Name: visualization of metabolites identified in the spatial metabolome of traditional chinese medicine using desi-msi
Uploaded: 2022-12-16T14:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Visualization of Metabolites Identified in the Spatial Metabolome of Traditional Chinese Medicine Using DESI-MSI at JoVE.com

Bu çalışma, Sichuan eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı (No. 2022NSFSC0171) ve TCM Chengdu Üniversitesi Xinglin Yetenek Programı (No. 030058042) tarafından desteklenmiştir.

1. Numune hazırlama
<ol><li>2 yaşındaki bir Salvia miltiorrhiza bitkisinden temizlenmiş kökleri ve yaprakları toplayın (Şekil 1A) ve elle yaklaşık 3-5 mm'lik bir kesit kalınlığında doğrudan dilimleyin. Ardından, numuneyi çift taraflı bant kullanarak bir yapışma mikroskobu cam slaydına yapıştırın (Şekil 1B). NOT: Çift taraflı bandın boyutunun numuneden daha büyük olduğundan emin olun. Dokular kurutulu...

<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 teknolojisinin ortaya çıkışı, son yıllarda moleküler düzeyde doğal ürün araştırmalarında yeni bir bakış açısı açmıştır24. MS cihazı, yüksek hassasiyeti ve yüksek verimi ile, eser konsantrasyonda bile doğal ürünlerdeki metabolitlerin hedefli ve hedefsiz analizini sağlar25. Bu nedenle, MS şu anda geleneksel Çin tıbbı (TCM) kimyası alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. TCM'nin kimyasal bileşimi üzerine yapılan nitel ve nicel ara?...

Metabolit dağılımının görselleştirilmesi, bitki biliminde, özellikle geleneksel Çin tıbbında, bitki içindeki spesifik metabolitlerin oluşum sürecini ortaya çıkardığı için çok önemli bir konu haline gelmiştir. Geleneksel Çin tıbbına (TCM) atıfta bulunarak, aktif bileşenler hakkında bilgi sağlar ve farmasötik uygulamalarda bitki parçalarının uygulanmasına rehberlik eder. Normalde, metabolitlerin görselleştirilmesi in situ hibridizasyon, floresan mikroskobu veya immünohistokimya ile sağlanır, ancak bu deneylerle tespit edilen bileşiklerin sayısı sınırlı kimyasal bilgi iletir. Doku boyama ile birlikte, kütle spektrometrisi görüntüleme (MSI), mikron düzeyinde1'de doku dilimlerini tarayarak ve analiz ederek büyük miktarda veri sağlayabilir ve bileşiklerin uzamsal dağılım bilgilerini sağlayabilir. MSI, numune yüzeyinden desorpsiyon ve iyonizasyon için analitler kullanır, ardından ortaya çıkan buhar fazı iyonlarının kütle analizi ve bilgiyi entegre etmek ve belirli bir iyon bolluğunu kaydeden iki boyutlu bir görüntü çizmek için görüntüleme yazılımının uygulanması takip eder. Bu teknoloji, ilaçların karakteristik dağılımını ve bunların indüklediği metabolitleri hedef doku ve organlarda tespit ederek hem eksojen hem de endojen molekülleri belirleyebilir 2,3,4,5.
Son yıllarda çeşitli görüntüleme MS modaliteleri geliştirilmiştir; bunların arasında en belirgin olanları desorpsiyon elektrosprey iyonizasyon bazlı MSI (DESI-MSI), matris yardımlı lazer desorpsiyon/iyonizasyon (MALDI) ve ikincil iyon kütle spektrometrisidir (SIMS)6. DESI-MSI, atmosferik çalışması, yüksek verimi ve daha yüksek doğruluğu nedeniyle biyolojik araştırmalarda sıklıkla kullanılır7. MALDI, gentamisin için potansiyel bir nefrotoksik biyobelirteç olarak bir transtiretin fragmanını tanımlamak ve farelerin beyinlerinde 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridin yönetiminden sonra nörotoksik metabolit 1-metil-4-fenilpiridinyumun dağılımını analiz etmek için uygulanmıştır 8,9. MALDI ve DESI, dozlanmış tavşanların böbreğinde ilaca bağlı kristal benzeri yapıların bileşimini belirlemek için kullanılmıştır; Bu yapılar esas olarak ilacın10'unun demetilasyonu ve / veya oksidasyonu nedeniyle oluşan metabolitlerden oluşur. Ek olarak, MSI, hedef organlarda ilaç toksisitesinin metabolik dağılımının lokalizasyonunda uygulanmaktadır. Bununla birlikte, bitki dokusundaki hücreler değişir ve hayvanlardan farklıdır ve özel bölümleme prosedürleri gerektirir.
Bitkilerde, MALDI görüntüleme kullanılarak, şimdiye kadar, buğday (Triticum aestivum) sapı, soya fasulyesi (Glycine max), pirinç (Oryza sativa) tohumları, Arabidopsis thaliana çiçekleri ve kökleri ile arpa (Hordeum vulgare) tohumlarındaki farklı bileşiklerin dağılımı analiz edilmiştir 11,12,13,14,15,16,17,18 . Son zamanlarda yapılan çalışmalar, DESI-MSI'nin doğal ilaçların ve ürünlerin metabolit analizinde, özellikle Ginkgo biloba, Fuzi ve Artemisia annua L 19,20,21 gibi TCM'lerde ortaya çıktığını bildirmiştir. Bu çalışmalarda, bitki materyali örneklerinin hazırlanması için protokoller farklıdır ve bazıları dondurucu bir mikrotom gibi daha karmaşık ekipmanlar gerektirir. DESI-MSI, tespit edilen numunenin yüzey düzgünlüğü için katı gereksinimlere sahiptir. Bir hayvanın organını veya dokusunu analiz ederken, numune genellikle kriyo-kesit22 ile yapılır. Bununla birlikte, kriyo-kesitleme prosedürü karmaşık ve daha pahalıdır ve yaygın olarak kullanılan yapışkan optimal kesme sıcaklığı (OCT) yöntemi, görüntüleme sırasında güçlü bir sinyale sahiptir. Ek olarak, TCM'nin tıbbi dokuları değişir; Örneğin, Çince'de Danshen olarak bilinen Salvia miltiorrhiza'nın kökü tıbbi olarak kullanılırken, Zisu'da (Perilla frutescens) yaprak23,24 kullanılır. Bu nedenle, TCM için metabolit analizinde DESI kullanımını teşvik etmek için numune hazırlama prosedürlerinin iyileştirilmesi gerekmektedir.
Çok yıllık bir bitki ve yaygın olarak kullanılan bir TCM olarak, S. miltiorrhiza başlangıçta en eski tıp monografisinde, Shennong'un Materia Medica'nın Klasiği'nde (Çince'de Shennong Bencao Jing olarak bilinir) kaydedildi. Bu çalışmada, kesitleme ve DESI görüntüleme prosedürlerini optimize ettik ve S. miltiorrhiza'nın dokularındaki bileşiklerin dağılımını tanımlamak ve kategorize etmek için daha uygun maliyetli bir yöntem geliştirdik. Bu yöntem aynı zamanda kuru dokularla ilişkili dezavantajların üstesinden gelebilir - genellikle azot darbesi altında kolayca kırılırlar - ve TCM'nin gelişimini teşvik eder. Çalışma, araştırma ile ilgili teknolojiler için TCM / etnik tıbbın standardizasyonunu teşvik edecektir.

<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

Geleneksel Çin tıbbının tıbbi kullanımı esas olarak ikincil metabolitlerinden kaynaklanmaktadır. Bu metabolitlerin dağılımının görselleştirilmesi, bitki biliminde çok önemli bir konu haline gelmiştir. Kütle spektrometresi görüntüleme, büyük miktarda veri çıkarabilir ve doku dilimlerini analiz ederek bunlar hakkında mekansal dağılım bilgileri sağlayabilir. Yüksek verim ve daha yüksek doğruluk avantajıyla, desorpsiyon elektrosprey iyonizasyon kütle spektrometrisi görüntüleme (DESI-MSI) genellikle biyolojik araştırmalarda ve geleneksel Çin tıbbı çalışmalarında kullanılır. Bununla birlikte, bu araştırmada kullanılan prosedürler karmaşıktır ve uygun değildir. Bu çalışmada, kesitleme ve DESI görüntüleme prosedürlerini optimize ettik ve geleneksel Çin ilaçlarına özel olarak odaklanarak metabolitlerin dağılımını tanımlamak ve bu bileşikleri bitki dokularında kategorize etmek için daha uygun maliyetli bir yöntem geliştirdik. Çalışma, DESI'nin metabolit analizinde ve geleneksel Çin tıbbı / etnik tıbbının araştırmayla ilgili teknolojiler için standardizasyonunda kullanılmasını teşvik edecektir.

Bu protokol, bitki örneklerinde bileşiklerin tanımlanmasına ve dağıtılmasına yol açabilir. Belirli bir m / z'nin MS görüntüsünde, her bir pikselin rengi, m / z'nin göreceli yoğunluğunu temsil eder, böylece numune boyunca metabolit iyonunun doğal dağılımı ve bolluğu ile ilişkilendirilebilir. Kimyasalın toplama pozisyonundaki bolluğu ne kadar yüksek olursa, renk o kadar parlak olur. Resimdeki çubuk (Şekil 4A-D) renklerin gradyanın...

Watch this Scientific Journal Video about Visualization of Metabolites Identified in the Spatial Metabolome of Traditional Chinese Medicine Using DESI-MSI at JoVE.com

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

Bu çalışmada, bitkilerden DESI-MSI örnekleri hazırlamak için bir dizi yöntem sunulmuş ve DESI montaj kurulumu, MSI veri toplama ve işleme prosedürü ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Bu protokol, bitkilerde uzamsal metabolom bilgisi elde etmek için çeşitli koşullarda uygulanabilir.

Geleneksel Çin Tıbbının Mekansal Metabolomunda Tanımlanan Metabolitlerin DESI-MSI Kullanılarak Görselleştirilmesi

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

Bu makalede temel olarak DESI-MSI kullanarak bitki örneklerinin hazırlanması ve görüntülenmesi için uygun maliyetli bir yöntem açıklanmaktadır ve azot üflendiğinde kolayca kırılabilen kuru dokularla ilişkili dezavantajların üstesinden gelebilir. Kök, kriyostat mikrotomu üzerinde kriyokesime tabi tutulurken, yaprak pahalı makine gerektiren veya sinyal yoğunluğunu kaybeden baskı ile hazırlandı. Yöntemimiz bu sınırlamaların üstesinden gelebilir.Bu yöntem, abiyotik ve biyotik stres altındaki bitkilerde toksik maddelerin dağılımı ve hareketi gibi bitkilerin mekansal metabolomiğinde kullanılabilir. Başlamak için, iki yaşındaki bir salvia miltiorrhiza bitkisinden temizlenmiş kökleri ve yaprakları alın ve doğrudan yaklaşık üç ila beş milimetrelik bir kesit kalınlığında dilimleyin. Ardından, numuneyi çift taraflı bant kullanarak bir yapışma mikroskobu cam slaydına yapıştırın.Numunenin üzerine başka bir mikroskop cam sürgüsü yerleştirin ve bunları sandviç gibi bir sızdırmazlık filmi ile sarın. Daha sonra, sandviç numunesini eksi 80 santigrat derecede en az dört saat dondurun, ardından eksi 75 ila eksi 82 santigrat derecede sıkışmış sıcaklık ve 2,5 ila 3,7 paskal'da vakum göstergesi ile iki saat boyunca bir hava vakumuna maruz bırakın. Analiz için, numuneleri soğuk hava deposundan çıkardıktan sonra, numuneyi matris uygulamasına tabi tutmadan önce numune yüzeyinde yoğuşmayı önlemek için bir kurutucuda oda sıcaklığına getirin.Cihazların dedektör kurulumunu ve kütle kalibrasyonunu elektrosprey iyonizasyonunda veya ESI modunda uygulayın. Su asetonitrilinde lösin ve sefalin kullanarak bire bir oranında dedektör kurulumu yapın ve sodyum format ve su izopropanolü ile bire bir oranında kütle kalibrasyonu yapın. ESI kaynağını dışarı çıkarın ve DESI ünitesini kütle spektrometresine monte edin.Azot gazı beslemesini DESI ünitesine bağlayın ve gaz basıncını yaklaşık 0,5 megapaskal olarak ayarlayın. Beş mililitrelik bir şırıngayı su metanolünde lösin ve sefalin ve formik asit ile bir ila dokuz oranında doldurun ve numunedeki kimyasalların iyonizasyonu için çözücü sağlamak üzere şırıngayı yüksek performanslı şırınga pompasına takın. Daha sonra, şırıngaya ve DESI püskürtücüye solvent sağlayan bir kılcal damar takın.Solvent sağlayan kılcal damar, 75 mikrometre iç çapa ve 375 mikrometre dış çapa sahip standart bir kılcal damardır. Şırınga pompasını çalıştırın ve çözücünün sabit bir akışını ve spreyini elde etmek için demleme hızını dakikada iki mikrolitreye ayarlayın. Azot gazı valfini kapatın ve yaklaşık 15 saniye sonra açın.Küçük bir damla çözücü sahneye üflenir ve çözücü akışı sabit bir durumdaysa sprey görülebilir. Ardından, püskürtücünün konumunu püskürtme açısı, XYZ ekseni, çıkıntı ve yükseklik açısından ayarlayın. Hassasiyet modunda yaklaşık bir kat 10 ila beşinci arasında bir sinyal yoğunluğu elde etmek üzere kütle spektrometresi sinyalini optimize etmek için kırmızı ve siyah işaretleyicileri referans olarak kullanın.Püskürtücünün çıkıntısı sinyal yoğunluğunu etkileyen en önemli faktör olduğundan, nitrojen gazı korumasını beş milimetrelik bir anahtar kullanarak değiştirerek çıkıntıyı ayarlayın. Sprey yönü kütle görüntüsünün kalitesini etkiler. Bu nedenle, püskürtücüyü sprey düz olana kadar döndürün.Tüm bu adımlardan sonra, kurulum denemeler için hazırdır ve normalde ilk kurulumdan sonra yaklaşık üç haftalık kullanılabilirlik için kararlıdır. DESI-MS görüntüleme için numune ön işlemine gerek yoktur. Ancak, mümkünse slaytlardaki fazla ortamı çıkarın.Slayttaki örneğin görüntüsünü alın. Herhangi bir safsızlığı önlemek için numunenin yüzeyine dokunmadan, slaytı iki plaka konumuna sahip DESI sahnesindeki plaka konumuna yerleştirin, A ve B.Konuma sığması için standart slaytlar veya tam bir slayt kullanın. Tam bir slayt en fazla dört slayt barındırabilir ve bu nedenle deneyler için çok daha geniş bir alana sahiptir.Yüksek tanımlı toplu görüntü işleme yazılımını açın. Al sekmesinde yeni bir plaka ayarlayın ve doğru plaka konumunu, A veya B'yi ve plaka türünü seçin. Görüntü Seçimi sayfasında, slaydın dört köşesini seçin ve ardından görüntü otomatik olarak doğru yöne ayarlanır.MS parametrelerini ayarlamak için, deneme türünü, yalnızca üst iyonun algılanacağı yaygın olarak kullanılan DESI-MS modu olarak seçin. Ardından, cihaz bir deneyde yalnızca bir polarite kullanabileceğinden polariteyi pozitif veya negatif olarak seçin. Ardından, küçük miktarlarda kimyasallar hakkında daha fazla bilgi edinmek için hassasiyet modunu uygulayın.Ardından, Desen sekmesinde tarama alanını tanımlamak için bir dikdörtgen çizin ve pikselin X ve Y boyutlarını eşit tutarak piksel boyutunu ayarlayın. Tarama hızını piksel boyutunun en fazla beş katına ayarlayın. Projeyi kaydedin ve MS edinme yazılımı için bir çalışma sayfası dışa aktarın.Ardından, çalışma sayfasını MS edinme yazılımına aktarın ve yeni bir örnek liste olarak kaydedin. MS görüntü taramasını başlatmak için Çalıştırmayı Başlat'a basın ve daha fazla çalışma sayfası içe aktarılarak deneme kuyruğuna birden çok görüntü eklenebilir. Numunenin veri dosyasını toplu görüntü işleme yazılımına yükleyin ve DESI görüntü işleme parametrelerini ayarlayın.İç kilit kütlesi için lösin ve sefalin kullanıldığından ve kilit kütlesi deneyin polaritesini tanımlayan tek nokta olduğundan, doğru kilit kütlesini ayarlamak çok önemlidir. Pozitif mod için 556.2772 ve negatif mod için 554.2620 olarak ayarlayın. Hedef kimyasalların bir listesini oluşturmak için, numunenin DESI görüntüsünü görselleştirmek üzere işlenen veri dosyasını yükleyin.Belirli bir kimyasalın göreceli yoğunluğunu referansa almak üzere verileri toplam iyon kromatografisi ile normalleştirmek için Normalleştirme düğmesine tıklayın ve ardından farklı örnekler birbirleriyle karşılaştırılabilir. İlgi çekici bir bölge veya YG çizin ve örnek görüntüde birkaç kopya kopyalayın. Ardından tüm YG'leri seçin ve tüm YG'lerden MS bilgilerini çıkarmak için çok değişkenli analizi dışa aktarın.Kök ve tüm yaprak kesitlerinin kütle spektrometrisi görüntülemesi, seçilen bileşiklerin uzamsal dağılımını gösterir. Her bir pikselin rengi, kütle-yük oranının göreceli yoğunluğunu temsil eder ve bu nedenle numune boyunca metabolit iyonunun doğal dağılımı ve bolluğu ile ilişkilendirilebilir. Hedef bileşiklerin, tanshinone IIA ve rosmarinik asidin dağılımı, kökün farklı bölgelerinde görülebilir.Yaprak bölümlerinde tanshinol A bileşiği tespit edildi Tekrarlanabilirliği amaçlayan bir protokol olarak, en önemli şey, püskürtücünün konumunu çeşitli boyutlarda ayarlayarak sinyal yoğunluğunu optimize etmektir.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

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

Bitkisel Tıbbın Hazırlanması: Er-Xian Kaynatma ve Er-Xian içeren Serum<emIn vivo</emVe<em&gt; In vitro</em&gt; Deneyler

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

An In Vitro Dissolution Determination of Multi-Index Components in Tibetan Medicine Rhodiola Granules

An In Vitro Dissolution Determination of Multi-Index Components in Tibetan Medicine Rhodiola Granules

Tibet Tıbbında Rhodiola Granüllerinde Çok İndeksli Bileşenlerin In Vitro Çözünme Tayini

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

Enema of Traditional Chinese Medicine for Patients with Severe Acute Pancreatitis

Şiddetli Akut Pankreatitli Hastalar için Geleneksel Çin Tıbbı Lavmanı

Severe acute pancreatitis (SAP) is characterized by high mortality rates, numerous complications, and extreme difficulties in treatment. A traditional ...

Network Pharmacology Prediction and Metabolomics Validation of the Mechanism of Fructus Phyllanthi against Hyperlipidemia

Ağ Farmakolojisi Hiperlipidemiye Karşı Fructus Phyllanthi Mekanizmasının Tahmini ve Metabolomik Validasyonu

Hyperlipidemia has become a leading risk factor for cardiovascular diseases and liver injury worldwide. Fructus Phyllanthi (FP) is an effective drug ...

Using Multiple Light Scattering to Examine the Stability of Phyllanthus emblica L. Extracts Obtained with Different Extraction Methods

Using Multiple Light Scattering to Examine the Stability of Phyllanthus emblica L. Extracts Obtained with Different Extraction Methods

Farklı Ekstraksiyon Yöntemleri ile Elde Edilen Phyllanthus emblica L. Ekstraktlarının Stabilitesini İncelemek İçin Çoklu Işık Saçılmasının Kullanılması

The extraction intermediate of traditional Chinese medicine is the key intermediate in the preparation process, and its stability has an important impact ...

Objectification of Tongue Diagnosis in Traditional Medicine, Data Analysis, and Study Application

Geleneksel Tıpta Dil Tanısının Nesnelleştirilmesi, Veri Analizi ve Çalışma Uygulaması

Tongue diagnosis is an essential technique of traditional Chinese medicine (TCM) diagnosis, and the need for objectifying tongue images through image ...

A Traditional Chinese Medicine Characteristic Therapy for Bronchial Asthma: Moxibustion

Bronşiyal Astım için Geleneksel Çin Tıbbı Karakteristik Tedavisi: Yakı

Bronchial asthma is a chronic inflammatory disease of the airway which can lead to symptoms such as recurrent wheezing, shortness of breath, chest ...

Standardized Tuina Protocol for Rat DRG Compression Model

Analgesic Effect of Tuina on Rat Models with Compression of the Dorsal Root Ganglion Pain

Analgesic Effect of Tuina on Rat Models with Compression of the Dorsal Root Ganglion Pain (Video) | JoVE 

Dorsal Kök Ganglion Ağrısının Sıkışması ile Tuina'nın Sıçan Modellerinde Analjezik Etkisi

Neuropathic pain is a prevalent condition that affects 6.9%-10% of the population and results from nerve damage due to various etiologies, such as lumbar ...

Treating Knee Osteoarthritis with Tuina in a Rabbit Model

Tuina Intervention in Rabbit Model of Knee Osteoarthritis

Using a Rabbit Model to Explore the Efficacy of Tuina in Treating Knee Osteoarthritis (Video) | JoVE

Diz Osteoartritinin Tavşan Modelinde Tuina Müdahalesi

Knee osteoarthritis (KOA) is mainly characterized by degenerative changes in the knee joint's cartilage and surrounding soft tissues. The efficacy of ...

Liujunzi Decoction: An Effective Treatment for UC-CRC Prevention

Establishment of Coloproctitis Cancer Model in Mice and Evaluation of Therapeutic Effect of Chinese Medicine

Author Spotlight: Liujunzi Decoction as a Traditional Chinese Treatment for Coloproctitis Cancer

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