DEADPOOL - Imagerie de spectrométrie de masse par désorption/ionisation laser à l’eau ambiante

Coordinateur : Isabelle Fournier (Institut national de la santé et de la recherche médicale)
Partenaire : Pierre Tirilly Université de Lille CRIStAL

Équipe : FOX du Groupe Thématique : Image.

Dates : 12/22 - 12/25

Résumé :

Une meilleure compréhension des mécanismes biologiques nécessite la collecte d’informations moléculaires dans leur dimension spatio-temporelle. Les technologies d’imagerie apportent la dimension spatiale, mais seules les technologies d’imagerie in vivo peuvent ajouter la dimension temporelle pour réaliser des études dynamiques. L’imagerie par spectrométrie de masse (MSI) est une imagerie moléculaire non ciblée qui englobe plusieurs modalités (SIMS, MALDI, DESI...) qui ont démontré au cours des 20 dernières années leur potentiel dans divers domaines d’application grâce à l’amélioration de l’instrumentation. Cependant, toutes ces modalités ne peuvent pas être utilisées in vivo. Les sources d’ions fonctionnant sous vide ne sont pas compatibles avec l’utilisation in vivo. Pour permettre l’analyse in vivo par spectrométrie de masse (MS), la spectrométrie de masse à ionisation ambiante (AIMS) doit être envisagée. Parmi les différents AIMS développés, seuls quelques-uns ont été utilisés in vivo jusqu’à l’application chez l’homme, mais pas nécessairement développés en tant que modalité d’imagerie.
Dans ce contexte, DEADPOOL vise à développer une nouvelle modalité de MSI in vivo basée sur la désorption/ionisation laser assistée par eau (WALDI-MS) récemment développée. WALDI est basé sur l’excitation résonante des molécules d’eau endogènes aux tissus biologiques. Sans contact et mini-invasive, elle est bien adaptée à l’imagerie et peut être adaptée au mode d’imagerie. Le projet sera organisé autour de 3 développements pour permettre i) MSI d’échantillons non lat avec une topologie par acquisition à l’aide d’un bras robotique, ii) MSI avec une résolution spatiale suffisamment élevée (50 microns) grâce à l’amélioration de la mise au point laser et iii) le déploiement en réelSolution d’apprentissage avancé pour un résultat rapide. Ces développements seront évalués et validés par une application sur des patients chiens.

Abstrtact

A better understanding of biological mechanisms requires the collection of molecular information in its spatiotemporal dimension. Imaging technologies bring the spatial dimension, but only in vivo imaging ones can add the time dimension to reach dynamic studies. Mass Spectrometry Imaging (MSI) is a molecular imaging which is non-targeted encompassing several modalities (SIMS, MALDI, DESI…) which have demonstrated over the past 20 years their potential in various application fields thanks to improvement of instrumentation. However, not all these modalities can be used in vivo. Ion sources operating under vacuum are not compatible with in vivo. To enable in vivo mass spectrometry (MS) analysis, ambient ionization mass spectrometry (AIMS) must be considered. Among the various AIMS developed only few have so far been used in vivo up to in man application though not necessarily developed into an imaging modality.
In this context, DEADPOOL aims at developing a new modality of in vivo MSI based on the recently developed Water-Assisted Laser Desorption/Ionization (WALDI-MS). WALDI is based on the resonant excitation of water molecules endogenous to the biological tissues. Contactless and mini-invasive, it is well suited for imaging and can be adapted to the imaging mode. The project will be organized around 3 developments to enable i) MSI of non-flat samples with a topology by acquisition using a robotic arm, ii) MSI with a sufficiently high spatial resolution (50 microns) though improvement of the laser focusing and iii) rolling out in real-time advanced learning solution for a quick result. These development’s will be assessed and validated by an application on dog patients.