質量分析イメージングによってホルマリン固定パラフィン埋め込み（FFPE）組織切片を分析するための新しい方法

過去10年間に、質量分析イメージング（MSイメージング）の分野で大きな進歩が遂げられてきました。これは、組織部門の表面から生物学的分子の直接的、高感度、空間的に排他的な検出を目的とした比較的確立されていない技術であり、検体の半定量的分布マップを得た質量スペクトルから再構成できるようにします。バイオマーカーの発見や薬物動態研究など、特に臨床分野での応用には非常に大きな可能性があります。ただし、作業の大部分は凍結組織切片で行われていますが、臨床的に切除された腫瘍サンプルを備えた凍結切片を生成することは一般に非実践的なままです。ここでは、11年前のレトロスペクティブアーカイブを含む、ホルマリン固定パラフィン埋め込み（FFPE）組織セクションからのMSイメージングを可能にした新しいサンプル調製手法を報告します。FFPEセクションは最初に暖房されたキシレンで脱線し、露出した組織表面をナノリタースケール液滴で酵素的に消化して、分析物の局在化を保持しました。その結果、卵巣癌FFPEセクションを使用して、MS/MS分析によって特定されたいくつかのタンパク質に由来するペプチドピークのMS画像を取得することに成功しました。この方法で得られた質量スペクトルの品質は、凍結切片から得られたものと有意な差はありませんでした。これにより、分子バイオマーカーを発見することを目的とした過去の臨床症例の遡及的研究への扉を開きました。

Significant advances have been made in the past decade in the field of mass spectrometry imaging (MS imaging). It is a relatively unestablished technique aimed at direct, high-sensitive and spatially exclusive detection of biological molecules from the surface of tissue sections, so that semi-quantitative distribution map of the analyte can be reconstituted from the mass spectra obtained. There is tremendous potential in its application especially in clinical field, such as biomarker discovery or pharmacokinetic study. However, vast majority of the work has been performed on frozen tissue sections, while it remains generally unpractical to produce frozen sections with clinically resected tumor samples. Here we report our novel sample preparation technique that enabled MS imaging from formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) tissue section, including retrospective archive as old as 11 years. FFPE sections were first dewaxed with pre-warmed xylene, and exposed tissue surface was enzymatically digested in nanoliter scale droplets to retain analyte localization. As a result, we succeeded in obtaining MS images of peptide peaks derived from several proteins, identified by MS/MS analysis, using ovarian cancer FFPE sections. The qualities of mass spectra obtained by this method were not significantly different from those obtained from frozen sections. By this, we opened the door to retrospective study of past clinical cases in aim to discover molecular biomarker.