘플 온도를 설정
  3. 일단 조직, 핀셋으로 시료를 처리, 온도에 도달 무엇 두뇌의 부분은 (즉, 뇌의 앞쪽이 가장 중요 경우, 뇌의 뒤쪽 마운트 충분한 장착면에 대한 관심의에 따라 두뇌의 앞뒤를 잘라있다 척에).
    1. 이 응고 할 때까지 중앙 척에 ~ 0.5 ML 최적의 절삭 온도 화합물 OCT (, 조직 테크, 사쿠라)을 적용하고, 핀셋을 사용하여 OCT의 장소에서 샘플을 누릅니다. 일단 10월이 완전히 샘플 홀더에 마운트 척이 고정됩니다.
    2. 샘플을 마운트하는 데 사용의 OCT 최소 금액은 OCT (의 블록에 시험편을 장착 대조적으로 일반적으로 다른 조직을에서 수행하는 것이 좋습니다샘플의 오염을 최소화하기 위해 논리적 절차). OCT에서 샘플의 오염 DESI 및 이온 억제로 인해 이미징 프로세스에 해로운 것입니다.
  4. 두께 12 ~ 18 ㎛ 인 MS 이미징 범위에 필요한 일반적인 조직 섹션을 참조하십시오. 권장 범위 내에서 원하는 두께로 섹션 조직. 가볍게 섹션....

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결과

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그림 3은 치료 쥐의 뇌 부분에서 얻은 대표적인 스펙트럼을 보여줍니다. 긍정적 인 모드 질량 스펙트럼은 자신의 이온화 효율 (양전하 차 암모늄 그룹에 의한)에 의한 phosphatidylcholines에 의해 지배된다. 조직 섹션의 총 이온 이미지는 뇌 전체 영역에 걸쳐 풍부한 신호를 보여주는 그림 3에 나와 있습니다. 검색 키 지질은 문학의 비교를 표 1에 식별됩니다.

예를 들어 지질의 공간 분포 (그림 4) 다른 포스파티딜콜린 종의 상대적인 풍부 회색과 뇌의 백질 사이에서 변화하는 방법을 보여줍니다. [PC 36:1 + K] +, M / Z 826.5558 증가 강도를 보여줍니다 반면 예를 들어, [PC 34:1 + K] +, M / Z 798.5364는 소뇌 피질 (회색 물질)의 증가 강도를 보여줍니다 소뇌 꽃자.......

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토론

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DESI 소스 형상의 최적화는 성공적인 MSI 실험을 위해 중요합니다. 시스템의 정렬에 기여하는 여러 변수를 직접 감도와 이미지 해상도에 영향을 미칩니다. 최적화하는 동안, 실험 신호를 얻기 어려움이있는 경우에, 우리는 벤치 마크 슬라이드에 그려진 빨간색 빈틈 자리를 사용하는 것이 좋습니다, 염료, 로다 민 6G, m / Z 443, 양이온 모드에서 강한 신호를 생성하고 사용할 수 있습니다 초기 최적화. 분석 전송 및 이온화가 형성된 박막에 표면 분석의 추출에 의존하기 때문에 또한, DESI의 용매 선택, 감도 매우 중요합니다. 13 많은 전기 분무 이온화 호환 용제 혼합물이 desolvation을 지원하는 데 사용할 수 있습니다 와 이온화 과정은 분석 기간 동안 관심의 화합물의 클래스에 따라 다릅니다.

앞서 언급했듯이, DESI-MS 이미지 릅니의 해상도주로 소스 형상에 NDS. 이 레이저 기반 및 / 또는 ~ 10-150 μm의에서. 5,31<.......

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공개 사항

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저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

감사의 글

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이 작품은 ARRA NSF MRI 장비 개발 지원금 # 0923179 FMF에 의해 지원됩니다. 우리는 조직 절편에 대한 지원은 아쿠아 Asberry, 생물에 대한 파커 H. 쁘띠 연구소와 생명 과학 조직학 코어 랩 코디네이터, 감사합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
시약
Tissue-Tek O.C.T. 컴파운드Sakura-Finetek4583http://www.sakuraeu.com/products/showitem.asp?cat=11& subcat=48
아세토니트릴EMDAX0156-6OmniSolv, LC-MS 등급
아세트산시그마 Aldrich695092-500 ml
Equipment
Cryostat 마이크로톰Thermo ScientificCryoStar* NX70사용 가능한 모든 마이크로톰은 조직 절편에 사용할 수 있습니다 http://www.thermoscientific.com/ecomm/servlet/productsdetail?productId=13958375&groupType=PRODUCT&searchType=0&storeId=11152&from=search&ca=cryostar
옴니 스프레이® DESI 스프레이 헤드Prosolia Inc.또한 2-D Omni Spray®를 사용할 수 있습니다; 이미징 실험의 구성 요소를 조립하는 대신 소스 키트 http://www.prosolia.com/sources.php
고전압 전원 공급 장치Stanford Research Systems, Inc.PS350/5000V-25Whttp://www.thinksrs.com/products/PS300.htm
로프 히터, RTD, 컨트롤러Omegahttp://www.omega.com/toc_asp/subsectionSC.asp?subsection=M02& book=Heaters
LabviewNational Instruments버전 7.1
번역 단계Prior ScientificOptiscan IIhttp://www.prior.com/productinfo_auto_motorized_optiscan.html
AccuTOF 질량 분석기JEOLJMS-T100LC확장된 모세관 대기압 인터페이스가 장착된 모든 질량 분석기를 사용할 수 있습니다
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참고문헌

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  1. Caprioli, R. M., Farmer, T. B., Gile, J. Molecular Imaging of Biological Samples: Localization of Peptides and Proteins Using MALDI-TOF MS. Anal. Chem. 69, 4751-4760 (1997).
  2. Pacholski, M. L., Winograd, N. Imaging with Mass Spectrometry. Chem. Rev. 99, 2977-3006 (....

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재인쇄 및 허가

이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청

허가 요청

정오

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Formal Correction: Erratum: Imaging of Biological Tissues by Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry
Posted by JoVE Editors on 2/13/2014. Citeable Link.

A correction was made to Imaging of Biological Tissues by Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry. There was an error with an author's name. The author's surname was appended with a missing character:

Rachel V. Bennett

instead of:

Rachel V. Bennet

태그

DESI

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