MALDI-2和timsTOF-fleX結合提升藥物組織成像靈敏度

發布時間： 2020-09-03 13:38 來源：布魯克（北京）科技有限公司-質譜儀器

領域：	生物制藥/仿制藥
樣品：	大鼠新鮮肝臟和腎臟組織冷凍切片	項目：	質譜成像
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基質輔助激光解吸電離（MALDI）成像是DMPK研究的有力工具，它提供了藥物和代謝物的特異性測量，用于早期藥物篩選。timsTOF fleX是布魯克新型的MALDI成像質譜系統，憑借ESI/MALDI雙重離子源和把高靈敏的LC-MS/MS PASEF測量與高分辨率MALDI成像相結合，完成從目標分子成像到非目標SpatialOMx研究。最新一代的timsTOF fleX使用創新的激光后電離MALDI-2技術獲得了較傳統MALDI 高1-3個數量級的靈敏度【1-2】。MALDI-2提高了離子產率并降低了離子抑制效應。同時，MALDI-2還可對傳統MALDI不能電離的藥物和代謝物分子檢測和成像，如甾醇、他汀類、激素、維生素、聚糖等生物分子。這種實質性的改進對于DMPK研究尤其重要。

本應用報告測試了MALDI-2對添加BI-YYY藥物標樣組織切片靈敏度的增強，并在大鼠用氯喹或BI-YYY給藥后，用MALDI-2成像分析，以確定靈敏度提高是否轉變為重要的藥物定位信息。此外，還研究了氯喹代謝物分布，測試MALDI-2在檢出限上的提高。

樣品制備與實驗條件

實驗使用大鼠新鮮肝臟和腎臟組織冷凍切片，切片安放在布魯克IntelliSlide?自定位玻片上。在切片表面點加咖啡因、氯喹、瑞舒伐他汀、BI-YYY和利血平混合物，施加2,5-二羥苯乙酮（DHAP）基質，在1-100μM濃度范圍內測試MALDI-2的靈敏度增加。隨后，大鼠在分別給予氯喹或 BI-YYY藥物2小時或24小時后取組織樣本，在配置了MALDI-2的timsTOF fleX質譜系統上采集切片的質譜數據，像素尺寸為50μm。用SCiLS Lab軟件處理得到組織切片分子圖像，然后用MetaboScape? 2021軟件中的BioTransformer模塊預測了35個代謝產物[3]，對其中19個特別代謝物做了鑒定和強度測量，并計算了相對含量。

結果與討論

標準小分子藥物被用來考察BI-YYY藥物電離效率的增加。比較系列濃度咖啡因、氯喹、瑞舒伐他汀、利血平和BI-YYY混合物的對照肝組織的MALDI和MALDI-2分子圖像（見圖1），MALDI-2顯著提高了所有五種受試化合物的靈敏度，其中新的藥物BI-YYY的峰值強度使用MALDI-2提高了300倍。

圖1: 對照和氯喹或BI-YYY給藥大鼠，用MALDI和MALDI-2的SCiLS Lab成像結果比較。不同顏色表示強度梯度變化，黃色比藍色有更高的強度。

動物給藥后的MALDI-2成像顯示腎臟和肝臟中氯喹峰強度分別高出6倍和5倍，BI-YYY的峰強度增加了8.5倍和6倍。圖2顯示了所選氯喹代謝物的圖像。可以看出，傳統MALDI對大多數代謝物的信號微弱的，而MALDI-2對許多化合物的響應顯著提高，獲得了以前未被檢測到的代謝物的組織分布信息和更低的目標化合物的檢測限，這對DMPK研究都至關重要。

圖2：氯喹的代謝物，用MALDI和MALDI-2用SCiLS Lab成像結果比較。不同顏色表示強度梯度變化，黃色比藍色有更高的強度。

結論

結果表明，MALDI-2激光誘導后電離是提高藥物成像靈敏度的有力工具，可對更多類型的化合物分子測量，得到BI-YYY或氯喹在體內代謝和組織分布更多的信息。

參考文獻

[1] Soltwisch J et al. Mass spectrometry imaging with laser-induced postionization,Science, 2015, 348: 211-215.

[2] Barré FPY et al. Enhanced Sensitivity Using MALDI Imaging Coupled with LaserPostionization (MALDI-2) for Pharmaceutical Research, Anal. Chem., 2019, 91: 10840-10848

[3] Djoumbou-Feunang et al. BioTransformer: a comprehensive computational tool forsmall molecule metabolism prediction and metabolite identification, Journal ofCheminformatics, 2019, 5;11(1):2