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Precision Biomarker Discovery Powered by Microscopy Image Fusion-assisted High Spatial Resolution Ambient Ionization Mass Spectrometry Imaging
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2020-03-01 , DOI: 10.1016/j.aca.2019.11.014
Li-En Lin , Chih-Lin Chen , Ying-Chen Huang , Hsin-Hsiang Chung , Chiao-Wei Lin , Ko-Chien Chen , Yu-Ju Peng , Shih-Torng Ding , Ming-Yang Wang , Tang-Long Shen , Cheng-Chih Hsu
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2020-03-01 , DOI: 10.1016/j.aca.2019.11.014
Li-En Lin , Chih-Lin Chen , Ying-Chen Huang , Hsin-Hsiang Chung , Chiao-Wei Lin , Ko-Chien Chen , Yu-Ju Peng , Shih-Torng Ding , Ming-Yang Wang , Tang-Long Shen , Cheng-Chih Hsu
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Mass spectrometry imaging (MSI) using the ambient ionization technique enables a direct chemical investigation of biological samples with minimal sample pretreatment. However, detailed morphological information of the sample is often lost due to its limited spatial resolution. In this study, predictive high-resolution molecular imaging was produced by the fusion of ambient ionization MSI with optical microscopy of routine hematoxylin and eosin (H&E) staining. Specifically, desorption electrospray ionization (DESI) and nanospray desorption electrospray ionization (nanoDESI) mass spectrometry were employed to visualize lipid and protein species on mice tissue sections. The resulting molecular distributions obtained by ambient ionization MSI-microscopy fusion were verified with matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight (MALDI-TOF) MSI and immunohistochemistry (IHC) staining. Label-free molecular imaging with 5-μm spatial resolution can be acquired using DESI and nanoDESI, whereas the typical spatial resolution of ambient ionization MSI was ∼100 μm. In this regard, sharpened molecular histology of tissue sections was achieved, providing complementary references to the pathology. Such a multi-modal integration enables the discovery of potential tumor biomarkers. After image fusion, more than a dozen potential biomarkers on a metastatic mouse lung tissue section and Luminal B breast tumor tissue section were identified.
中文翻译:
由显微镜图像融合辅助的高空间分辨率环境电离质谱成像提供支持的精密生物标志物发现
使用环境电离技术的质谱成像 (MSI) 能够以最少的样品预处理对生物样品进行直接化学研究。然而,由于空间分辨率有限,样品的详细形态信息经常丢失。在这项研究中,预测性高分辨率分子成像是通过环境电离 MSI 与常规苏木精和伊红 (H&E) 染色的光学显微镜的融合产生的。具体而言,采用解吸电喷雾电离 (DESI) 和纳米喷雾解吸电喷雾电离 (nanoDESI) 质谱法来可视化小鼠组织切片上的脂质和蛋白质种类。用基质辅助激光解吸电离飞行时间 (MALDI-TOF) MSI 和免疫组织化学 (IHC) 染色验证通过环境电离 MSI 显微镜融合获得的分子分布。使用DESI和nanoDESI可以获得5μm空间分辨率的无标记分子成像,而环境电离MSI的典型空间分辨率为~100μm。在这方面,实现了组织切片的锐化分子组织学,为病理学提供了补充参考。这种多模式整合能够发现潜在的肿瘤生物标志物。图像融合后,在转移性小鼠肺组织切片和 Luminal B 乳腺肿瘤组织切片上鉴定出十多种潜在生物标志物。使用DESI和nanoDESI可以获得5μm空间分辨率的无标记分子成像,而环境电离MSI的典型空间分辨率为~100μm。在这方面,实现了组织切片的锐化分子组织学,为病理学提供了补充参考。这种多模式整合能够发现潜在的肿瘤生物标志物。图像融合后,在转移性小鼠肺组织切片和 Luminal B 乳腺肿瘤组织切片上鉴定出十多种潜在生物标志物。使用DESI和nanoDESI可以获得5μm空间分辨率的无标记分子成像,而环境电离MSI的典型空间分辨率为~100μm。在这方面,实现了组织切片的锐化分子组织学,为病理学提供了补充参考。这种多模式整合能够发现潜在的肿瘤生物标志物。图像融合后,在转移性小鼠肺组织切片和 Luminal B 乳腺肿瘤组织切片上鉴定出十多种潜在生物标志物。这种多模式整合能够发现潜在的肿瘤生物标志物。图像融合后,在转移性小鼠肺组织切片和 Luminal B 乳腺肿瘤组织切片上鉴定出十多种潜在生物标志物。这种多模式整合能够发现潜在的肿瘤生物标志物。图像融合后,在转移性小鼠肺组织切片和 Luminal B 乳腺肿瘤组织切片上鉴定出十多种潜在生物标志物。
更新日期:2020-03-01
中文翻译:
![](https://scdn.x-mol.com/jcss/images/paperTranslation.png)
由显微镜图像融合辅助的高空间分辨率环境电离质谱成像提供支持的精密生物标志物发现
使用环境电离技术的质谱成像 (MSI) 能够以最少的样品预处理对生物样品进行直接化学研究。然而,由于空间分辨率有限,样品的详细形态信息经常丢失。在这项研究中,预测性高分辨率分子成像是通过环境电离 MSI 与常规苏木精和伊红 (H&E) 染色的光学显微镜的融合产生的。具体而言,采用解吸电喷雾电离 (DESI) 和纳米喷雾解吸电喷雾电离 (nanoDESI) 质谱法来可视化小鼠组织切片上的脂质和蛋白质种类。用基质辅助激光解吸电离飞行时间 (MALDI-TOF) MSI 和免疫组织化学 (IHC) 染色验证通过环境电离 MSI 显微镜融合获得的分子分布。使用DESI和nanoDESI可以获得5μm空间分辨率的无标记分子成像,而环境电离MSI的典型空间分辨率为~100μm。在这方面,实现了组织切片的锐化分子组织学,为病理学提供了补充参考。这种多模式整合能够发现潜在的肿瘤生物标志物。图像融合后,在转移性小鼠肺组织切片和 Luminal B 乳腺肿瘤组织切片上鉴定出十多种潜在生物标志物。使用DESI和nanoDESI可以获得5μm空间分辨率的无标记分子成像,而环境电离MSI的典型空间分辨率为~100μm。在这方面,实现了组织切片的锐化分子组织学,为病理学提供了补充参考。这种多模式整合能够发现潜在的肿瘤生物标志物。图像融合后,在转移性小鼠肺组织切片和 Luminal B 乳腺肿瘤组织切片上鉴定出十多种潜在生物标志物。使用DESI和nanoDESI可以获得5μm空间分辨率的无标记分子成像,而环境电离MSI的典型空间分辨率为~100μm。在这方面,实现了组织切片的锐化分子组织学,为病理学提供了补充参考。这种多模式整合能够发现潜在的肿瘤生物标志物。图像融合后,在转移性小鼠肺组织切片和 Luminal B 乳腺肿瘤组织切片上鉴定出十多种潜在生物标志物。这种多模式整合能够发现潜在的肿瘤生物标志物。图像融合后,在转移性小鼠肺组织切片和 Luminal B 乳腺肿瘤组织切片上鉴定出十多种潜在生物标志物。这种多模式整合能够发现潜在的肿瘤生物标志物。图像融合后,在转移性小鼠肺组织切片和 Luminal B 乳腺肿瘤组织切片上鉴定出十多种潜在生物标志物。