Entwicklung von Verfahren zur Unterscheidung und örtlichen Darstellung von Glycerophospholipidisomeren in Gewebeschnitten mittels bildgebender Massenspektrometrie

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sven Heiles
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426062756

Die bildgebende Massenspektrometrie (MSI) erlaubt es, eine Vielzahl endogener Verbindungen direkt, markierungsfrei in biologischem Gewebe zu detektieren und deren Verteilungen bildlich darzustellen. Die Darstellung von Glycerophospholipid (GPL)-Verteilungen ist in vielen MSI Studien von besonderem Interesse. Dies liegt an biomedizinischen und diagnostischen Informationen die aus GPL Verteilungsbildern erhalten werden können. Beispielweise können Regionen in Gewebeschnitten histologisch charakterisiert und krankhaftes Gewebe identifiziert werden. Allerdings ist der biochemische Ursprung für die Variation der GPL-Verteilungen häufig ungeklärt. Dies liegt unter anderem daran, dass GPL-Strukturen auch mit den modernsten MSI Verfahren häufig noch nicht eindeutig identifizierbar sind und so nur schwer mit spezifischen metabolischen Prozessen in Verbindung zu bringen sind. Dies erschwert die Deutung der MSI Ergebnisse im Kontext der vorhandenen Gewebestruktur oder des vorliegenden Erkrankungsbildes. Das Ziel des vorgeschlagenen Forschungsprojekts ist daher die Entwicklung von MSI-Methoden mit Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation (MALDI) unter Verwendung des kürzlich eingeführten Konzepts der Paternò-Büchi (PB) reaktiven Matrizen, um auf lokale C=C-Position und sn (sterospecific numerbing)-Isomer-Änderungen von GPLs in Gewebeschnitten zu schließen. In dem hier Projekt werden neue PB-reaktive Matrizen getestet, um bei MALDI-MSI Experimenten die Abdeckung von GPL-Klassen zu verbessern und das Gesamtionensignal zu erhöhen. Dies wird schlussendlich die Deutung der Ergebnisse im biochemischen Kontext erleichtern und die laterale Auflösung von strukturspezifischen MALDI-MSI-Untersuchungen verbessern. Darüber hinaus werden angepasste Fragmentationsverfahren eingesetzt, um eine lokale sn-Isomer-Unterscheidung nach der PB-Derivatisierung von ungesättigten GPLs zu ermöglichen. Zunächst werden neue PB-reaktive MALDI-Matrixmaterialien synthetisiert und die Ergebnisse mit Messungen unter Verwendung von etablierten Matrizen verglichen. Im zweiten Teil des Projekts werden kommerziell erhältliche und neu synthetisierte Matrizen verwendet, um die Verteilung der C=C-Bindungsposition und sn-Isomere von GPLs in Modellgeweben wie Gehirn- und Nierenschnitten von Mäusen zu visualisieren. Um die Fähigkeiten der leistungsstärksten Verbindungen zu demonstrieren, werden GPLs und ihre C=C-Position sowie sn-Isomere in Xenograft-Melanomgewebe (Pirmärtumor und Metastasen) untersucht. Diese Experimente werden in enger Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Dr. Alpaslan Tasdogan (UK Essen), einem Experten für Krebsstoffwechsel, durchgeführt. Dafür wird die Verteilung von GPLs und ihren Isomeren mit entsprechenden räumlichen Verteilungsmustern in Kontrollgeweben verglichen. Ziel ist es erste Hinweise auf den fehlregulierten GPL-Stoffwechsel zu erhalten und mit Enzymen wie Stearyl-CoA-Desaturase, Lysophosphatidylcholin-Acyl-Transferase oder Elongase in Verbindung zu bringen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen