显微镜定向成像质谱仪用于快速高空间分辨率的分子成像,以光为导向

科学领域:

• 腎臟病學 (nephrology) 是一種醫學專業.
• 生物医学成像技术 生物医学成像技术
• 质谱测量质量谱测量

背景情况:

• 球体是脏的关键功能单元,对于血液过至关重要.
• 了解脏衰老和疾病需要高空间分辨率分子成像质子结构.
• 目前的方法往往缺乏全面分析整个幻灯片图像的吞吐量.

研究的目的:

• 开发和验证一个工作流程,用于高吞吐量,高分辨率的分子成像全片人类脏组织中的质细胞.
• 为了能够识别与正常衰老和质细胞内的疾病状态相关的分子概况.
• 为了证明MALDI IMS的自动化,显微镜驱动的目标采集的实用性.

主要方法:

• 开发了一种工作流程,将显微镜驱动的精选采样与矩阵辅助激光消耗/电离成像质谱学 (MALDI IMS) 结合起来.
• 使用自发光显微镜数据对球细胞进行自动细分,用于有针对性的MALDI IMS采集.
• 应用无监督机器学习 (UMAP,k-means集群) 用于分子配置分析和球状况的差异化.
• 实现了5μm像素尺寸分辨率,用于从单个整片人体脏组织段中成像268个球粒.

主要成果:

• 在一个全片人体脏组织中成功实现了所有质细胞的高通量,高分辨率 (5微米像素大小) MALDI IMS.
• 使用无监督机器学习在球子区域内发现了独特的分子配置文件.
• 根据分子特征识别出7个不同的群体,分化出健康和生病的质细胞.
• 展示了像素智能集群,揭示了单个球粒体内独特的分子定位.

结论:

• 自动化,以FTU为目标的采集能够实现脏块的高通量,高分辨率的分子成像.
• 这种工作流便于在蜂分辨率下快速评估整个幻灯片图像.
• 这种方法对于识别与正常衰老和疾病状态相关的分子特征有价值.