ANALYTISK KEMI/MEDICINALKEMI n Figur 4. Samme type prøve og analyse som i figur 3, med et snit fra 1290 µm dybde, men denne gang analyseret med en pixelstørrelse på 50 µm, som giver en højere detaljeringsgrad. Figuren er fra [4]. DESI-MSI studier af transport og metabolisme af lidokain i hud I et andet projekt benyttede vi DESI-MSI til at undersøge transporten af lægemiddel gennem hud. Det har været diskuteret, hvor stor en rolle folliklerne (hårsækkene) i huden spiller for transporten af lægemidler; nogle har argumenteret for, at de udgør en ubetydelig lille del af hudens overflade og derfor ikke spiller nogen rolle, og andre har hævdet, at de er åbne kanaler ned igennem huden. For at undersøge dette tog vi nogle griseører, barberede dem og smurte dem med en 5% lidokainsalve, og lod det trække over 24 timer. Derpå lavede vi frysesnit af vævet, både som tværsnit og som horisontale snit i forskellige dybder. I vores DESI-MSI analyse af vævet så vi målrettet efter m/z 235, hvor vi ville forvente signalet for lidokain, men i dataanalysen blev vi også opmærksomme på en interessant fordeling af et stof ved m/z 251. Nærmere analyse med MS/MS skulle afsløre, at der var tale om 3-OH-lidokain, altså en metabolit af lidokain, som især lå fordelt i fedtvævet i den dybere del af huden. Dette er eksempel på, hvorledes MSI med sine uventede resultater til tider giver svar på spørgsmål, man end ikke har stillet, idet vi på det tidspunkt mest opfattede metabolisme som noget, der primært sker i leveren og ikke noget, vi havde tænkt os at undersøge i hud. Figur 3 viser horisontale snit af hud i forskellig dybde med fordelingen af lidokain angivet med rød og 3-OH-lidokain i grøn. Som det ses, er det for de dybere snit især omkring folliklerne, at lidokain ses, ligesom det er i fedtvævet i de dybere lag, at 3-OH-lidokain detekteres. Billederne i figur 3 er lavet med en detaljeringsgrad på 100 µm, mens et tilsvarende billede lavet med 50 µm detaljeringsgrad for et snit i 1290 µm dybde ses i figur 4. Billederne viser, hvorledes MSI kan finde anvendelse i drugdelivery studier i forskellige vævstyper. Den rumlige opløsning er ikke på niveau med, hvad der kan opnås med f.eks. fluorescensmikroskopi, men billederne er væsentlig mere stofspecifikke og kan laves for stort set alle lægemidler, uanset om de fluorescerer eller ej. Konklusion Vi har her vist eksempler på, hvor MSI med fordel kan finde anvendelse i moderne lægemiddeludvikling. I whole-body studier er der ikke det store behov for høj detaljeringsgrad, men i stedet høj følsomhed, og her viser DESI-MSI i MS/MS modus sig at være særdeles velegnet. I andre studier inden for drug- delivery vil det være ønskeligt at kunne se mindre detaljer i billedet end de ca. 50 µm, som DESI tillader. Til sådanne studier har vi gavn af nyligt anskaffet udstyr til MALDI imaging med en detaljeringsgrad på helt ned til 5 µm i pixelstørrelse kombineret med en fremragende selektivitet i analysen takket være koblingen til et Orbitrap massespektrometer. Med dette udstyr har vi således igangsat studier af drug delivery gennem hud (fra gris og menneske), kindslimhinde (gris) og tarm (rotte). I sådanne studier kan man følge lægemiddelstoffets vej igennem barrieren og se, hvilken betydning formuleringen har for penetrationen af lægemiddelstoffet. I den sammenhæng er det unikt for MSI, at det er muligt at visualisere fordelingen af ikke kun lægemiddelstoffet, men også eventuelle kemiske penetrationsfremmere i formuleringen sammen med biomarkører for de forskellige celletyper i prøven. Tilsammen giver disse informationer et væsentligt bedre billede af vekselvirkningen mellem stofferne og dermed nye muligheder for at optimere formuleringerne i udviklingen af mere effektive lægemidler i fremtiden. Tak Forfatteren ønsker at takke Forskningsrådet for Natur og Univers (FNU), Forskningsrådet for Sundhed og Sygdom (FSS) og Carlsbergfondet for støtte til anskaffelse af hhv. DESI-MSI ionkilden, MALDI-MSI ionkilden og massespektrometrene benyttet i de omtalte studier. E-mail: Christian Janfelt: christian.janfelt@sund.ku.dk Referencer 1. C. Janfelt, J. Thunig, B. Li, S.H. Hansen, Billeddannende masse spektrometri. Dansk Kemi 2012, 93/6-7, 12-14. 2. C. Janfelt, N. Wellner, J. Thunig, H.S. Hansen, S.H. Hansen, Billeddannende massespektrometri til analyse af vævsprøver. Dansk Kemi 2012, 93/8, 20-23. 3. S. Okutan, H.S. Hansen, C. Janfelt, A simplified approach to cryosection ing of mice for whole-body imaging of drugs and metabolites with Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry Imaging. Proteomics 2016, 16, 1634-1641. 4. J . D’Alvise, R. Mortensen, S.H. Hansen, C. Janfelt, Detection of follicular transport of lidocaine and metabolism in adipose tissue in pig ear skin by DESI Mass Spectrometry Imaging. Anal. Bioanal. Chem. 2014, 406, 3735-3742. 5. N . Bjarnholt, B. Li, J. D’Alvise, C. Janfelt, Mass spectrometry imaging of plant metabolites – principles and possibilities. Nat. Prod. Rep. 2014, 31, 818–837. dansk kemi, 98, nr. 6/7, 2017 15
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her