DESI(Desorption Electrospray Ionization)는 시료 전처리 과정 없이 대기압상태에서 이온화된 용매에 의해 액체 상태에서 기체상으로 이온화 시키는 탈착 전자 스프레이 이온화 방식으로 간편하면서도, 빠른 시간 내 분석할 수 있는 이온화 소스이다. 매트릭스 없이 시료의 표면에서 Mass Spectrometry Imaging이 가능하기 때문에 Matrix effects를 해결할 수 있는 가장 효율적인 이온화 소스라고 알려진 DESI Imaging의 효과를 알아보기 위해, 본 연구에서는 동일한 실험으로 DESI와 MALDI Imaging을 비교하고자 한다. 두 종류의 MS Imaging을 평가하기 위해서 종양와 관련된 세 종류의 항암 치료제와 대사체를 이용했다. 그러나 두 종류의 Imaging 소스를 동일한 질량분석기로 테스트하지 않았기 때문에 이번 실험에서는, 질량분석기의 감도와는 무관하게 순전히 Imaging 데이터만을 비교하는데 초점을 두었다.
Xenograft 종양의 모델로 Vehicle(1000mg/kg), Gemcitabin(500 mg/kg), Imatinib(10 mg/kg) 또는 Erlotinib(20 mpk)를 DESI와 MALDI로 분석하기 위해서 12um 두께로 절단했다. MALDI 분석을 위해서 전형적인 MALDI 플레이트에 해동한 것을 올려놓고, DESI도 동일한 방법으로 Standard Microscope Slides에 해동한 것을 올려두었다. Tissue를 MALDI로 분석하기 위해서는 ImagePrepTM(Bruker Daltonics) Sprayer를 이용해서 Internal Standard를 포함한 DHB 매트릭스를 도포해야 했고, MALDI-QqTOF(QSTAR XL, AB Sciex)질량분석기로 Imaging을 실행했다. DESI 실험은 Thermo Scientific사의 LTQ 장비에 Prosolia Omni Spray 2D Ion Source를 이용했으며, MALDI와는 다르게 매트릭스를 도포할 필요가 전혀 없고, 스프레이 용매로 100% 메탄올을 사용했다. 조직구조를 보기 위해서 가장 근접한 절단면에 Hematoxylin과 Eosin으로 착색했다. DESI 이미지는 200x200um 분해능을 가지고 MALDI 이미지는 250x250um 분해능을 가지고 있다.
| 상기 결과와 같이 종양으로부터 DESI와 MALDI 이미지를 서로 비교했다. |
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종양을 매개체로 해서, Gemcitabine을 DESI로는 500mg/kg, MALDI는 1000mg/kg으로 검출하였다. 종양의 원형 바깥쪽에 약품을 배치한 1000mg/kg의 이미지는 두 종류 소스 모두에서 동일한 결과를 얻었지만, 이 종양의 경우, DESI-LTQ는 최저농도 250mg/kg,
MALDI- QqTOF는 최저농도 500mg/kg에서는 검출되지 않았다.
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종양 조직에서 Imatinib 분포는 DESI와 MALDI 이미지 둘 다 성공적으로 획득 되었다. |
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Erlotinib샘플로부터 비교하고자 하는 이미지는 MALDI 에서 낮은 Spatial 분해능으로 또렷하게 얻을 수 있었다. |
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이처럼 유사한 이미지 결과를 도출할 수 있는 MALDI와 DESI의 두드러진 특징은 DESI의 경우 샘플 전처리를 필요로 하지 않기 때문에 아래 그림과 같이 MALDI와 비교 시 훨씬 빠른 시간 내 분석을 할 수 있고, 간단하게 이미지 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. |
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