Mass spectrometry imaging of glucosinolates in arabidopsis flowers and siliques

Glucosinolates are multi-functional plant secondary metabolites which play a vital role in plant defence and are, as dietary compounds, important to human health and livestock well-being. Knowledge of the tissue-specific regulation of their biosynthesis and accumulation is essential for plant breeding programs. Here, we report that in Arabidopsis thaliana, glucosinolates are accumulated differentially in specific cells of reproductive organs. Using matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) mass spectrometry imaging (MSI), distribution patterns of three selected compounds, 4-methylsulfinylbutyl (glucoraphanin), indol-3-ylmethyl (glucobrassicin), and 4-benzoyloxybutyl glucosinolates, were mapped in the tissues of whole flower buds, sepals and siliques. The results show that tissue localization patterns of aliphatic glucosinolate glucoraphanin and 4-benzoyloxybutyl glucosinolate were similar, but indole glucosinolate glucobrassicin had different localisation, indicating a possible difference in function. The high resolution images obtained by a complementary approach, cryo-SEM Energy Dispersive X-ray analysis (cryo-SEM-EDX), confirmed increased concentration of sulphur in areas with elevated amounts of glucosinolates, and allowed identifying the cell types implicated in accumulation of glucosinolates. High concentration of sulphur was found in S-cells adjacent to the phloem in pedicels and siliques, indicating the presence of glucosinolates. Moreover, both MALDI MSI and cryo-SEM-EDX analyses indicated accumulation of glucosinolates in cells on the outer surface of the sepals, suggesting that a layer of glucosinolate-accumulating epidermal cells protects the whole of the developing flower, in addition to the S-cells, which protect the phloem. This research demonstrates the high potential of MALDI MSI for understanding the cell-specific compartmentation of plant metabolites and its regulation.

Mass spectrometry imaging of pharmacological compounds in tissue sections

The use of MS imaging (MSI) to resolve the spatial and pharmacodynamic distributions of compounds in tissues is emerging as a powerful tool for pharmacological research. Unlike established imaging techniques, only limited a priori knowledge is required and no extensive manipulation (e.g., radiolabeling) of drugs is necessary prior to dosing. MS provides highly multiplexed detection, making it possible to identify compounds, their metabolites and other changes in biomolecular abundances directly off tissue sections in a single pass. This can be employed to obtain near cellular, or potentially subcellular, resolution images. Consideration of technical limitations that affect the process is required, from sample preparation through to analyte ionization and detection. The techniques have only recently been adapted for imaging and novel variations to the established MSI methodologies will further enhance the application of MSI for pharmacological research.

Characterizing neural tissues with mass spectrometry imaging via enhanced computational approaches

Neuropeptides affect the activity of the myriad of neuronal circuits in the brain. They are under tight spatial and chemical control and the dynamics of their release and catabolism directly modify neuronal network activity. Understanding neuropeptide functioning requires approaches to determine their chemical and spatial heterogeneity within neural tissue, but most imaging techniques do not provide the complete information desired. To provide chemical information, most imaging techniques used to study the nervous system require preselection and labeling of the peptides of interest; however, mass spectrometry imaging (MSI) detects analytes across a broad mass range without the need to target a specific analyte. When used with matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI), MSI detects analytes in the mass range of neuropeptides. MALDI MSI simultaneously provides spatial and chemical information resulting in images that plot the spatial distributions of neuropeptides over the surface of a thin slice of neural tissue. Here a variety of approaches for neuropeptide characterization are developed. Specifically, several computational approaches are combined with MALDI MSI to create improved approaches that provide spatial distributions and neuropeptide characterizations. After successfully validating these MALDI MSI protocols, the methods are applied to characterize both known and unidentified neuropeptides from neural tissues. The methods are further adapted from tissue analysis to be able to perform tandem MS (MS/MS) imaging on neuronal cultures to enable the study of network formation. In addition, MALDI MSI has been carried out over the timecourse of nervous system regeneration in planarian flatworms resulting in the discovery of two novel neuropeptides that may be involved in planarian regeneration. In addition, several bioinformatic tools are developed to predict final neuropeptide structures and associated masses that can be compared to experimental MSI data in order to make assignments of neuropeptide identities. The integration of computational approaches into the experimental design of MALDI MSI has allowed improved instrument automation and enhanced data acquisition and analysis. These tools also make the methods versatile and adaptable to new sample types.

Monitoring time-dependent degradation of phospholipids in sectioned tissues by MALDI imaging mass spectrometry.

Imaging mass spectrometry (IMS) is useful for visualizing the localization of phospholipids on biological tissue surfaces creating great opportunities for IMS in lipidomic investigations. With advancements in IMS of lipids, there is a demand for large-scale tissue studies necessitating stable, efficient and well-defined sample handling procedures. Our work within this article shows the effects of different storage conditions on the phospholipid composition of sectioned tissues from mouse organs. We have taken serial sections from mouse brain, kidney and liver thaw mounted unto ITO-coated glass slides and stored them under various conditions later analyzing them at fixed time points. A global decrease in phospholipid signal intensity is shown to occur and to be a function of time and temperature. Contrary to the global decrease, oxidized phospholipid and lysophospholipid species are found to increase within 2 h and 24 h, respectively, when mounted sections are kept at ambient room conditions. Imaging experiments reveal that degradation products increase globally across the tissue. Degradation is shown to be inhibited by cold temperatures, with sample integrity maintained up to a week after storage in −80 °C freezer under N2 atmosphere. Overall, the results demonstrate a timeline of the effects of lipid degradation specific to sectioned tissues and provide several lipid species which can serve as markers of degradation. Importantly, the timeline demonstrates oxidative sample degradation begins appearing within the normal timescale of IMS sample preparation of lipids (i.e. 1-2 h) and that long-term degradation is global. Taken together, these results strengthen the notion that standardized procedures are required for phospholipid IMS of large sample sets, or in studies where many serial sections are prepared together but analyzed over time such as in 3-D IMS reconstruction experiments.

Matrix-free mass spectrometric imaging using laser desorption ionisation Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry

Mass spectrometry imaging (MSI) is a powerful tool in metabolomics and proteomics for the spatial localization and identification of pharmaceuticals, metabolites, lipids, peptides and proteins in biological tissues. However, sample preparation remains a crucial variable in obtaining the most accurate distributions. Common washing steps used to remove salts, and solvent-based matrix application, allow analyte spreading to occur. Solvent-free matrix applications can reduce this risk, but increase the possibility of ionisation bias due to matrix adhesion to tissue sections. We report here the use of matrix-free MSI using laser desorption ionisation performed on a 12 T Fourier transform ion cyclotron resonance (FTICR) mass spectrometer. We used unprocessed tissue with no post-processing following thaw-mounting on matrix-assisted laser desorption ionisation (MALDI) indium-tin oxide (ITO) target plates. The identification and distribution of a range of phospholipids in mouse brain and kidney sections are presented and compared with previously published MALDI time-of-flight (TOF) MSI distributions.

Orthogonal organic and aqueous-based washes of tissue sections to enhance protein sensitivity by MALDI imaging mass spectrometry.

Imaging mass spectrometry (IMS) is an emergent and innovative approach for measuring the composition, abundance and regioselectivity of molecules within an investigated area of fixed dimension. Although providing unprecedented molecular information compared with conventional MS techniques, enhancement of protein signature by IMS is still necessary and challenging. This paper demonstrates the combination of conventional organic washes with an optimized aqueous-based buffer for tissue section preparation before matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) IMS of proteins. Based on a 500 mM ammonium formate in water-acetonitrile (9:1; v/v, 0.1% trifluororacetic acid, 0.1% Triton) solution, this buffer wash has shown to significantly enhance protein signature by profiling and IMS (~fourfold) when used after organic washes (70% EtOH followed by 90% EtOH), improving the quality and number of ion images obtained from mouse kidney and a 14-day mouse fetus whole-body tissue sections, while maintaining a similar reproducibility with conventional tissue rinsing. Even if some protein losses were observed, the data mining has demonstrated that it was primarily low abundant signals and that the number of new peaks found is greater with the described procedure. The proposed buffer has thus demonstrated to be of high efficiency for tissue section preparation providing novel and complementary information for direct on-tissue MALDI analysis compared with solely conventional organic rinsing.

Histology-driven data mining of lipid signatures from multiple imaging mass spectrometry analyses: application to human colorectal cancer liver metastasis biopsies.

Imaging mass spectrometry (IMS) represents an innovative tool in the cancer research pipeline, which is increasingly being used in clinical and pharmaceutical applications. The unique properties of the technique, especially the amount of data generated, make the handling of data from multiple IMS acquisitions challenging. This work presents a histology-driven IMS approach aiming to identify discriminant lipid signatures from the simultaneous mining of IMS data sets from multiple samples. The feasibility of the developed workflow is evaluated on a set of three human colorectal cancer liver metastasis (CRCLM) tissue sections. Lipid IMS on tissue sections was performed using MALDI-TOF/TOF MS in both negative and positive ionization modes after 1,5-diaminonaphthalene matrix deposition by sublimation. The combination of both positive and negative acquisition results was performed during data mining to simplify the process and interrogate a larger lipidome into a single analysis. To reduce the complexity of the IMS data sets, a sub data set was generated by randomly selecting a fixed number of spectra from a histologically defined region of interest, resulting in a 10-fold data reduction. Principal component analysis confirmed that the molecular selectivity of the regions of interest is maintained after data reduction. Partial least-squares and heat map analyses demonstrated a selective signature of the CRCLM, revealing lipids that are significantly up- and down-regulated in the tumor region. This comprehensive approach is thus of interest for defining disease signatures directly from IMS data sets by the use of combinatory data mining, opening novel routes of investigation for addressing the demands of the clinical setting.

Silver-assisted laser desorption ionization for high spatial resolution imaging mass spectrometry of olefins from thin tissue sections.

Silver has been demonstrated to be a powerful cationization agent in mass spectrometry (MS) for various olefinic species such as cholesterol and fatty acids. This work explores the utility of metallic silver sputtering on tissue sections for high resolution imaging mass spectrometry (IMS) of olefins by laser desorption ionization (LDI). For this purpose, sputtered silver coating thickness was optimized on an assorted selection of mouse and rat tissues including brain, kidney, liver, and testis. For mouse brain tissue section, the thickness was adjusted to 23 ± 2 nm of silver to prevent ion suppression effects associated with a higher cholesterol and lipid content. On all other tissues, a thickness of at 16 ± 2 nm provided the best desorption/ionization efficiency. Characterization of the species by MS/MS showed a wide variety of olefinic compounds allowing the IMS of different lipid classes including cholesterol, arachidonic acid, docosahexaenoic acid, and triacylglyceride 52:3. A range of spatial resolutions for IMS were investigated from 150 μm down to the high resolution cellular range at 5 μm. The applicability of direct on-tissue silver sputtering to LDI-IMS of cholesterol and other olefinic compounds presents a novel approach to improve the amount of information that can be obtained from tissue sections. This IMS strategy is thus of interest for providing new biological insights on the role of cholesterol and other olefins in physiological pathways or disease.

Sublimation of new matrix candidates for high spatial resolution imaging mass spectrometry of lipids: enhanced information in both positive and negative polarities after 1,5-diaminonapthalene deposition.

Matrix sublimation has demonstrated to be a powerful approach for high-resolution matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) imaging of lipids, providing very homogeneous solvent-free deposition. This work presents a comprehensive study aiming to evaluate current and novel matrix candidates for high spatial resolution MALDI imaging mass spectrometry of lipids from tissue section after deposition by sublimation. For this purpose, 12 matrices including 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB), sinapinic acid (SA), α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA), 2,6-dihydroxyacetphenone (DHA), 2',4',6'-trihydroxyacetophenone (THAP), 3-hydroxypicolinic acid (3-HPA), 1,8-bis(dimethylamino)naphthalene (DMAN), 1,8,9-anthracentriol (DIT), 1,5-diaminonapthalene (DAN), p-nitroaniline (NIT), 9-aminoacridine (9-AA), and 2-mercaptobenzothiazole (MBT) were investigated for lipid detection efficiency in both positive and negative ionization modes, matrix interferences, and stability under vacuum. For the most relevant matrices, ion maps of the different lipid species were obtained from tissue sections at high spatial resolution and the detected peaks were characterized by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight/time-of-flight (MALDI-TOF/TOF) mass spectrometry. First proposed for imaging mass spectrometry (IMS) after sublimation, DAN has demonstrated to be of high efficiency providing rich lipid signatures in both positive and negative polarities with high vacuum stability and sub-20 μm resolution capacity. Ion images from adult mouse brain were generated with a 10 μm scanning resolution. Furthermore, ion images from adult mouse brain and whole-body fish tissue sections were also acquired in both polarity modes from the same tissue section at 100 μm spatial resolution. Sublimation of DAN represents an interesting approach to improve information with respect to currently employed matrices providing a deeper analysis of the lipidome by IMS.

MALDI imaging mass spectrometry reveals COX7A2, TAGLN2 and S100-A10 as novel prognostic markers in Barrett's adenocarcinoma

To characterize proteomic changes found in Barrett's adenocarcinoma and its premalignant stages, the proteomic profiles of histologically defined precursor and invasive carcinoma lesions were analyzed by MALDI imaging MS. For a primary proteomic screening, a discovery cohort of 38 fresh frozen Barrett's adenocarcinoma patient tissue samples was used. The goal was to find proteins that might be used as markers for monitoring cancer development as well as for predicting regional lymph node metastasis and disease outcome. Using mass spectrometry for protein identification and validating the results by immunohistochemistry on an independent validation set, we could identify two of 60 differentially expressed m/z species between Barrett's adenocarcinoma and the precursor lesion: COX7A2 and S100-A10. Furthermore, among 22 m/z species that are differentially expressed in Barrett's adenocarcinoma cases with and without regional lymph node metastasis, one was identified as TAGLN2. In the validation set, we found a correlation of the expression levels of COX7A2 and TAGLN2 with a poor prognosis while S100-A10 was confirmed by multivariate analysis as a novel independent prognostic factor in Barrett's adenocarcinoma. Our results underscore the high potential of MALDI imaging for revealing new biologically significant molecular details from cancer tissues which might have potential for clinical application. This article is part of a Special Issue entitled: Translational Proteomics.

Protein and peptides in pictures:imaging with MALDI mass spectrometry

Imaging using MS has the potential to deliver highly parallel, multiplexed data on the specific localization of molecular ions in tissue samples directly, and to measure and map the variations of these ions during development and disease progression or treatment. There is an intrinsic potential to be able to identify the biomarkers in the same experiment, or by relatively simple extension of the technique. Unlike many other imaging techniques, no a priori knowledge of the markers being sought is necessary. This review concentrates on the use of MALDI-MS for MS imaging (MSI) of proteins and peptides, with an emphasis on mammalian tissue. We discuss the methodologies used, their potential limitations, overall experimental considerations and progress that has been made towards establishing MALDI-MSI as a routine technique for the spatially resolved measurement of peptides and proteins. As well as determining the local abundance of individual molecular ions, there is the potential to determine their identity within the same experiment using relatively simple extensions of the basic techniques. In this way MSI offers an important opportunity for biomarker discovery and identification.

Sucrose cryo-protection facilitates imaging of whole eye sections by MALDI mass spectrometry

Sucrose is used as a cryo-preservation agent on large mammalian eyes post formalin fixation and is shown to reduce freezing artefacts allowing the collection of 12-μm thick sections from these large aqueous samples. The suitability of this technique for use in MALDI imaging experiments is demonstrated by the acquisition of the first images of lipid distributions within whole sagittal porcine eye sections. © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

MSight: an image analysis software for liquid chromatography-mass spectrometry.

Images obtained from high-throughput mass spectrometry (MS) contain information that remains hidden when looking at a single spectrum at a time. Image processing of liquid chromatography-MS datasets can be extremely useful for quality control, experimental monitoring and knowledge extraction. The importance of imaging in differential analysis of proteomic experiments has already been established through two-dimensional gels and can now be foreseen with MS images. We present MSight, a new software designed to construct and manipulate MS images, as well as to facilitate their analysis and comparison.