質量分析データの再現性向上のための検討｜DIUTHAME-MSを使用し、MALDI-MSと比較

スルーホールアルミナ膜を用いた脱離イオン化法(DIUTHAME-MS)を用いて、標準液および脳組織の脂質のMSデータの再現性を検討しました。さらに、このデータをマトリックス支援レーザー脱離イオン化MS(MALDI-MS)と比較しました。

背景

質量分析イメージング(MSI)は、ラベルフリーの分子イメージング技術で、組織や細胞内の数百の分子を同時にマッピングすることができます。MALDI-MSIは、他のMSI技術に比べ、広い質量範囲で高感度に分子を検出する能力を持つことが示されてます。しかし、MALDIデータの品質と再現性は、サンプル調製法に直接影響されてしまいます。マトリックス塗布の条件を同一に保つことが困難なため、実験ごとに結果が異なることが多いです。

高い質量精度は、可能な分子式の数を大幅に制限する強力な「フィルター」として機能します。したがって、低分子の特性評価には、高精度な質量測定の高い再現性が不可欠です。フーリエ変換MS(フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴MS)は、幅広いm/z範囲において、最も頻繁に使用されるMS技術の中で最高の質量精度と解像力を発揮します。浜松ホトニクス株式会社は、アルミナ多孔質膜を用いた新しいイオン化補助膜チップ「 Desorptionionization using through-hole aluminamembrane (DIUTHAME)」を開発しました。DIUTHAMEは、MALDIとは異なり、マトリックスを用いないイオン化補助法であるため、低質量域のマトリックス由来のイオンピークによる干渉がありません。

本研究ではDIUTHAMEチップを使用して、標準脂質およびマウス脳組織サンプルの調製後、FTICR MS分析を行い、質量精度および測定イオンのシグナル強度の再現性を検討しました。また、DHBをマトリックスとして用いたMALDI-MSで得られた結果と比較しました。

ソリューション

FTICR-MS分析を行うために、新鮮な冷凍組織サンプルを凍結切開し、導電性スライドガラスにマウントしました。DIUTHAMEチップを組織切片の上に静か に 置 き 、 TM-SprayerTM ( HTX Technologies社製)を用いて2,5-ジヒドロキシ安息香酸(DHB)を噴霧した。ホスファチジルコリン、PC(18:2/18:2)標準溶液1μLをスポイトで組織切片のないDIUTHAMEとDHB上に添加した(図1)。その後、サンプルをFTICR質量分析計に送り、質量範囲m/z 700-900のポジティブイオンモードで測定しました。

すべてのデータは平均値±SDで表示し、p <0.05で統計的に有意とみなしました。

脂質標準物質の測定において、DIUTHAME-MSの質量精度は、MALDI -MSの質量精度と比較して、有意に(p < 0.01)高く、SDは小さくなりました(図2)。

内因性PC(36:4)の質量精度と強度値は、MALDI -MSよりもDIUTHAME-MSの方が有意に(p < 0.05)高く、SDは小さいという結果を得ました(図3)。

次に、マウス脳切片で選択した脂質イオンの質量精度と強度値の分布をドットプロットで示しました。興味深いことに、DIUTHAME-MSはMALDI -MSに比べて質量精度や強度の変動が小さくなりました(図4)。

これらの結果から、DIUTHAME-MSはMALDI-MSと比較して、質量精度や強度測定において高い再現性を持つことが示されました。

サマリー

• DIUTHAME-MSは、MALDI-MSと比較して、液体および組織切片分析のいずれにおいても、質量精度および強度測定の点で高い再現性を有している。

• DIUTHAME-MSは、MALDI-MS で 一 般 的に見られる低質量域のマトリックス由来のイオンピークがない。

参考文献

1. Hasan MM, Eto F, Mamun MA, Sato S, Islam A, Waliullah ASM, Chi DH, Takahashi Y, Kahyo T, Naito Y, Kotani M,Ohmura T, Setou M. Desorption ionization using through-hole alumina membrane offers higher reproducibility than 2,5-dihydroxybenzoic acid, a widely used matrix in Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry imaginganalysis. Rapid Commun Mass Spectrom. 2021 May 30;35(10):e9076. doi: 10.1002/rcm.9076. PMID: 33651445.