Достижения масс-спектрометрической визуализации в пространственной метаболомике рака

Масс-спектрометрия (МС) стала одним из основных методов исследования рака. Возможность анализировать различные типы биомолекул в сложных биологических матрицах делает её подходящим инструментом для изучения биохимических изменений, связанных с прогрессированием заболевания. С помощью масс-спектрометрии успешно анализируют различные биологические образцы, в том числе сыворотку крови, мочу, слюну и ткани. Пространственная метаболомика на основе масс-спектрометрической визуализации (MSI) позволяет непосредственно определять распределение метаболитов в тканях и тем самым подробно изучать биохимические изменения, связанные с раком, в конкретных тканевых структурах. В последние годы MSI всё чаще применяют для выявления метаболического перепрограммирования при развитии рака и поиска потенциальных биомаркеров для диагностики. В этом обзоре для неспециалистов изложены основные принципы экспериментов с MSI: основы метода, подготовка образцов, развитие применяемых методов масс-спектрометрии и подходы к анализу данных. Также рассмотрены достижения MSI в исследованиях рака за последние пять лет, включая пространственную липидомику и гликомику, применение трёхмерной и мультимодальной визуализации, а также искусственного интеллекта и машинного обучения в исследованиях рака с использованием MSI. Обсуждается и применение MSI в клинических исследованиях и метаболомике отдельных клеток. Пространственные исследования других низкомолекулярных метаболитов, таких как аминокислоты, полиамины, нуклеотиды и нуклеозиды, в обзор не включены.