Figure 1 :(a) Schéma du système de mesure développé dans cette étude. En utilisant cette technologie, l'extraction et l'ionisation des volumes de picolitres peuvent être effectuées sans perturbations causées par la rugosité de la surface. En outre, on peut mesurer la hauteur de l'échantillon à partir du changement d'amplitude de vibration. (b) Relation entre la longueur de la sonde capillaire et la fréquence de résonance de la sonde. (c) Corrélation entre la tension d'entrée de l'actionneur piézoélectrique utilisé pour faire vibrer la sonde et l'amplitude de vibration de la sonde. (d) Corrélation entre la hauteur de l'échantillon et le signal de contrôle de rétroaction. Crédit :Société chimique américaine
Les professionnels de la santé veulent tous pouvoir diagnostiquer rapidement et correctement les maladies. Leur future capacité à le faire dépendra de l'identification des produits biochimiques présents dans les coupes de tissus, où se trouvent les biomolécules, et à quelles concentrations. Dans ce but, L'imagerie par spectrométrie de masse, qui peut identifier plusieurs produits biochimiques en une seule expérience, sera utile. Cependant, la stabilité de l'échantillonnage biomoléculaire doit être améliorée pour obtenir les informations de distribution chimique avec une résolution spatiale élevée.
Dans la récente étude publiée dans Chimie analytique , des chercheurs de l'Université d'Osaka ont utilisé la spectrométrie de masse pour imager la distribution des molécules de graisse dans le tissu cérébral de la souris. Ils ont acquis des données à une résolution spatiale de 6,5 micromètres, permettant une analyse au niveau cellulaire.
Les chercheurs ont utilisé un très petit capillaire pour extraire en douceur les molécules lipidiques d'une coupe de tissu, et une configuration soigneusement conçue pour un contrôle directionnel 3D précis. Bien que le tissu biologique puisse souvent sembler lisse à l'œil nu, à très petite échelle, c'est plutôt rugueux. La capacité de tenir compte de cette rugosité à très petite échelle est essentielle pour obtenir des données biochimiques reproductibles à haute résolution spatiale.
« Dans nos expériences, l'amplitude de vibration de la sonde est constante même lorsque la hauteur de l'échantillon change, " dit Yoichi Otsuka, premier auteur. "Nous pouvons également mesurer des changements de hauteur d'échantillon jusqu'à 20 micromètres, et il peut être augmenté jusqu'à 180 micromètres."
Les premières expériences des chercheurs consistaient à mesurer des distributions irrégulières de molécules sur une surface inégale :des micropuits remplis de diverses concentrations d'un colorant. Les concentrations mesurées corrélées avec les concentrations connues, et la topographie de surface mesurée était proche du diamètre réel du micropuits. Des expériences avec des coupes de cerveau de souris ont fourni des données multidimensionnelles de plusieurs molécules telles que la distribution de certains hexosylcéramides, des lipides importants dans le vieillissement.
Figure 2 :(a) Image de microscopie optique d'une section de tissu cérébral de souris. (b, c) Imagerie par spectrométrie de masse de deux régions de l'image de microscopie optique en mode ions positifs et en mode ions négatifs, respectivement. (ré, e) Graphiques de score obtenus par analyse en composantes principales des spectres de masse inclus dans les régions sélectionnées en (b) et (c), respectivement. (F, g) Distribution intra-tissulaire des valeurs des scores des deuxième et troisième composantes principales obtenues par analyse en composantes principales. Nous avons obtenu des images de caractéristiques à partir de différences dans la structure du tissu cérébral. (crédit :Reproduit avec permission. Crédit :American Chemical Society
Chiffre. 3 :Résultats de multi-imagerie de tissu cérébral de souris. Les profils en coupe de la ligne blanche verticale de la figure sont présentés sous chaque image. (a) Topographie montrant la rugosité de la surface de l'échantillon. (b) Image d'amplitude montrant le changement d'amplitude de vibration de la sonde, qui est supprimé dans les tissus inégaux. (c) Image de phase montrant le changement de phase de vibration de la sonde. La phase d'oscillation de la sonde diffère entre le tissu cérébral et le substrat de verre. Barre d'échelle, 1 millimètre. Crédit :Société chimique américaine
« L'analyse des composants principaux nous a aidés à intégrer nos vastes données, " explique Takuya Matsumoto, auteur principal. "Par exemple, nous pourrions attribuer les classes de lipides qui sont principalement présents dans le cortex et le tronc cérébral."
La corrélation de ces données avec la progression de la maladie nécessitera une étude plus approfondie et peut-être un développement supplémentaire de la configuration d'extraction de biomolécules des chercheurs. Les chercheurs prévoient que leur approche sera utile pour l'imagerie quantitative de la myriade de réseaux neuronaux dans le tissu cérébral. Finalement, ils espèrent aider les médecins à diagnostiquer de manière fiable des maladies telles que le cancer du cerveau dans une coupe de tissu à l'aide d'informations moléculaires à haute résolution spatiale.
