Celler är livets grundläggande byggstenar – och, som sådan, de har varit föremål för intensiva studier sedan uppfinningen av det optiska mikroskopet på 1600-talet. Utvecklingen av masspektrometrimetoder (MS) – de som definierar cellers kemiska sammansättning – representerar ytterligare en milstolpe för forskning inom cellbiologi. I senaste numret av tidskriften Naturmetoder , arbetsgruppen ledd av prof. Klaus Dreisewerd och dr. Jens Soltwisch från Institute of Hygiene vid universitetet i Münster presenterar en metod som har förbättrat den rumsliga upplösningen av MALDI-masspektrometri med cirka en tusendels millimeter.

MALDI står för matrisassisterad laserdesorption/jonisering. Det som är så speciellt med tekniken som forskarna har döpt till t-MALDI-2 (med 't' står för transmissionsläge) är användningen av två specialanpassade lasrar:en av dem ger ett särskilt litet fokus på det borttagna materialet, medan den andra producerar den nödvändiga signalförstärkningen för många biomolekyler med upp till flera magnituder - till exempel, för fettlösliga vitaminer som vitamin D, kolesterol eller administrerad medicin. Information om deras exakta fördelning i celler och vävnader kan, bland annat, bidra till att skapa en bättre förståelse för sjukdoms- och inflammationsprocesser och visa nya strategier för att behandla dem.

MALDI MS-metoder definierar arten och sammansättningen av molekyler på basis av deras karakteristiska massa, dvs av deras "molekylvikt". Detta gör det möjligt att ta ett prov som bestrålas av lasern, t.ex. en tunn sektion av vävnad som erhållits från en biopsi – och definierar samtidigt ofta dussintals, till och med hundratals, av olika biomolekyler i en enda mätning. Dock, Hittills var upplösningen som tillhandahålls av masspektrometrisk avbildning långt under den för klassisk optisk mikroskopi. Som ett resultat av introduktionen av den nya t-MALDI-2-tekniken, det har varit möjligt att märkbart minska detta gap

"Den avgörande förbättringen som vår metod erbjuder, i jämförelse med etablerade MALDI-avbildningsmetoder, bygger på kombinationen och utvidgningen av två tekniska metoder som tidigare använts, " förklarar Dr Marcel Niehaus, en av de två huvudförfattarna till studien. "För en sak, i transmissionsgeometrin bestrålar vi våra prover på baksidan. Detta gör det möjligt för oss att placera högkvalitativa mikroskoplinser mycket nära provet, vilket minskar storleken på laserpunkten. Detta skiljer sig från vad som är möjligt, av geometriska skäl, i standardmetoder - där proverna bestrålas från massanalysatorns riktning." i de små områdena av provet som tas bort av lasern, det finns endast en extremt liten mängd material tillgängligt för den efterföljande MS-mätningen. Det andra avgörande steget var därför användningen av en metod (kallad MALDI-2) som forskarna redan introducerade i den vetenskapliga världen 2015 i Vetenskap tidning. Effekten är att den så kallade postjoniseringslasern ger en ökad överföring av de initialt oladdade molekylerna till en jonisk form. Endast om molekylerna har en positiv eller negativ laddning är de synliga för massanalysatorn.

I deras studie, forskarna visar de möjligheter som deras teknik erbjuder, tar de fina strukturerna i lillhjärnan på en mus och använder njurcellskulturer. "Vår metod kan förbättra den framtida förståelsen av många processer i kroppen på molekylär nivå, " säger prof Dreisewerd. "Också, etablerade metoder från optisk mikroskopi – t.ex. fluorescensmikroskopi - skulle kunna slås samman med masspektrometri i ett "multimodalt" instrument, " han lägger till, med sikte på framtiden.