Apresentamos um fluxo de trabalho metabolômico espacial multimodal que integra imagens de espectrometria de massa (MSI) e imagens de infravermelho médio (MIR) na mesma seção de tecido para análise metabólica e bioquímica espacialmente resolvida.
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Artigo de método
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Apresentamos um fluxo de trabalho metabolômico espacial multimodal que integra imagens de espectrometria de massa (MSI) e imagens de infravermelho médio (MIR) na mesma seção de tecido para análise metabólica e bioquímica espacialmente resolvida.
A metabolômica espacial é um campo em rápida evolução para mapear a distribuição de metabólitos dentro de tecidos, órgãos e até células individuais. Essa abordagem fornece informações metabólicas contextuais, que são críticas para a compreensão da heterogeneidade bioquímica dos sistemas biológicos. A imagem de infravermelho médio (MIR) e a imagem de espectrometria de massa (MSI) surgiram como abordagens poderosas para metabolômica espacial, cada uma oferecendo vantagens únicas e complementares. Neste estudo, apresentamos um fluxo de trabalho para a realização de imagens MIR e MSI DE IONIZAÇÃO POR DESSORÇÃO A LASER ASSISTIDA POR MATRIZ (MALDI-MSI) na mesma seção de tecido, abrangendo procedimentos experimentais, co-registro de imagem, integração de dados e análise de bioinformática. A imagem MIR é empregada como a modalidade a montante, permitindo a análise bioquímica não destrutiva dos tecidos. Posteriormente, uma matriz é depositada no tecido para MALDI-MSI, guiada pelas informações espaciais obtidas a partir da imagem MIR. As imagens são integradas após o co-registro, permitindo a análise metabolômica espacial multimodal usando ferramentas avançadas de bioinformática, como o Seurat. A integração de imagens MIR e MSI representa um avanço transformador na metabolômica espacial, oferecendo oportunidades sem precedentes para explorar a complexidade espacial e química dos processos metabólicos na saúde e na doença. Essa abordagem multimodal tem um potencial significativo para impulsionar inovações na descoberta de biomarcadores, diagnóstico de doenças e desenvolvimento terapêutico.
A metabolômica espacial envolve o mapeamento de metabólitos dentro de seu contexto de tecido nativo, integrando imagens de espectrometria de massa (MSI) ou outras técnicas espacialmente resolvidas, com análise metabólica, oferecendo insights sobre o metabolismo em resolução subtecidual, celular ou subcelular 1,2,3,4,5,6,7,8 . Entre essas modalidades de imagem, a microsco....
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O protocolo foi conduzido de acordo com o protocolo experimental animal (DSF-2024-004) aprovado pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC) do Centro de Recursos de Animais de Laboratório da Universidade de Fudan.
NOTA: Este estudo fornece um fluxo de trabalho para realizar imagens MIR e MALDI-MSI na mesma seção de tecido. Essa abordagem integrada abrange procedimentos experimentais, co-registro de imagens, fusão de dados e análise de bioinformática a jusante (Figura 1C). A imagem MIR é utilizada como a modalidade a montante, permitindo o mapeamento bioquímic....
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Para validar a estratégia de metabolômica espacial multimodal descrita acima, nós a implementamos em um modelo de câncer de camundongo. As células tumorais foram geneticamente modificadas para expressar a proteína fluorescente verde (GFP), permitindo a localização precisa da região do tumor por meio de imagens de fluorescência. A Figura 2A mostra os resultados da imagem QCL-MIR sem marcação com uma cobertura espectral de 950-1800 cm-1, conhecida como "região da impressão digital"........
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Aqui, apresentamos uma estratégia de metabolômica espacial multimodal que integra imagens MSI e MIR para permitir perfis metabólicos molecularmente específicos de alto rendimento nas mesmas amostras. A imagem MIR permite o mapeamento químico não destrutivo e sem rótulos com base em vibrações moleculares, fornecendo informações detalhadas sobre grupos estruturais e funcionais. Em contraste, o MSI oferece alta sensibilidade e especificidade para identificação e quantificação de metabólitos.......
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Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecemos ao Dr. Yilong Zou, da Westlake University, pelo suporte na imagem MALDI2-MSI, e ao escritório da Bruker Scientific Technology Co., Ltd. em Xangai, pela assistência na imagem MIR baseada em QCL. Também agradecemos ao Dr. Shuguo Sun, da Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong, por gentilmente fornecer os camundongos KrasLSL-G12D / + Tp53fl / fl Rb1fl / fl ZsgreenLSL . Este estudo é apoiado por doações do Programa Nacional de Ciência e Tecnologia de Doenças Crônicas Não Transmissíveis (2023ZD0500400 para LS, GW e DY), da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (nº 2....
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 4% Paraformaldeído, solução de fixação de tecido | Sangon Biotech | ||
| Albumina de soro bovino | Sigma Aldrich | 126615 | |
| camundongos C57BL/6JNifdc | Charles River | 219 | |
| CaF2 slides | Crystran | CAFP25-1 | |
| Micrótomo criostato | Dakewe Biotech | CT520 | |
| Cytospec | Peter Lasch | Versão 2.10.01 | Software para análise de dados MIR, incluindo correção de linha de base, normalização, geração de imagens e análise hiperespectral. |
| Amortecedor DPBS | Fisher Scientific | 14-190-250 | |
| Soro fetal bovino | Gibco | 10270106 | |
| Liofilizadores | LABCONCO | FreeZone | |
| Gelatina | Sigma-Aldrich | G1890 | Tipo A, de pele suína |
| HBSS buffer | Sangon Biotech | ||
| DMEM com alto teor de glicose | ThermoFisher Scientific | ||
| Matlab | MathWorks | Software Matlab R2024a | para análise de dados MIR, incluindo correção de linha de base, normalização, geração de imagens e análise hiperespectral. |
| Sistema de imagem de espectrometria de massa por ionização por dessorção a laser assistida por matriz (MALDI-MSI) | Bruker Daltonics GmbH | timsTOF fleX MALDI-2 | |
| Metanol | Sinopharm Reagente Químico | 10014108 | |
| mMass | Instituto de Entomologia, Centro de Biologia da Academia Tcheca de Ciências, República Tcheca | Versão 5.5.0 | Softwares para análise de dados MSI. Importe os dados brutos do MSI para o SCILS Lab para pré-processamento. Execute o pico de picking em mMass com intensidade relativa > 0,01%. |
| Matriz de dicloridrato de N-(1-naftil) etilenodiamina (NEDC) | Sigma Aldrich | 222488 | |
| Penicilina-estreptomicina | ThermoFisher Scientific | ||
| Microscopia de infravermelho médio (QCL-MIR) a laser em cascata quântica (QCL-MIR | ) Bruker Optics GmbH | LUMOS II ILIM | |
| Fósforo vermelho | Sigma-Aldrich | 8.0727 | |
| SCiLS Lab | Bruker Daltonics | SCiLS Lab 2024b | Softwares para análise de dados MSI. Importe os dados brutos do MSI para o SCILS Lab para pré-processamento. Execute o pico de picking em mMass com intensidade relativa > 0,01%. |
| Pulverizador | HTX Technologies | TM | |
| Tripsina, 0.25% EDTA | ThermoFisher Scientific |
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