MALDIイメージング

MALDI質量分析イメージング（MALDI-MSI）は、マトリックス支援レーザー脱離イオン化を質量分析イメージングとして使用する方法である^[2]。この方法では、サンプル（多くの場合、薄い組織切片）を2次元的に移動させながら質量スペクトルを記録する。^[3]サンプルを破壊することなく一度に大量の分析物の分布を測定できるなどの利点があり、組織ベースの研究に有用な方法となっている。^[4]

サンプルの準備は、イメージング分光法の重要なステップです。科学者は、導電性顕微鏡スライドに載せた薄い組織切片を取り、適切な MALDI マトリックスを手動または自動で組織に適用します。次に、顕微鏡スライドを MALDI 質量分析計に挿入します。質量分析計は、ペプチド、タンパク質、小分子などの分子種の空間分布を記録します。適切な画像処理ソフトウェアを使用して質量分析計からデータをインポートし、サンプルの光学画像と視覚化して比較することができます。最近の研究では、MALDI イメージング技術を使用して 3 次元分子画像を作成し、これらの画像ボリュームを磁気共鳴画像( MRI ) などの他のイメージング モダリティと比較する能力も実証されています。^{[5] [6]}

組織サンプルは、分子の劣化を抑えるために迅速に保存する必要があります。最初のステップは、サンプルを包んで極低温溶液に浸すことで凍結することです。^[7]凍結すると、サンプルは-80℃以下で最大1年間保存できます。^[7] 分析の準備ができたら、組織はゼラチン媒体に包埋されます。ゼラチン媒体は、組織を切断する間組織を支え、最適切断温度複合法（OCT）で見られる汚染を軽減します。^{[7] [8] [9]}マウントされた組織切片の厚さは、組織によって異なります。

組織切片は、同じ温度の導電性スライドの表面にサンプルを置き、下からゆっくりと温めることで解凍することができます。^[7]また、スライドを冷たいサンプルの上にゆっくりと下げて、サンプルが表面にくっつくまで待つことで、切片を温かいスライドの表面に接着することもできます。^[7]

その後、サンプルは染色され、関心領域を容易に標的とすることができ、洗浄前処理によって関心分子を抑制する種を除去することができる。^{[7] [10]}様々なグレードのエタノールで洗浄すると、脂質濃度の高い組織中の脂質がほとんど非局在化することなく除去され、サンプル内のペプチドの空間配置の完全性が維持される。^{[7] [10] [11]}

マトリックスはレーザー波長を吸収し、分析対象物をイオン化する必要があります。マトリックスの選択と溶媒システムは、イメージングで必要な分析対象物の種類に大きく依存します。マトリックスを混合して再結晶化するには、分析対象物が溶媒に溶ける必要があります。感度、強度、ショット間の再現性を高めるには、マトリックスに均一なコーティングを施す必要があります。マトリックスを塗布する際には、非局在化を避けるために最小限の溶媒を使用します。^[13]

1つの技術はスプレー法です。マトリックスを非常に小さな液滴としてサンプルの表面にスプレーし、乾燥させ、サンプルを分析するのに十分なマトリックスになるまで再コーティングします。^[7]結晶のサイズは使用する溶媒システムによって異なります。

昇華は、非常に小さな結晶で均一なマトリックスコーティングを作るのにも使用できます。^{[7] [14]}マトリックスは、その上にマウントされた組織サンプルを逆さまにした状態で昇華チャンバーに配置されます。^[7]マトリックスに熱が加えられ、昇華してサンプルの表面に凝縮します。^[7]加熱時間を制御することで、サンプル上のマトリックスの厚さと形成される結晶のサイズを制御できます。^{[7] [14]}

自動スポッターは、組織サンプル全体に液滴を一定の間隔で配置するために使用されます。^[7]画像の解像度は液滴の間隔に依存します。^[7]

画像は、サンプルからのデータの相対位置に対してイオン強度をプロットすることによって構築されます。^{[7] [15]}空間分解能は、分析から得られる分子情報に大きな影響を与えます。

MALDI-MSIは、動物や植物などの組織の薄片内のタンパク質、ペプチド、脂質、その他の小分子の空間分布を視覚化する。^{[16] [17] [18] [19]}この技術の生物学的研究への応用は、導入以来大幅に増加している。MALDI-MSIは、疾患の理解、診断の改善、薬物送達に大きく貢献している。重要な研究は、眼、癌研究、^[20]薬物分布、^{[21] [22]}および神経科学である。^{[9] [23]}

MALDI-MSIは薬物と代謝物を区別することができ^[19]、癌研究において組織学的情報を提供することができ、新しいタンパク質バイオマーカーを見つけるための有望なツールとなっています。^{[24] [20] [25]しかし、}イオン抑制、^[26]イオン化不良、低分子量マトリックス断片化効果のためにこれは困難な場合があります。これを克服するために、化学誘導体化が使用され、検出が改善されています。^{[27] [28]}

化学誘導体化を用いたMALDI-MSIは、神経変性疾患の研究分野で特に効果的です。この技術により、神経伝達物質や脂肪酸などの幅広い代謝物の包括的なマッピングが可能になります。^[29]これらの代謝物は正常な脳機能に不可欠であり、さまざまな脳疾患に関係していることがよくあります。この機能は、パーキンソン病やアルツハイマー病などの疾患の進行と発症を調査するのに非常に貴重です。代謝経路の変化を早期に特定することで、MALDI-MSIはより優れた診断マーカーと治療ターゲットの開発に貢献し、早期発見とよりカスタマイズされた治療に役立ちます。^[30]

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