Hochentwickelte Methoden für die bildgebende MALDI-Massenspektrometrie von Einzelzellen mit zellulärer und subzellulärer Auflösung

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Jens Soltwisch
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544444139

Die bildgebende MALDI-Massenspektrometrie (MALDI-MSI) ermöglichst die räumlich aufgelöste Analyse von Proben wie Dünnschichtschnitten von Gewebe auf molekularer Ebene und hat sich in den vergangenen Jahren rasant zu einem viel-beachteten Werkzeug in den Lebenswissenschaften entwickelt. Stetige Verbesserungen im Bereich der Sensitivität und der gewonnenen Informationstiefe auf der einen Seite und bei der räumlichen Auflösung auf der anderen, erlauben seit einigen Jahren auch die zielführende Analyse auf der Ebene einzelner Zellen. Hierbei ermöglicht eine enge Verknüpfung von mikroskopischen Methoden und räumlich hochaufgelöster MALDI-MSI die Ermittlung von Einzelzellmassenspektren, die direkt den entsprechenden spezifischen Zellen zugeordnet werden können. Das hier vorgestellte Projekt hat zum Ziel innovative Methoden in der MALDI-MSI, die in unserer Gruppe entwickelt wurden, anzupassen und zu zweckdienlichen Werkzeugen für die Einzelzellanalyse weiterzuentwickeln. In diesem Zusammenhang soll das Projekt dabei einen zum Schließen der Lücke zwischen methodischen Vorexperimenten und Pilotstudien und der Anwendung der Technik auf analytisch herausfordernde Fragenstellungen aus den Lebenswissenschaften und der Klinik beitragen. Hierbei sollen insbesondere der Mehrwert der Lasernachionisation (MALDI-2) und der Transmissionsgeometrie (t-MALDI) für die Einzelzellanalyse bei hoher (Pixelgröße < 10 Mikrometer und sehr hoher (Pixelgröße < 2 Mikrometer) räumlicher Auflösung demonstriert werden. Neben einer empfindlichen und räumlich hochauflösenden MSI Analyse benötigt die Einzelzellanalyse eine enge Verzahnung der generierten Daten mit mikroskopischen Modalitäten. Ein Schwerpunkt des Projektes liegt deswegen auf der Weiter- und Neuentwicklung einer "MALDI-kompatiblen Mikroskopie" sowie einer nahtlosen Einbindung von hochmodernen Werkzeugen zur Analyse von Mikroskopiedaten mit Bezug auf Co-Registrierung und Segmentierung spezifischer Zellen. Dies schließt insbesondere die Weiterentwicklung und Verwendung von Techniken ein, die auf einem in die Ionenquelle integrierten Mikroskop basieren. In einem weiteren wichtigen Fokus soll das Potential der Einzelzellananytik mittels MALDI-MSI anhand von ausgewählten Anwendungen demonstriert werden. Diese werden in enger Zusammenarbeit mit den entsprechenden Experten innerhalb der Universität Münster und aus dem Universitätsklinikum erfolgen und verschiede Aspekte rund um Immunzellen und deren molekulare Antwort auf verschiedene inflammatorische Stimuli beinhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Kooperationspartner: Professor Dr. Benjamin Balluff