炎癥性腸病(Inflammatory Bowel Disease,IBD)是一組特定的腸道慢性疾病的統(tǒng)稱,主要包括潰瘍性結(jié)腸炎(UC)和 克羅恩氏病(CD)。IBD是病因不明的慢性和復(fù)發(fā)性炎癥,可增加患結(jié)腸炎相關(guān)癌癥的風險。當前的治療方法并非普遍有效,并且可能產(chǎn)生嚴重的不良影響。因此,早期發(fā)現(xiàn)和準確識別疾病類型對于采取正確的治療很重要。結(jié)腸組織很復(fù)雜,包含不同類型的細胞,因此需要一種細胞特異性的分析工具來改善診斷和預(yù)后。在這里,我們介紹了從IBD患者獲得的內(nèi)窺鏡活檢的10微米(μm)空間分辨率的質(zhì)譜成像(MSI)研究。由于脂質(zhì)的組成在細胞類型之間有不同,因此脂質(zhì)指紋可以充當每種病變的特征。
島津UK與西班牙巴斯克大學及巴利阿里群島帕爾馬大學附屬醫(yī)院消化內(nèi)科共同研究MALDI成像技術(shù),揭秘人炎癥性腸病樣品組織復(fù)雜性。
方 法
本研究的樣品收集得到了巴利阿里群島倫理研究委員會許可(IB 2118/13 PI)。將切除的人類結(jié)腸組織在液氮中速凍并冷凍切片,厚度為10μm。使用基質(zhì)升華儀,將基質(zhì)(1,5-二氨基萘, DAN)涂覆在組織切片上,并使用島津?qū)榈鞍捉M學、組織成像設(shè)計的 MALDI-TOF-TOF (MALDI-7090)質(zhì)譜儀采集數(shù)據(jù)(激光光斑直徑10μm,載物臺步長10μm,掃描范圍200-1200 Da)。
圖1 MALDI-7090
人體結(jié)腸的解剖學對MALDI-MS具有挑戰(zhàn)性,隱窩的襯里由單細胞厚層輪廓組成。因此,精心優(yōu)化的樣品制備和能夠?qū)崿F(xiàn)高空間分辨率的MALDI儀器的結(jié)合對于提供結(jié)腸組織的準確表示至關(guān)重要。圖2顯示了m / z 861.550和885.550的MALDI圖像,以及相應(yīng)的H&E染色部分和分割圖像。固有層,隱窩和肌層清晰可見,這得益于MALDI-7090的10um空間分辨率。
圖2、H&E的顯微鏡圖像與MALDI MS圖像(左)。離子分布的多重性表明,m / z 861.550處的離子特定于隱窩單元,而m / z 885.550處的離子特定于固有層。分割圖像(右)顯示上皮(白色)和固有層(橙色)之間的清晰分離。
采用6個潰瘍性結(jié)腸炎,6個對照組,7個克羅恩病和 7個對照進行數(shù)據(jù)分析。即使在單個像素級別,也可獲得出色的信噪比, 可以進行(亞)細胞水平的分析。
圖3顯示了PCA分類的結(jié)果。使用相關(guān)算法對MALDI圖像進行分割,揭示了脂質(zhì)成分的真正復(fù)雜性。每個細胞群體都具有*的脂質(zhì)特征, 能夠識別結(jié)腸細胞,隱膜細胞, 淋巴細胞或巨噬細胞。
圖3、LP和上皮(隱窩)的脂質(zhì)特征分析
對照和疾病之間,以及在LP和上皮之間,脂質(zhì)組成存在明顯差異。
結(jié) 論
使用基質(zhì)升華和MALDI-7090,我們能夠確定克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎的活檢切片中的脂質(zhì)分布。固有層和隱窩中脂質(zhì)分布的比較分析突出了脂質(zhì)表達的重要差異。更深入的分析揭示了一個復(fù)雜的結(jié)構(gòu),其中每種細胞類型都具有特征性的脂質(zhì)指紋。脂質(zhì)表達的部分差異可能是由于免疫系統(tǒng)的浸潤細胞所致,從而增加了在分析這些復(fù)雜樣本時對空間敏感技術(shù)MALDI成像技術(shù)的需求。
島津MALDI成像系統(tǒng),樣品處理采用基質(zhì)升華涂覆方式,更好地形成結(jié)晶,自動化控制基質(zhì)層厚度提高重復(fù)性。高性能的MALDI-7090,配有長壽命固態(tài)激光器,2kHz高速采集,專LUV自清潔技術(shù),多用戶操作平臺可同時上載10塊靶板,是MALDI質(zhì)譜成像、蛋白組學、脂類小分子、翻譯后修飾等研究理想平臺。
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