Für den Monat September 2019 geht das "Paper of the Month" der Medizinischen Fakultät der WWU Münster an:

Dr. Marcel Niehaus, Dr. Jens Soltwisch und Prof. Klaus Dreisewerd  aus dem Institut für Hygiene für die Publikation:

Transmission-mode MALDI-2 mass spectrometry imaging of cells and tissues at subcellular resolution
BY: Niehaus, M.; Soltwisch, J.; Belov, M. E.; et al.
NATURE METHODS   Volume: 16 Issue: 9 Pages: 925-+ ; Published SEP 2019

Begründung der Auswahl:

Die Arbeit berichtet von einem bedeutungsvollen technischen Fortschritt bei der Matrix-assistierten Laser-Desorptions-Ionisierungs-Massenspektrometrie, bei der mit Hilfe einer neuartigen Entwicklung einer Ionenquelle eine bis dahin scheinbar nicht mögliche zuverlässige Auflösung im sub-zellulären Bereich bis zu 600 nm ermöglicht wird. Hiermit wird ein Weg zu einer wesentlich präziseren Identifizierung von einzelnen Molekülen bzw. Molekülklassen gebahnt, durch den in vielen Teilgebieten auch für die biomedizinischen Grundlagenwissenschaften wesentliche Erkenntnisse zu erwarten sind.

Zu Hintergrund, Fragestellung und Bedeutung der Publikation:

Zellen sind die Grundbausteine des Lebens. Mit Hilfe von massenspektrometrischen (MS) Verfahren wie der in Münster entwickelten laser-basierten MALDI-MS kann die chemische Zusammensetzung von Zellen und Geweben bestimmt werden. Allerdings reichte bislang die Ortsauflösung und Sensitivität der bildgebenden MALDI-MS nicht aus, um eine echte zelluläre bis subzelluläre Darstellung bei gleichzeitig hoher chemischer Informationstiefe zu erzielen.

MALDI steht für Matrix-unterstütze Laserdesorption/Ionisation. Das Besondere an der von den Forschern entwickelten t-MALDI-2 („t“ für Transmissionsmodus) ist der Einsatz zweier speziell adaptierter Laser, von denen der erste einen besonders kleinen Fokus zum Materialabtrag von nur rund einem tausendstel Millimeter erzeugt, während der zweite die notwendige Signalsteigerung für viele Biomoleküle um bis zu mehreren Größenordnungen bringt – also zum Beispiel für fettlösliche Vitamine wie Vitamin D, Cholesterin oder auch verabreichten Medikamenten.
Die Wissenschaftler demonstrieren die Möglichkeiten ihrer Methode anhand der Darstellung der molekularen Feinstrukturen im Aufbau des Kleinhirns der Maus bei einer Pixelgröße von nur 600 nm und mittels gezüchteter Kulturen von Nierenzellen.

Künftig ist u.a. eine Kopplung der t-MALDI-2-MSI mit etablierten optischen Verfahren wie der Fluoreszenzmikroskopie geplant. Weil die MALDI eine markierungsfreie Technik ist, die bis zu Hunderten verschiedene Biomoleküle simultan detektiert, entstehen so neuartige analytische Werkzeuge für zellbiologische und biomedizinische Fragestellungen.

Background and fundamental question of the publication:

Cells are the basic building blocks of life. By means of mass spectrometry (MS) techniques, such as MALDI-MS, a method developed at Münster University, the chemcial composition of cells and tissues can be determined. However, up to now the spatial resolution and sensitivity of imaging MALDI-MS was not sufficient for achieving a true cellular to sub-cellular visualization while at the same time maintaing a high chemical information depth.

MALDI stands for matrix-assisted laser desorption/ionization. What’s so special about the technology which the researchers have named t-MALDI-2 (with ‘t’ standing for transmission mode) is the use of two specially adapted lasers: one of them generates a particularly small focus of about a thousandth of a millimeter on the material removed, while the other produces the necessary signal enhancement for many biomolecules by up to several magnitudes – for example, for fat-soluble vitamins such as vitamin D, cholesterol or administered medication.
The researchers demonstrate the abilities of their method with the visualization of molecular fine structures in the architecture of mouse brain using a pixel size of only 600 nm and by imaging of grown cultures of kidney cells.

Among other things, a coupling of t-MALDI-2-MSI with established optical methods such as fluorescence microscopy is planned for the future. Because, as a label-free technique, MALDI enables the simultaneous detection of up to hundreds of different biomolecules, this provides novel analytical tools for research in cell biology and biomedicine.

Die bisherigen ausgezeichneten "Papers of the Month" finden Sie HIER.