拡散加重HR-MAS NMRによる生検からのスペクトル中の小さな代謝物と脂質の分離：実現可能性調査

高解像度の魔法角スピニング（HR-MAS）NMRは、生検の代謝特性を可能にします。ほとんどの臓器の組織からのHR-MASスペクトルは、代謝物領域が重複する強力な脂質寄与を示し、代謝産物の推定を妨げています。代謝物の定量化と分析は、脂質と小さな代謝物の分離の恩恵を受けるでしょう。一般に、脂質の寄与を減らすために緩和フィルターを使用します。ただし、ほとんどの脂質を排除するために必要な強力な緩和フィルターは、小さな代謝物の信号も減少させます。したがって、私たちの研究の目的は、偏りのない代謝分析のために異なる臓器からスペクトル内の脂質と小代謝産物の寄与を分離するために拡散の違いを採用するために、さまざまな拡散編集技術を調査することでした。したがって、1Dおよび2D拡散測定を実施し、強い拡散重み（DW）で得られた純粋な脂質スペクトルを、小さな代謝物と脂質の両方を含む低DWで得られたものから減算しました。この減算により、筋肉組織からほぼ脂質を含まない小さな代謝物スペクトルが得られました。1D拡散シーケンスとT2-Filterを組み合わせることにより、さらに改善された分離が得られ、減算法がスペクトルから残留脂質を排除しました。異なる臓器の生検で得られた同様の結果は、この方法がさまざまな組織タイプに適用できることを示唆しています。HR-MASスペクトルからの脂質の除去と、結果として生じる小代謝産物の偏りの少ない評価は、代謝結果の解釈における曖昧さを除去する可能性があります。これは、人間の筋肉からの生検に関する再現性研究で実証されています。

High Resolution Magic Angle Spinning (HR-MAS) NMR allows metabolic characterization of biopsies. HR-MAS spectra from tissues of most organs show strong lipid contributions that are overlapping metabolite regions, which hamper metabolite estimation. Metabolite quantification and analysis would benefit from a separation of lipids and small metabolites. Generally, a relaxation filter is used to reduce lipid contributions. However, the strong relaxation filter required to eliminate most of the lipids also reduces the signals for small metabolites. The aim of our study was therefore to investigate different diffusion editing techniques in order to employ diffusion differences for separating lipid and small metabolite contributions in the spectra from different organs for unbiased metabonomic analysis. Thus, 1D and 2D diffusion measurements were performed, and pure lipid spectra that were obtained at strong diffusion weighting (DW) were subtracted from those obtained at low DW, which include both small metabolites and lipids. This subtraction yielded almost lipid free small metabolite spectra from muscle tissue. Further improved separation was obtained by combining a 1D diffusion sequence with a T2-filter, with the subtraction method eliminating residual lipids from the spectra. Similar results obtained for biopsies of different organs suggest that this method is applicable in various tissue types. The elimination of lipids from HR-MAS spectra and the resulting less biased assessment of small metabolites have potential to remove ambiguities in the interpretation of metabonomic results. This is demonstrated in a reproducibility study on biopsies from human muscle.