DESI XS および Xevo™ TQ Absolute XR システムを用いた高性能 DESI MSI：組織切片中の低分子を対象とした高感度・高選択性イメージング

DESI MSI（脱離エレクトロスプレーイオン化質量分析イメージング）は、最小限のサンプル前処理で、特にリン脂質をはじめとする低分子を組織切片から直接イオン化・イメージングできる強力な手法として注目されている。高い空間分解能での MSI 測定では取得時間が比較的長くなるため、システムの安定性および堅牢性が極めて重要となる。

本研究では、極めて安定した溶媒送液を実現する ACQUITY™ µBSM Binary Pump、スプレーの安定性を確保する High Performance Sprayer（HPS）、および Xevo TQ Absolute XR に搭載された DESI XS を組み合わせ、げっ歯類脳組織切片中の脂質および内因性低分子代謝物を対象とした、高感度かつ選択性の高い MRM ベースのイメージングを可能にするシステム構成を示す。

特長

• ターゲット MS イメージングワークフローを用いた、ラット脳組織中の内因性低分子代謝物および脂質の高感度・高選択性マッピング
• ACQUITY µBSM Binary Pump による安定した DESI 溶媒供給と、Xevo TQ Absolute XR に搭載された DESI XS イオン源を組み合わせた、堅牢なターゲットDESI MSI
• サンプル表面から微量分子を直接検出・可視化するターゲット DESI MS イメージングにおける、優れた特異性および高感度
• 特徴的なプロダクトイオンを活用した MRM 取得により、同重体および異性体の可視化を可能にするターゲット MS イメージングワークフローの有用性を提示

過去10年の間に、DESI は、ほぼ前処理を必要とせずに組織切片から低分子化合物を直接イオン化・イメージングできる有力な手法として確立されてきた。リン脂質は、生体膜の構造や流動性を支えるとともに、細胞シグナル伝達や分子輸送といった重要な生体プロセスを制御することから、生物学および医学分野において高い関心を集めている。リン脂質プロファイルの変化は、疾患状態、代謝調節異常、あるいは炎症応答を示唆する指標となり得る。特にリン脂質が豊富に存在する脳組織は、発達、加齢、ならびにアルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患の研究において重要な知見をもたらす。

さらに、DESI MSI により内因性低分子をその場でマッピングすることで、従来のホモジネート分析では捉えることが困難であった、空間的に分解された代謝変化やシグナル変化を明らかにすることが可能となる。組織境界、微小環境の不均一性、ならびに領域特異的な代謝変動をより深く理解するためには、数十 µm レベルの高空間分解能 DESI イメージングの重要性が高まっている。一方で、高い空間分解能の実現は測定時間の長時間化を伴うため、システムの安定性および堅牢性が極めて重要となる。

本ワークフローでは、安定したDESI 溶媒供給を可能にする ACQUITY µBSM Binary Pump、スプレーの安定性を確保する DESI High Performance Sprayer（HPS）、および Xevo TQ Absolute XR 質量分析計に搭載された DESI XS イオン源を組み合わせることで、ターゲット MRM ベース MS イメージングに求められる高い感度および特異性を実現している。

ACQUITY µBSM Binary Pump、DESI HPS、および Xevo TQ Absolute XR 質量分析計に搭載された DESI XS イオン源を組み合わせたターゲット MS イメージングワークフローにより、長時間の測定においても安定したシグナルが維持され、高品質なイオンイメージを一貫して取得できることが示された。

Xevo TQ Absolute XR 質量分析計の高い感度により、脳組織切片から微量の低分子を直接検出することが可能であった。さらに、本システムの高い特異性により、リン脂質、オキシリピン、および内因性低分子代謝物などの同重体および異性体の識別が可能であった。

1. Using Targeted MRM MS Imaging With DESI to Visually Localize Isobaric And/or Low Abundance Lipids, Waters アプリケーションノート（720008692)