Entwicklung von orts-und analytspezifischen Normierungsstrategien zur quantitativen Darstellung von Lipiden in Gewebe mittels imaging-MALDI-MS

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Jens Soltwisch
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 400912714

Nicht zuletzt durch die kommerzielle Verfügbarkeit hochentwickelter dedizierter Plattformen stellt MALDI-MS-imaging heute die wohl wichtigste Methode in der bildgebenden Massenspektrometrie dar. Als Analyt werden hier häufig (Phospho-)lipide untersucht. Zum einen verdanken sie dies ihrer hohen Abundanz im Gewebe und einer guten Ionisierbarkeit, zum anderen macht ihre entscheidende Rolle im Metabolismus sie zu einem bio-medizinisch hochinteressanten Forschungsgebiet. Für tiefergehende Untersuchungen ist es dabei wichtig die Verteilung einzelner Lipidspezies im Gewebe darzustellen. Dazu müssen dem ermittelten m/z-Werten eine molekulare Identität und der entsprechenden Signalintensität eine absolute oder relative Stoffmenge zugeordnet werden. Während die Identifizierung von Lipidspezies heute mit Hilfe hochpräziser Instrumentierung möglich ist, gestaltet sich die Quantifizierung in der MALDI-MSI weiterhin als schwierig. Bedingt wird dies durch verschiedene Faktoren, welche die Ionenausbeute in der MALDI nachhaltig beeinflussen und so eine direkte die Überführung der gemessenen Signalintensität in eine absolute oder relative Stoffmenge erheblich behindern. Hier ist zum einen die Ionensuppression zu nennen. Dieses Phänomen tritt insbesondere bei komplexen Analytgemischen auf und beschreibt den "Wettkampf" um die zur Verfügung stehenden Ladungen. So kann z.B. die Anwesenheit eines leicht zu ionisierenden Analyten an einer bestimmten Stelle der Probe die Signalintensität eines weniger gut ionisierbaren Lipides nachhaltig verringern. Zusätzlich beeinflusst die Beschaffenheit des Gewebes in Verbindung mit der verwendeten Präparationsmethode die Extraktion des Anayten in die aufgetragene Matrixschicht und letztendlich damit auch die gemessene Signalintensität. In dem hier vorgestellten Projekt sollen sowohl die Ionensuppression als auch die Extraktion aus dem Gewebe zunächst gründlich untersucht und charakterisiert werden. Dazu werden Flüssigextrakte einzelner Geweberegionen hergestellt und ihr Lipidgehalt quantifiziert. Auf diese Weise können MALDI-MSI Ergebnisse mit den tatsächlich vorliegenden Stoffmengen verglichen werden. Zum zweiten werden eigens entwickelte artifizielle Gewebeproben, die über eine vordefinierte Lipidzusammensetzung verfügen, verwendet. Diese simplifizierten Proben ermöglichen die methodische und quantitative Untersuchung der Ionensuppression. Auf der Grundlage der so gewonnenen breiten Datenbasis können dann individualisierte Normierungsstrategien entwickelt werden. Dabei sollen sowohl extern aufgetragene Standards nicht-endogener Lipide zur Normierung und dem Ausgleich der Ionensuppression als auch orts- und analytspezifische Korrekturfaktoren zum Einsatz kommen. Am Ende des Projektes soll dabei eine robuste und praktikable Methode stehen, welche es ermöglicht, die Ergebnisse einer MALDI-MSI-Messung in die Darstellung der zugrunde liegenden relativen Stoffmengenverteilungen zu überführen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen