Name: visualization of metabolites identified in the spatial metabolome of traditional chinese medicine using desi-msi
Uploaded: 2022-12-16T14:50:00
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이 작업은 쓰촨성 자연과학재단(No. 2022NSFSC0171)과 청두대학교 한의학대학(No. 030058042)의 Xinglin Talent Program의 지원을 받았습니다.

1. 시료 전처리
<ol><li>2년 된 Salvia miltiorrhiza 식물(그림 1A)에서 깨끗이 씻은 뿌리와 잎을 수집하고 손으로 약 3-5mm의 단면 두께로 직접 자릅니다. 그런 다음 양면 테이프를 사용하여 접착 현미경 유리 슬라이드에 샘플을 붙입니다(그림 1B). 알림: 양면 테이프의 크기가 샘플보다 큰지 확인하십시오. 조직이 건조되면 슬라이스하기 전?...

<ol>
	<li>Buchberger, A. R., DeLaney, K., Johnson, J., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometry+imaging:+a+review+of+emerging+advancements+and+future+insights.">Mass spectrometry imaging: a review of emerging advancements and future insights.</a> Analytical Chemistry. 90 (1), 240-265 (2018).</li><li>Karlsson, O., Hanrieder, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+mass+spectrometry+in+drug+development+and+toxicology.">Imaging mass spectrometry in drug development and toxicology.</a> Archives of Toxicology. 91 (6), 2283-2294 (2016).</li><li>Qiu, Z. -. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+toxicity+prediction+of+Aconitum+stewing+system+using+extractive+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Real-time toxicity prediction of Aconitum stewing system using extractive electrospray ionization mass spectrometry.</a> Acta Pharmaceutica Sinica B. 10 (5), 903-912 (2020).</li><li>Wang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+metabolomics+in+nephrotoxicity+of+aristolochic+acids+based+on+air+flow-assisted+desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry+imaging.">In situ metabolomics in nephrotoxicity of aristolochic acids based on air flow-assisted desorption electrospray ionization mass spectrometry imaging.</a> Acta Pharmaceutica Sinica B. 10 (6), 1083-1093 (2020).</li><li>Jiang, H., Gao, S., Hu, G., He, J., Jin, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Innovation+in+drug+toxicology:+Application+of+mass+spectrometry+imaging+technology.">Innovation in drug toxicology: Application of mass spectrometry imaging technology.</a> Toxicology. 464, 153000 (2021).</li><li>Unsihuay, D., Mesa Sanchez, D., Laskin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+mass+spectrometry+imaging+of+biological+systems.">Quantitative mass spectrometry imaging of biological systems.</a> Annual Review of Physical Chemistry. 72, 307-329 (2021).</li><li>Parrot, D., Papazian, S., Foil, D., Tasdemir, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+the+unimaginable:+desorption+electrospray+ionization-imaging+mass+spectrometry+(DESI-IMS)+in+natural+product+research.">Imaging the unimaginable: desorption electrospray ionization-imaging mass spectrometry (DESI-IMS) in natural product research.</a> Planta Medica. 84 (9-10), 584-593 (2018).</li><li>Meistermann, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomarker+discovery+by+imaging+mass+spectrometry:+transthyretin+is+a+biomarker+for+gentamicin-induced+nephrotoxicity+in+rat.">Biomarker discovery by imaging mass spectrometry: transthyretin is a biomarker for gentamicin-induced nephrotoxicity in rat.</a> Molecular &amp; Cellular Proteomics. 5 (10), 1876-1886 (2006).</li><li>Kadar, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MALDI+mass+spectrometry+imaging+of+1-methyl-4-phenylpyridinium+(MPP+)+in+mouse+brain.">MALDI mass spectrometry imaging of 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP+) in mouse brain.</a> Neurotoxicity Research. 25 (1), 135-145 (2014).</li><li>Bruinen, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometry+imaging+of+drug+related+crystal-like+structures+in+formalin-fixed+frozen+and+paraffin-embedded+rabbit+kidney+tissue+sections.">Mass spectrometry imaging of drug related crystal-like structures in formalin-fixed frozen and paraffin-embedded rabbit kidney tissue sections.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 27 (1), 117-123 (2016).</li><li>Mullen, A. K., Clench, M. R., Crosland, S., Sharples, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+agrochemical+compounds+in+soya+plants+by+imaging+matrix-assisted+laser+desorption/ionisation+mass+spectrometry.">Determination of agrochemical compounds in soya plants by imaging matrix-assisted laser desorption/ionisation mass spectrometry.</a> Rapid Communication in Mass Spectrometry. 19 (18), 2507-2516 (2005).</li><li>Robinson, S., Warburton, K., Seymour, M., Clench, M., Thomas-Oates, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localization+of+water-soluble+carbohydrates+in+wheat+stems+using+imaging+matrix-assisted+laser+desorption+ionization+mass+spectrometry.">Localization of water-soluble carbohydrates in wheat stems using imaging matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry.</a> New Phytologist. 173 (2), 438-444 (2007).</li><li>Yoshimura, Y., Zaima, N., Moriyama, T., Kawamura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+localization+patterns+of+anthocyanin+species+in+the+pericarp+of+black+rice+revealed+by+imaging+mass+spectrometry.">Different localization patterns of anthocyanin species in the pericarp of black rice revealed by imaging mass spectrometry.</a> PLoS One. 7 (2), 31285 (2012).</li><li>Jun, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-spatial+and+high-mass+resolution+imaging+of+surface+metabolites+of+Arabidopsis+thaliana+by+laser+desorption-ionization+mass+spectrometry+using+colloidal+silver.">High-spatial and high-mass resolution imaging of surface metabolites of Arabidopsis thaliana by laser desorption-ionization mass spectrometry using colloidal silver.</a> Analytical Chemistry. 82 (8), 3255-3265 (2010).</li><li>Shroff, R., Vergara, F., Muck, A., Svatos, A., Gershenzon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonuniform+distribution+of+glucosinolates+in+Arabidopsis+thaliana+leaves+has+important+consequences+for+plant+defense.">Nonuniform distribution of glucosinolates in Arabidopsis thaliana leaves has important consequences for plant defense.</a> Proceeding of the National Academy of Sciences. 105 (16), 6196-6201 (2008).</li><li>Vrkoslav, V., Muck, A., Cvacka, J., Svatos, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MALDI+imaging+of+neutral+cuticular+lipids+in+insects+and+plants.">MALDI imaging of neutral cuticular lipids in insects and plants.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 21 (2), 220-231 (2010).</li><li>Sarsby, J., Towers, M. W., Stain, C., Cramer, R., Koroleva, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometry+imaging+of+glucosinolates+in+Arabidopsis+flowers+and+siliques.">Mass spectrometry imaging of glucosinolates in Arabidopsis flowers and siliques.</a> Phytochemistry. 77, 110-118 (2012).</li><li>Peukert, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatially+resolved+analysis+of+small+molecules+by+matrix-assisted+laser+desorption/ionization+mass+spectrometric+imaging+(MALDI-MSI).">Spatially resolved analysis of small molecules by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometric imaging (MALDI-MSI).</a> New Phytologist. 193 (3), 806-815 (2012).</li><li>Li, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interrogation+of+spatial+metabolome+of+Ginkgo+biloba+with+high-resolution+matrix-assisted+laser+desorption/ionization+and+laser+desorption/ionization+mass+spectrometry+imaging.">Interrogation of spatial metabolome of Ginkgo biloba with high-resolution matrix-assisted laser desorption/ionization and laser desorption/ionization mass spectrometry imaging.</a> Plant, Cell &amp; Environment. 41 (11), 2693-2703 (2018).</li><li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unveiling+dynamic+changes+of+chemical+constituents+in+raw+and+processed+Fuzi+with+different+steaming+time+points+using+desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry+imaging+combined+with+metabolomics.">Unveiling dynamic changes of chemical constituents in raw and processed Fuzi with different steaming time points using desorption electrospray ionization mass spectrometry imaging combined with metabolomics.</a> Frontiers in Pharmacology. 13, 842890 (2022).</li><li>Liao, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Allele-aware+chromosome-level+genome+assembly+of+Artemisia+annua+reveals+the+correlation+between+ADS+expansion+and+artemisinin+yield.">Allele-aware chromosome-level genome assembly of Artemisia annua reveals the correlation between ADS expansion and artemisinin yield.</a> Molecular Plant. 15 (8), 1310-1328 (2022).</li><li>Jones, E. E., Gao, P., Smith, C. D., Norris, J. S., Drake, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+biomarkers+of+drug+efficacy:+case+studies+using+a+MALDI-MSI+workflow.">Tissue biomarkers of drug efficacy: case studies using a MALDI-MSI workflow.</a> Bioanalysis. 7 (20), 2611-2619 (2015).</li><li>Jia, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salvia+miltiorrhiza+in+diabetes:+A+review+of+its+pharmacology,+phytochemistry,+and+safety.">Salvia miltiorrhiza in diabetes: A review of its pharmacology, phytochemistry, and safety.</a> Phytomedicine. 58, 152871 (2019).</li><li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incipient+diploidization+of+the+medicinal+plant+Perilla+within+10,000+years.">Incipient diploidization of the medicinal plant Perilla within 10,000 years.</a> Nature Communication. 12 (1), 5508 (2021).</li><li>Tong, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biosynthesis-based+spatial+metabolome+of+Salvia+miltiorrhiza+Bunge+by+combining+metabolomics+approaches+with+mass+spectrometry-imaging.">Biosynthesis-based spatial metabolome of Salvia miltiorrhiza Bunge by combining metabolomics approaches with mass spectrometry-imaging.</a> Talanta. 238 (2), 123045 (2022).</li><li>Jarmusch, A. K., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+capabilities+of+mass+spectrometry+for+natural+products.">Emerging capabilities of mass spectrometry for natural products.</a> Natural Product Reports. 31 (6), 730-738 (2014).</li><li>Aksenov, A. A., da Silva, R., Knight, R., Lopes, N. P., Dorrestein, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+chemical+analysis+of+biology+by+mass+spectrometry.">Global chemical analysis of biology by mass spectrometry.</a> Nature Reviews Chemistry. 1 (7), 1-20 (2017).</li><li>Feng, H., Pan, G. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+High+Resolution+Mass+Spectrum+in+the+analysis+of+the+chemical+constituents+in+traditional+Chinese+drug.">Application of High Resolution Mass Spectrum in the analysis of the chemical constituents in traditional Chinese drug.</a> Journal of Liaoning University of TCM. 14 (8), 40-42 (2012).</li><li>Ho, Y. N., Shu, L. J., Yang, Y. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+mass+spectrometry+for+metabolites:+technical+progress,+multimodal+imaging,+and+biological+interactions.">Imaging mass spectrometry for metabolites: technical progress, multimodal imaging, and biological interactions.</a> Wiley Interdisciplinary Reviews-Systems Biology and Medicine. 9 (5), (2017).</li><li>Hemalatha, R. G., Pradeep, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+molecular+signatures+in+leaves+and+flowers+by+desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry+(DESI-MS)+imaging.">Understanding the molecular signatures in leaves and flowers by desorption electrospray ionization mass spectrometry (DESI-MS) imaging.</a> Journal of Agricultural and Food chemistry. 61 (31), 7477-7487 (2013).</li><li>Petras, D., Jarmusch, A. K., Dorrestein, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+single+cells+to+our+planet-recent+advances+in+using+mass+spectrometry+for+spatially+resolved+metabolomics.">From single cells to our planet-recent advances in using mass spectrometry for spatially resolved metabolomics.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 36, 24-31 (2017).</li><li>Takats, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometry+sampling+under+ambient+conditions+with+desorption+electrospray+ionization.">Mass spectrometry sampling under ambient conditions with desorption electrospray ionization.</a> Science. 306 (5695), 471-473 (2004).</li><li>Castaing, R., Slodzian, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microanalyse+par+&#233;mission+secondaire.">Microanalyse par &#233;mission secondaire.</a> Journal of Microscopy. 1, 395-410 (1962).</li><li>Caprioli, R. M., Farmer, T. B., Gile, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging+of+biological+samples:+localization+of+peptides+and+proteins+using+MALDI-TOF+MS.">Molecular imaging of biological samples: localization of peptides and proteins using MALDI-TOF MS.</a> Analytical Chemistry. 69 (23), 4751-4760 (1997).</li><li>Nemes, P., Vertes, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+ablation+electrospray+ionization+for+atmospheric+pressure,+in+vivo,+and+imaging+mass+spectrometry.">Laser ablation electrospray ionization for atmospheric pressure, in vivo, and imaging mass spectrometry.</a> Analytical Chemistry. 79 (21), 8098-8106 (2007).</li></ol>

MS 기술의 출현은 최근 몇 년 동안 분자 수준에서 천연물 연구에 대한 새로운 통찰력을 열었습니다24. 고감도 및 높은 처리량을 갖춘 MS 기기는 미량 농도25에서도 천연물 내 대사산물의 표적 및 비표적 분석을 가능하게 합니다. 따라서 MS는 현재 중국 전통 의학(TCM) 화학 분야에서 널리 사용됩니다. TCM의 화학 성분에 대한 질적 및 정량적 연구는 약리학 연구에 적?...

대사 산물 분포의 시각화는 식물 내 특정 대사 산물의 형성 과정을 공개하기 때문에 식물 과학, 특히 중국 전통 의학에서 중요한 주제가 되었습니다. 중국 전통 의학(TCM)과 관련하여 활성 성분에 대한 정보를 제공하고 제약 응용 분야에서 식물 부분의 적용을 안내합니다. 일반적으로 대사 산물의 시각화는 현장 혼성화, 형광 현미경 또는 면역조직화학에 의해 이루어지지만 이러한 실험에서 검출된 화합물의 수는 제한된 화학 정보를 전달합니다. 조직 염색과 결합된 질량 분석 이미징(MSI)은 미크론 수준1에서 조직 조각을 스캔하고 분석하여 많은 양의 데이터를 제공하고 화합물의 공간 분포 정보를 제공할 수 있습니다. MSI는 시료 표면에서 탈착 및 이온화를 위해 분석물을 사용하고, 생성된 증기상 이온의 질량 분석과 이미징 소프트웨어를 적용하여 정보를 통합하고 특정 이온 존재비를 기록하는 2차원 이미지를 플로팅합니다. 이 기술은 표적 조직 및 기관에서 약물 및 유도 대사 산물의 특성 분포를 검출함으로써 외인성 및 내인성 분자를 모두 결정할 수 있습니다 2,3,4,5.
최근 수십 년 동안 다양한 이미징 MS 양식이 개발되었습니다. 그 중 가장 두드러진 것은 탈착 전기 분무 이온화 기반 MSI (DESI-MSI), 매트릭스 보조 레이저 탈착 / 이온화 (MALDI) 및 2 차 이온 질량 분석법 (SIMS)입니다.6. DESI-MSI는 대기 작동, 높은 처리량 및 높은 정확도로 인해 생물학 연구에 자주 사용됩니다7. MALDI는 트랜스티레틴 단편을 겐타마이신에 대한 잠재적인 신독성 바이오마커로 식별하고 생쥐 뇌에서 1-메틸-4-페닐-1,2,3,6-테트라히드로피리딘을 투여한 후 신경독성 대사산물인 1-메틸-4-페닐피리디늄의 분포를 분석하기 위해 적용되었습니다 8,9. MALDI와 DESI는 투여된 토끼의 신장에서 약물 유도 결정과 같은 구조의 구성을 결정하는 데 사용되었습니다. 이들 구조는 주로 약물(10)의 탈메틸화 및/또는 산화로 인해 형성된 대사산물로 구성된다. 또한 MSI는 표적 기관에서 약물 독성의 대사 분포의 국소화에 적용되었습니다. 그러나 식물 조직의 세포는 다양하고 동물과 다르며 특별한 절개 절차가 필요합니다.
식물에서, MALDI 이미징을 이용하여, 지금까지 밀(Triticum aestivum) 줄기, 콩(Glycine max), 벼(Oryza sativa) 종자, 애기장대 꽃 및 뿌리, 및 보리(Hordeum vulgare) 종자에서 상이한 화합물의 분포가 분석되었다 11,12,13,14,15,16,17,18 . 최근 연구에 따르면 DESI-MSI는 특히 은행나무, Fuzi 및 Artemisia annua L 19,20,21과 같은 TCM에서 천연 약물 및 제품의 대사 산물 분석에서 부상하고 있습니다. 이 연구에서 식물 재료 샘플 준비를위한 프로토콜은 다르며 일부는 냉동 마이크로 톰과 같은 더 복잡한 장비가 필요합니다. DESI-MSI는 검출된 샘플의 표면 평탄도에 대한 엄격한 요구 사항을 가지고 있습니다. 동물의 장기 또는 조직을 분석할 때, 샘플은 보통 냉동절편(cryo-sectioning)에 의해 이루어진다22. 그러나 극저온 절편 절차는 복잡하고 비용이 많이 들며, 일반적으로 사용되는 접착제 최적 절단 온도(OCT) 방법은 이미징 시 신호가 강합니다. 또한 TCM의 의약 조직은 다양합니다. 예를 들어, 중국어로 Danshen으로 알려진 Salvia miltiorrhiza의 뿌리는 약용으로 사용되는 반면 Zisu (Perilla frutescens)에서는 잎이사용됩니다 23,24. 따라서 TCM에 대한 대사산물 분석에서 DESI의 활용을 촉진하기 위해 샘플 준비 절차를 개선할 필요가 있습니다.
다년생 초본이자 일반적으로 사용되는 TCM인 S. miltiorrhiza 는 처음에 가장 오래된 의학 논문인 Shennong's Classic of Materia Medica(중국어로 Shennong Bencao Jing으로 알려짐)에 기록되었습니다. 이 연구에서 우리는 절편 및 DESI 이미징 절차를 최적화하고 분포를 식별하고 S. miltiorrhiza의 조직에서 화합물을 분류하는 보다 비용 효율적인 방법을 개발했습니다. 이 방법은 또한 건조 조직과 관련된 단점을 극복 할 수 있습니다 - 일반적으로 질소 블로우에 의해 쉽게 파괴됩니다 - TCM의 발달을 촉진합니다. 이 연구는 연구 관련 기술에 대한 TCM/민족 의학의 표준화를 촉진할 것입니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Propanol</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>CAS:67-63-0</td>
			<td>HPLC grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>Sigma-aldrich</td>
			<td>Number-75-05-8</td>
			<td>LC-MS grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adhesion Microscope slides</td>
			<td>Citotest scientific</td>
			<td>80312-3161</td>
			<td>Microscope glass slides&#160; can adhere to&#160; the sample&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air cooled dry vacuum pump</td>
			<td>EYELA</td>
			<td>FDU-2110</td>
			<td>Air-vaccum equipment at -80&#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formic Acid</td>
			<td>ACS</td>
			<td>F1089 | 64-18-6</td>
			<td>LC-MS grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LE (Leucine Enkephalin)</td>
			<td>Waters</td>
			<td>186006013-1</td>
			<td>LC-MS grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma-aldrich</td>
			<td>Number-67-56-1</td>
			<td>LC-MS grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm&#160;</td>
			<td>Bemis Company</td>
			<td>sc-200288</td>
			<td>Laboratory Sealing Film</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Sigma-aldrich</td>
			<td>V900894</td>
			<td>Reagent grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q-Tof Mass Spectrometer with DESI source</td>
			<td>Waters</td>
			<td>Synapt XS</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visualization of metabolites identified in the spatial metabolome of traditional chinese medicine using desi-msi

중국 전통 의학의 의약 사용은 주로 2 차 대사 산물 때문입니다. 이러한 대사 산물의 분포를 시각화하는 것은 식물 과학에서 중요한 주제가 되었습니다. 질량 분석 이미징은 조직 조각을 분석하여 방대한 양의 데이터를 추출하고 이에 대한 공간 분포 정보를 제공할 수 있습니다. 높은 처리량과 더 높은 정확도의 장점으로 탈착 전기분무 이온화 질량 분석 이미징(DESI-MSI)은 생물학 연구 및 중국 전통 의학 연구에 자주 사용됩니다. 그러나 이 연구에 사용된 절차는 복잡하고 저렴하지 않습니다. 이 연구에서 우리는 절편 및 DESI 이미징 절차를 최적화하고 특히 중국 전통 의약품에 중점을 두고 대사 산물의 분포를 식별하고 식물 조직에서 이러한 화합물을 분류하는 보다 비용 효율적인 방법을 개발했습니다. 이 연구는 연구 관련 기술을 위한 중국 전통 의학/민족 의학의 대사 산물 분석 및 표준화에서 DESI의 활용을 촉진할 것입니다.

이 프로토콜은 식물 샘플에서 화합물의 식별 및 분포로 이어질 수 있습니다. 특정 m/z의 MS 이미지에서 모든 단일 픽셀의 색상은 m/z의 상대적 강도를 나타내므로 샘플 전체의 대사 산물 이온의 자연 분포 및 풍부도와 연관될 수 있습니다. 수집 위치에서 화학 물질의 함량이 높을수록 색상이 더 밝아집니다. 그림의 막대(그림 4A-D)는 색상의 그라데이션?...

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Visualization of Metabolites Identified in the Spatial Metabolome of Traditional Chinese Medicine Using DESI-MSI

본 연구에서는 플랜트에서 DESI-MSI 샘플을 준비하기 위한 일련의 방법을 제시하고, DESI 어셈블리 설치, MSI 데이터 수집 및 처리 절차를 상세히 설명한다. 이 프로토콜은 식물에서 공간 대사체 정보를 획득하기 위한 여러 조건에 적용될 수 있습니다.

DESI-MSI를 이용한 중국 전통 의학의 공간 대사체에서 확인된 대사산물의 시각화

The medicinal use of traditional Chinese medicine is mainly due to its secondary metabolites. Visualization of the distribution of these metabolites has ...

이 기사는 주로 DESI-MSI를 사용하여 식물 샘플 및 이미징을 준비하는 비용 효율적인 방법을 설명하며 질소가 불어올 때 쉽게 부서지는 건조 조직과 관련된 단점을 극복할 수 있습니다. 뿌리는 저온 유지 장치 마이크로톰에서 냉동 절편된 반면, 잎은 각인으로 준비되었는데, 이는 값비싼 기계가 필요하거나 신호 강도를 잃습니다. 우리의 방법은 이러한 한계를 극복 할 수 있습니다.이 방법은 비생물적 및 생물학적 스트레스를 받는 식물에서 독성 물질의 분포 및 이동과 같은 식물의 공간 대사체학에 사용할 수 있습니다. 시작하려면 2 년 된 샐비어 miltiorrhiza 식물에서 깨끗한 뿌리와 잎을 가져 와서 약 3-5 밀리미터의 단면 두께로 직접 자릅니다. 그런 다음 양면 테이프를 사용하여 접착 현미경 유리 슬라이드에 샘플을 붙입니다.샘플 위에 다른 현미경 유리 슬라이드를 놓고 샌드위치와 같은 밀봉 필름으로 감쌉니다. 다음으로, 샌드위치 샘플을 섭씨 영하 80도에서 최소 4시간 동안 동결시킨 다음, 섭씨 영하 75도에서 영하 82도의 갇힌 온도와 2.5에서 3.7파스칼의 진공 게이지로 2시간 동안 공기 진공에 노출시킵니다. 분석을 위해, 냉장 보관에서 샘플을 꺼낸 후, 샘플을 매트릭스 적용하기 전에 샘플 표면에 응결을 방지하기 위해 데시케이터에서 실온으로 가져옵니다.기기 검출기 설정 및 질량 교정을 전기 분무 이온화 또는 ESI 모드에서 구현합니다. 물 아세토니트릴에서 류신과 세팔린을 1:1의 비율로 사용하여 검출기 설정을 수행하고 포름산나트륨과 물 이소프로판올을 1:1의 비율로 사용하여 질량 보정을 수행합니다. ESI 소스를 꺼내고 DESI 장치를 질량분석기에 장착합니다.질소 가스 공급 장치를 DESI 장치에 연결하고 가스 압력을 약 0.5메가파스칼로 조정합니다. 5 밀리리터 주사기에 류신과 세 팔린 및 포름산을 물 메탄올에 1 : 9의 비율로 채우고 주사기를 고성능 주사기 펌프에 부착하여 시료의 화학 물질 이온화를위한 용매를 제공합니다. 다음으로, 용매 제공 모세관을 주사기와 DESI 분무기에 부착합니다.용매 제공 모세관은 내경이 75 마이크로미터이고 외경이 375 마이크로미터인 치수의 표준 모세관이다. 주사기 펌프를 시작하고 주입 속도를 분당 2 마이크로 리터로 설정하여 용매의 일정한 흐름과 스프레이를 얻습니다. 질소 가스 밸브를 껐다가 약 15초 후에 켭니다.작은 방울의 용매가 무대 위로 뿜어져 나오고 용매 흐름이 일정한 상태이면 스프레이를 볼 수 있습니다. 다음으로 분무기 각도, XYZ 축, 돌출부 및 높이에 따라 분무기의 위치를 조정합니다. 빨간색과 검은색 마커를 참조로 사용하여 질량 분석 신호를 최적화하여 감도 모드에서 약 1배의 10에서 5분의 1의 신호 강도를 얻을 수 있습니다.분무기의 돌출부가 신호 강도에 영향을 미치는 가장 중요한 요소이므로 5mm 렌치를 사용하여 질소 가스 가드를 변경하여 돌출부를 조정하십시오. 스프레이 방향은 매스 이미지의 품질에 영향을 미칩니다. 따라서 스프레이가 직선이 될 때까지 분무기를 돌립니다.이 모든 단계가 끝나면 설정은 실험 준비가 완료되며 일반적으로 초기 설정 후 약 3주 동안 안정적으로 사용할 수 있습니다. DESI-MS 이미징의 경우 시료 전처리가 필요하지 않습니다. 그러나 가능하면 슬라이드에서 여분의 미디어를 제거하십시오.슬라이드에서 샘플 이미지를 찍습니다. 어떤 불순든지 피하기 위하여 표본의 표면을 건드리지 않고, 2개의 판 위치, A와 B.Use가 위치에 적합하기 위하여 표준 활주 또는 가득 차있는 활주가 있는 DESI 단계에 판 위치에 활주를 두십시오. 전체 슬라이드는 최대 4개의 슬라이드를 수용할 수 있으므로 실험을 위한 훨씬 더 넓은 영역을 갖습니다.고화질 대량 이미지 처리 소프트웨어를 엽니다. 획득(Acquire) 탭에서 새 플레이트를 설정하고 올바른 플레이트 위치(A 또는 B)와 플레이트 유형을 선택합니다. 이미지 선택 페이지에서 슬라이드의 네 모서리를 선택하면 이미지가 올바른 방향으로 자동 조정됩니다.MS 파라미터를 설정하려면 일반적으로 사용되는 DESI-MS 모드로 실험 유형을 선택하여 모이온만 검출합니다. 다음으로, 기기가 실험에서 하나의 극성만 사용할 수 있으므로 극성을 양극 또는 음수로 선택합니다. 그런 다음 감도 모드를 적용하여 소량의 화학 물질에 대한 자세한 정보를 얻으십시오.그런 다음 사각형을 그려 패턴 탭에서 스캔 영역을 정의하고 픽셀의 X 및 Y 크기를 동일하게 유지하여 픽셀 크기를 설정합니다. 스캔 속도를 픽셀 크기의 5배 이하로 설정합니다. 프로젝트를 저장하고 MS 수집 소프트웨어용 워크시트를 내보냅니다.그런 다음 워크시트를 MS 수집 소프트웨어로 가져와서 새 샘플 목록으로 저장합니다. Start Run을 눌러 MS 이미지 스캔을 시작하고 더 많은 워크시트를 가져와서 여러 이미지를 실험 대기열에 추가할 수 있습니다. 샘플의 데이터 파일을 대량 이미지 처리 소프트웨어에 로드하고 DESI 이미지 처리를 위한 매개변수를 설정합니다.류신과 세팔린이 내부 잠금 질량에 사용되었고 잠금 질량이 실험의 극성을 식별하는 유일한 지점이기 때문에 올바른 잠금 질량을 설정하는 것이 중요합니다. 포지티브 모드의 경우 556.2772를 설정하고 네거티브 모드의 경우 554.2620을 설정합니다. 대상 화학물질 목록을 작성하려면 처리된 데이터 파일을 불러와 시료의 DESI 이미지를 시각화합니다.정규화 버튼을 클릭하여 총 이온 크로마토그래피로 데이터를 정규화하여 특정 화학 물질의 상대 강도를 기준으로 얻은 다음 다른 샘플을 서로 비교할 수 있습니다. 관심 영역(ROI)을 그리고 샘플 이미지에 여러 복사본을 복사합니다. 그런 다음 모든 ROI를 선택하고 다변량 분석을 내보내 모든 ROI에서 MS 정보를 추출합니다.뿌리 및 전체 잎 부분의 질량 분석 이미징은 선택된 화합물의 공간 분포를 보여줍니다. 모든 단일 픽셀의 색상은 질량 대 전하 비율의 상대적 강도를 나타내며, 따라서 샘플 전체에 걸친 대사 산물 이온의 자연 분포 및 풍부도와 연관될 수 있습니다. 표적 화합물인 탄시논 IIA와 로즈마린산의 분포는 뿌리의 다른 영역에서 볼 수 있습니다.화합물 tanshinol A는 재현성을 목표로 하는 프로토콜로서 잎 절편에서 검출되었으며, 가장 중요한 것은 분무기의 위치를 여러 차원으로 조정하여 신호 강도를 최적화하는 것입니다.

Research

JoVE Journal

Medicine

Preparation of Herbal Medicine: Er-Xian Decoction and Er-Xian-containing Serum for In Vivo and In Vitro Experiments

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약초의 준비 : Er-Xian의 달임과 Er-Xian 함유 세럼<em&gt; In Vivo</em&gt; 및<em&gt; 체외에서</em&gt; 실험

Traditional herbal medicine, an alternative medicine in the clinical setting, has received increased attention in recent years. Before delivery to the ...

연구

의학

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The composition of the Tibetan medicine Rhodiola granules (RG) is complex, and the overall quality of RG is difficult to determine. Therefore, ...

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다중 광산란을 사용하여 다양한 추출 방법으로 얻은 Phyllanthus emblica L. 추출물의 안정성 검사

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Liujunzi Decoction: An Effective Treatment for UC-CRC Prevention

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Colorectal cancer (CRC) is a common malignancy of the digestive system and has become the third most common malignancy worldwide and the second leading ...