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MALDI- massenspektrometrisches Imaging

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MALDI- massenspektrometrisches Imaging (MSI) ist eine neue, markierungsfreie Technik, die eine zweidimensionale Visualisierung der Verteilung von Analyten in Gewebeschnitten, in situ ermöglicht.
In den letzten Jahren wurde diese Technik erfolgreich in der klinischen Forschung eingesetzt, um Peptide und Proteine, sowie Lipide und Arzneimetaboliten zu untersuchen.
Aufgrund der hohen Sensitivität und Selektivität konnte MALDI-MSI in verschiedenen Forschungsfeldern erfolgreich angewendet werden.
Ein Beispiel ist die Pathologie, in der immunhistochemische Methoden ersetzt werden konnten.

Unsere Arbeitsgruppe interessiert sich für die Veränderung von Glykanstrukturen in pathogenen Zuständen.
Daher wenden wir MALDI-MSI zur Analyse von N-Glykanen an.
Zu diesem Zweck werden 5-10 µm starke Formalin-fixierte, paraffin-eingebettete (FFPE) Gewebe, die auf leitfähigem Glas angebracht sind, verwendet.
Nach der Entfernung des Paraffins und Rehydration des Gewebes, werden die negativ- geladenen N-Glykane chemisch neutralisiert, und dann enzymatisch abgespalten.
Dafür wird das verwendete Enzym gleichmäßig auf das gesamte Gewebe aufgesprüht.
Nach der Inkubation wird das Gewebe mit einer dünnen Schicht MALDI-Matrix benetzt und der gesamte Gewebeschnitt wird mit MALDI-TOF-MS vermessen.
Die Spektren werden für alle X-Y-Koordinaten im untersuchten Geweben aufgenommen, die in 2D Darstellungen die Verteilung der N-Glykane im Gewebe abbilden.
Dies erlaubt eine Korrelation zwischen neuen histologischen Eigenschaften durch Glykan-basierte Daten.

english version

 

MALDI mass spectrometry imaging (MSI) is a novel label-free technique that allows a two dimensional visualizing of the distribution of analytes in situ within tissue sections.
Over last years, this technique has been successfully used in clinical research in order to profile peptides and proteins, lipids and drug metabolites.
Due to its high sensitivity and selectivity, MALDI-MSI earned its recognition in various scientific fields, i.e. pathology, where it supplements a wide range of immunohistochemistry techniques.

Since we focus on describing and understanding glycan modulations in health and disease, we apply MALDI-MSI for the analysis of N-glycans.
For this purpose, we use 5-10 µm thick formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissues that are attached to conductive glass slide.
After deparafinization and rehydration, negatively charged N-glycans are chemically neutralized and then removed with the help of an enzyme, which is homogenously sprayed over the entire tissue area.
Following the incubation, the tissue is covered with very thin layer of MALDI matrix then the whole section is measured by MALDI-TOF-MS and mass spectra are recorded for all X-Y coordinates within the investigated tissue.
This results in 2D maps that reveal N-glycan distribution within the tissue, which allows revealing novel histological features through glycomic data.