Инновационный метод дает уникальную информацию о структуре клеток и тканей

Слева: как Т-МАЛДИ-2-мс метод визуализации работает. Справа: пример, в котором сложное строение мыши мозжечка показано путем наложения трех ионных сигналов. Кредит: Природа Исследования/Марсель Нихаус

Клетки являются основными строительными блоками жизни, и, как таковые, они были предметом интенсивного изучения со времен изобретения оптического микроскопа в 17 веке. Развитие масс-спектрометрии (МС), методы—те, которые определяют химический состав клетки—представляют собой еще одну веху для исследований в области клеточной биологии. В последнем номере журнала Природа методов, рабочая группа во главе с профессором Клаусом Dreisewerd и д-р Йенс Soltwisch из Института гигиены в Университете Мюнстера представить метод, который улучшилось пространственное разрешение метода maldi масс-спектрометрии около одной тысячной миллиметра.

МАЛДИ стенды для матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации. Что такого особенного в технологии, которую исследователи назвали Т-МАЛДИ-2 (С ‘Т’ стоя на режим передачи) — это использование двух специально приспособленных лазеров: один из них создает особенно небольшой акцент на материал удален, а другой производит необходимые улучшения сигнала для многих биомолекул на несколько звездных величин, например, жирорастворимых витаминов, таких как витамин D, холестерин или вводить препарат. Информацию о их точное распределение в клетках и тканях могут, среди прочего, способствуют выработке лучшего понимания заболевания и воспалительные процессы и показать новые стратегии для их лечения.

МАЛДИ МС методами определения природы и состава молекул на основе их характерных масс, т. е. их «молекулярный вес». Это позволяет взять образец облучают лазером—например, тонкий срез ткани, полученные из биопсийного материала—и одновременно часто определяют десятки, даже сотни различных биомолекул в одном измерении. Однако, до сих пор разрешающей способности масс-спектрометрии изображений был намного ниже, чем в классической оптической микроскопии. В результате внедрения новой Т-МАЛДИ-2 технологии, удалось значительно сократить этот разрыв

«Решающим улучшение, которое наш метод предлагает, по сравнению с устоявшимися методами визуализации МАЛДИ, основана на сочетании и расширение двух технических методов, как это было раньше», — объясняет д-р Марсель Нихаус, один из двух ведущих авторов исследования. «С одной стороны, в геометрии передачи осветить наши образцы на обратной стороне. Это позволяет нам размещать качественный микроскоп объективы очень близки к образцу, тем самым уменьшая размер лазерной точки. Это отличается от того, что возможно, по геометрическим причинам, в стандартные методы—где образцы облучают со стороны масс-анализатор». Однако, в областях образца, которые удаляются с помощью лазера, есть только очень небольшое количество материала для последующего МС измерений. Второй решающий шаг был поэтому использовать метод (называемый методом maldi-2), которую исследователи уже представил научному миру в 2015 году в научный журнал. Эффект заключается в том, что так называемый пост-ионизации лазера приводит к повышенной передаче изначально незаряженные молекулы в ионную форму. Только если молекулы имеют положительный или отрицательный заряд, они видны для масс-анализатор.

Профессор Клаус Dreisewerd (слева) и д-р Йенс Soltwisch в 2017 году во время установки масс-спектрометра, финансируемого немецким научно-исследовательским обществом в Институте гигиены при Университете г. Мюнстера. Кредит: Kouzel Иван

В своем исследовании ученые демонстрируют возможности, которые предоставляет свои технологии, принимая тонких структур в мозжечке мыши и с помощью культур клеток почек. «Наш метод может улучшить будущее понимание многих процессов в организме на молекулярном уровне», — говорит профессор Dreisewerd. «Кроме того, созданы методы оптической микроскопии—например, флуоресцентная микроскопия—может быть объединен с методом масс-спектрометрии исследование многорежимных приборов», — добавляет он, с прицелом на будущее.

Дальнейшего изучения

Конъюгированные полимеры усиливают масс-спектрометрии и визуализации

Более подробная информация:
М. Нихаус и соавт, передача-режим МАЛДИ-масс-спектрометрия 2 изображений клеток и тканей на субклеточном резолюция, характера методов (2019). Дои: 10.1038/s41592-019-0536-2

Журнал information:
Методы Природы