Quer diagnosticar doenças cerebrais? Uma imagem de espectrometria de massa pode um dia ajudá-lo
p Figura 1:(a) Esquema do sistema de medição desenvolvido neste estudo. Usando esta tecnologia, a extração e ionização de volumes de picolitros podem ser realizadas sem interrupções causadas pela rugosidade da superfície. Além disso, pode-se medir a altura da amostra a partir da mudança na amplitude da vibração. (b) Relação entre o comprimento da sonda capilar e a frequência de ressonância da sonda. (c) Correlação entre a tensão de entrada para o atuador piezoelétrico usado para vibrar a sonda e a amplitude de vibração da sonda. (d) Correlação entre a altura da amostra e o sinal de controle de feedback. Crédito:American Chemical Society
p Todos os profissionais médicos desejam diagnosticar doenças de forma rápida e correta. Sua capacidade futura de fazer isso dependerá da identificação de quais produtos bioquímicos estão presentes nas seções de tecido, onde as biomoléculas estão, e em que concentrações. Para este propósito, Imagens de espectrometria de massa - que podem identificar vários compostos bioquímicos em um único experimento - serão úteis. Contudo, a estabilidade da amostragem biomolecular precisa ser melhorada para obter as informações de distribuição química com alta resolução espacial. p No estudo recente publicado em
Química Analítica , pesquisadores da Universidade de Osaka usaram espectrometria de massa para obter imagens da distribuição de moléculas de gordura no tecido cerebral de camundongos. Eles adquiriram dados com uma resolução espacial de 6,5 micrômetros, permitindo a análise em um nível celular.
p Os pesquisadores usaram um capilar muito pequeno para extrair suavemente as moléculas de lipídios de uma seção de tecido, e uma configuração cuidadosamente projetada para um controle direcional 3D preciso. Embora o tecido biológico muitas vezes possa parecer liso a olho nu, em uma escala ultrapequena, é bastante difícil. A capacidade de levar em conta essa rugosidade em escala ultra-pequena é fundamental para a obtenção de dados bioquímicos reproduzíveis em alta resolução espacial.
p "Em nossos experimentos, a amplitude de vibração da sonda é constante, mesmo quando a altura da amostra muda, "diz Yoichi Otsuka, primeiro autor. "Também podemos medir mudanças na altura da amostra de até 20 micrômetros, e pode ser aumentado em até 180 micrômetros. "
p Os primeiros experimentos dos pesquisadores foram medir distribuições irregulares de moléculas em uma superfície irregular:micropoços preenchidos com várias concentrações de um corante. As concentrações medidas correlacionadas com as concentrações conhecidas, e a topografia de superfície medida foi próxima ao diâmetro real do micropoço. Experimentos com seções do cérebro de camundongos produziram dados multidimensionais de várias moléculas, como a distribuição de certas hexosilceramidas - lipídios que são importantes para o envelhecimento.
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p Figura 2:(a) Imagem de microscopia óptica de uma seção de tecido cerebral de camundongo. (b, c) Imagem de espectrometria de massa de duas regiões da imagem de microscopia óptica no modo de íon positivo e modo de íon negativo, respectivamente. (d, e) Gráficos de pontuação obtidos por análise de componente principal de espectros de massa incluídos nas regiões selecionadas em (b) e (c), respectivamente. (f, g) Distribuição intra-tecido dos valores de pontuação do segundo e terceiro componentes principais obtidos por análise de componentes principais. Obtivemos imagens características de diferenças na estrutura do tecido cerebral. (crédito:reproduzido com permissão. Crédito:American Chemical Society
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p Figura. 3:Resultados de imagens múltiplas de tecido cerebral de camundongo. Perfis de seção transversal da linha branca vertical na figura são mostrados abaixo de cada imagem. (a) Topografia mostrando a rugosidade da superfície da amostra. (b) Imagem de amplitude mostrando a mudança na amplitude de vibração da sonda, que é suprimido em tecido irregular. (c) Imagem de fase mostrando a mudança na fase de vibração da sonda. A fase de oscilação da sonda difere entre o tecido cerebral e o substrato de vidro. Barra de escala, 1 mm. Crédito:American Chemical Society
p "A análise de componentes principais nos ajudou a integrar nossos dados abrangentes, "explica Takuya Matsumoto, autor sênior. "Por exemplo, poderíamos atribuir as classes de lipídios que estão presentes principalmente no córtex e no tronco cerebral. "
p Correlacionar esses dados com a progressão da doença exigirá mais estudos e talvez um desenvolvimento adicional da configuração de extração de biomoléculas dos pesquisadores. Os pesquisadores antecipam que sua abordagem será útil para obter imagens quantitativas das inúmeras redes neurais no tecido cerebral. Em última análise, eles esperam ajudar os médicos a diagnosticar de forma confiável doenças como câncer no cérebro em uma seção de tecido com o apoio de informações moleculares em alta resolução espacial.
