Αφηρημένο

Υψηλής ποιότητας ορώδες καρκίνωμα (HGSC) είναι η πιο κοινή και πιο θανατηφόρα μορφή καρκίνου των ωοθηκών. Ωστόσο, είναι σε μεγάλο βαθμό ασυμπτωματική στα αρχικά της στάδια. Μελετώντας την προέλευση και την πρώιμη εξέλιξη της ασθένειας αυτής είναι συνεπώς ζωτικής σημασίας για τον προσδιορισμό δεικτών για την έγκαιρη ανίχνευση και σκοπούς διαλογής. Tissue-based φασματομετρία μάζας απεικόνισης (MSI) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένα αμερόληπτο τρόπο εξέτασης εντοπισμένες μεταβολές του μεταβολισμού μεταξύ υγιών και καρκινικό ιστό άμεσα, κατά την έναρξη της νόσου. Σε αυτή τη μελέτη, περιγράφουμε MSI αποτελέσματα από

Dicer-ΡΤΕΝ

διπλό knockout (ϋΚΟ) ποντίκια, ένα μοντέλο ποντικού αναπαράγει πιστά την κλινική φύση της ανθρώπινης HGSC. Με τη χρήση μη αρνητικών πινάκων (NMF) για την μη επιβλεπόμενη ανάλυση της εκρόφησης ιονισμού ηλεκτροψεκασμού (DESI) σύνολα δεδομένων, οι περιφέρειες των ιστών διαχωρίζονται με βάση φασματικές συνιστώσες κατά τρόπο αμερόληπτο, με αλλαγές που σχετίζονται με την HGSC τόνισε. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται με συνδυασμό NMF με DESI-MSI αποκάλυψε διάφορες μεταβολικές είδη αυξημένα στον ιστό του όγκου και /ή γύρω κύστη γεμάτο αίμα συμπεριλαμβανομένων κεραμίδια, σφιγγομυελίνες, χολερυθρίνη, θειική χοληστερόλη, και διάφορα λυσοφωσφολιπίδια. Πολλαπλές μεταβολίτες εντοπίστηκαν στο πλαίσιο της μελέτης απεικόνισης ανιχνεύθηκαν επίσης σε αλλαγμένη επίπεδα εντός του ορού σε προηγούμενη μεταβολομική μελέτη του ίδιου μοντέλου ποντικού. Ως workflow παράδειγμα, χαρακτηριστικά που εντοπίζονται στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή ενός μοντέλου oPLS-DA ικανό να διακρίνει μεταξύ DKO ποντίκια με όγκους πρώιμου σταδίου και των ελέγχων με ακρίβεια έως και 88%

Παράθεση:. Paine ΑΟΚ, Kim J, Bennett RV, Parry RM, Γαλατία DA, Wang MD, et al. (2016) Σύνολο αναπαραγωγικού συστήματος Μη-Αρνητική Matrix Παραγοντοποίηση Φασματομετρίας Μάζας Απεικόνιση σε πρώιμο στάδιο καρκίνου των ωοθηκών μοντέλο ποντικού. PLoS ONE 11 (5): e0154837. doi: 10.1371 /journal.pone.0154837

Επιμέλεια: Shengtao Zhou, Δυτική Κίνα Δεύτερο Νοσοκομείο, Πανεπιστήμιο Sichuan, Κίνα

Ελήφθη: 28η Δεκεμβρίου 2015? Αποδεκτές: 20, Απριλίου, 2016? Δημοσιεύθηκε: May 9, 2016

Copyright: © 2016 Paine et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα:. Όλα απεικόνισης αρχεία δεδομένων είναι διαθέσιμα από τη βάση δεδομένων figshare (https://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.3171715.v1)

Χρηματοδότηση:. Καρκίνος των ωοθηκών Ταμείο Έρευνας επιχορήγησης (oCRF) Πρόγραμμα Ανάπτυξης του έργου ( http: //http: //www.ocrf.org) και μια πρόκληση επιχορήγησης από το Ίδρυμα Marsha Rivkin (http: //http: //www.marsharivkin.org). Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

υψηλής ποιότητας ορώδες καρκίνωμα (HGSC), ένα υπότυπο του καρκίνου των ωοθηκών, επίσης γνωστή ως υψηλής ποιότητας ορώδες καρκίνο των ωοθηκών, είναι υπεύθυνη για το 70% όλων των θανάτων από καρκίνο των ωοθηκών και ακόμα η προέλευση και η πρώιμη εξέλιξη αυτής της θανάσιμης νόσος παραμένει ελάχιστα κατανοητή. [1-4] αξιόπιστων δοκιμασιών ελέγχου στην κλινική πράξη είναι διαθέσιμο προς το παρόν, και η ασυμπτωματική πορεία μέσα από πρώιμα στάδια της νόσου κάνουν έγκαιρη ανίχνευση HGSC εξαιρετικά δύσκολη. Κατά συνέπεια, οι περισσότεροι HGSC περιπτώσεις (& gt? 95%), και κατ ‘επέκταση η πλειοψηφία των περιπτώσεων καρκίνου των ωοθηκών, διαγιγνώσκονται σε προχωρημένα στάδια που οδηγούν σε χαμηλά ποσοστά, περίπου επιβίωσης 5 ετών 44,6% για όλες τις περιπτώσεις διαγιγνώσκονται κατά τη διάρκεια του 2004-2010 [1. , 5-7] Ωστόσο, όταν ο καρκίνος διαγνωστεί νωρίς και να περιορίζεται στην πρωτογενή θέση όγκου, το ποσοστό επιβίωσης 5 ετών αυξάνεται σε πάνω από 90%. [8] είναι, επομένως, επιτακτική ανάγκη είναι νωρίς μεθόδων ανίχνευσης που αναπτύχθηκε για την καταπολέμηση των ωοθηκών θνησιμότητα από καρκίνο.

Η αναγνώριση των βιοχημικών αλλαγών εντός των ιστών από έγκαιρης έως τα τέλη του σταδίου HGSC θα μπορούσε να παρέχει ένα μέσο για την επιλογή των δεικτών που θα μπορούσαν να παρακολουθούνται στο αίμα ή στα ούρα για την πρώιμη ανίχνευση και διάγνωση. Μια σημαντική πρόκληση που σχετίζεται με την προσέγγιση αυτή, ωστόσο, είναι η δυσκολία στην εύρεση ασθενείς με καρκίνο των ωοθηκών πρώιμου σταδίου, όπως αρχικά στάδια είναι ασυμπτωματικοί. Πρόσφατα μοντέλα ποντικών του καρκίνου των ωοθηκών, με HGSC καταγωγής στη σάλπιγγα ή των ωοθηκών, παρουσιάζει μια μοναδική ευκαιρία για την αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης. [9-11] Όταν τα δύο κρίσιμα γονίδια υπό όρους απενεργοποιηθεί (

Dicer

Flox /Flox

PTEN

Flox /Flox

Amhr2

cre /+), αυτά διπλό νοκ-άουτ (ϋΚΟ) ποντίκια αναπτύσσουν σάλπιγγα-προήλθε HGSCs, η οποία στη συνέχεια εξαπλώθηκε στην ωοθήκη πριν μεταστατικών ολόκληρη την κοιλιακή κοιλότητα, προκαλώντας ασκίτη και οδηγούν στο θάνατο. [9] Εναλλακτικά, διπλά μεταλλαγμένοι ποντικοί που φέρουν μεταλλαγμένο ρ53 και

ΡΤΕΝ

διαγραφή παράγουν HGSCs ωοθήκη-προήλθε καθώς και μη-HGSCs στην ωοθήκη με φυσιολογική σάλπιγγες. [10] Επιπλέον, τριπλά μεταλλαγμένα ποντίκια, (

p53

LSL-R172H /+

Dicer

Flox /Flox

PTEN

Flox /Flox

Amhr2

cre /+) που περιλαμβάνουν μεταλλαγμένο p53, τα πιο συχνά παρατηρούμενες μεταλλάξεις σε ανθρώπινα HGSC (~ 97%), την ανάπτυξη και σάλπιγγα-προήλθε HGSC με το ίδιο μοτίβο της μετάστασης ως ϋΚΟ ποντίκια. Αν και τα δύο μοντέλα ϋΚΟ και TKO εις διπλούν εξίσου καλά την κλινική φύση της ανθρώπινης HGSC, το μοντέλο ϋΚΟ χαρακτηρίστηκε επίσης στο μοριακό επίπεδο, με ϋΚΟ HGSC εμφανίζουν μοριακή ομοιότητα με την ανθρώπινη HGSC. Ως εκ τούτου, σε αυτή τη μελέτη επιλέχθηκαν ποντίκια ϋΚΟ για περαιτέρω διερεύνηση χρησιμοποιώντας φασματομετρία μάζας με βάση απεικόνισης αναλύσεις.

φασματομετρία μάζας απεικόνισης (MSI), οι φάσματα μάζας καταγράφηκαν σε διακριτά σημεία σε όλη χωρική του δείγματος του ιστού, που οδηγεί σε ένα Datacube με ένα φάσμα μάζης για κάθε (x, y) pixel. Δύο-διαστάσεων ψευδοχρωμάτων εικόνες που χαρτογραφήσει τη χωρική κατανομή των ειδικών αναλυτών που δημιουργούνται από αυτά τα δεδομένα. [12] Δύο καθιερωμένες μεθόδους MSI που έχουν εφαρμοστεί σε μελέτες καρκίνο είναι υποβοηθούμενης από μήτρα λέιζερ εκρόφησης /ιοντισμού (ΜΑΙΟΙ), [ ,,,0],13-18] και εκρόφηση ηλεκτροψεκασμού ιονισμού (DESI). [19-25] Ειδικά για τον καρκίνο των ωοθηκών, αρκετές μελέτες MALDI MSI έχουν δημοσιευθεί με επίκεντρο τόσο ταυτοποίηση βιοδεικτών πρωτεϊνών και πεπτιδίων. [26-29] Μόνο μια έκθεση από τον Liu et al έχει διερευνηθεί ο πιθανός ρόλος των μεταβολιτών χρησιμοποιώντας MSI. [30] σε αυτή τη μελέτη, MALDI πειράματα σε σκηνοθεσία transcriptomic ανάλυση και επικεντρώθηκε ειδικά για την ανίχνευση σουλφατίδια, μια υποκατηγορία των γλυκοσφιγγολιπιδίων. DESI MSI, από την άλλη πλευρά, έχει εφαρμοστεί μόνο στη μελέτη των αλλαγών σε μοριακό επίπεδο που παρατηρήθηκε μεταξύ προ και μετά την ωορρηξία, αλλά όχι στην έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου του βιοδείκτη. [31]

Λόγω της τεράστιας ποσότητα των χημικών πληροφοριών που παράγονται στην MSI, αποσπώντας το πιο βιολογικά σχετικές πληροφορίες που σχετίζονται με ένα συγκεκριμένο συντελεστή δεν μπορεί να είναι απλή, απαιτεί οπτική επιθεώρηση και τη σύγκριση των εκατοντάδες έως και χιλιάδες εικόνες για κάθε πείραμα. Για την απλοποίηση της MSI ανάλυση των δεδομένων, είναι δυνατή η σύγκριση των φασμάτων από πολλαπλές περιοχές ή πολλαπλά δείγματα, χρησιμοποιώντας την περιοχή ενδιαφέροντος (ROI) επιλογή. [32] ROI συγκρίσεις είναι απλή, με μέσο όρο τα φάσματα που λαμβάνονται σε κάθε pixel από μια επιλεγμένη περιοχή, και είναι καλύτερα κατάλληλο για αναλύσεις όπου οι ιστολογικές όρια σαφώς καθορισμένες. Ωστόσο, σε περιπτώσεις όπου η ιστολογική όρια είναι λιγότερο σαφείς ή όταν οι νέες βιολογικές υπόθεση να δημιουργούνται, με το χέρι τον καθορισμό ROI μπορεί να είναι προκλητική. Κατά την έρευνα της εξέλιξης της νόσου σε μεγάλα τμήματα ιστών, για παράδειγμα, χημικούς δείκτες μπορεί να είναι αραιά κατανεμημένα και σε χαμηλή αφθονία, καθιστώντας την ανίχνευσή τους με επιλογή ROI δύσκολη.

Ημι-εποπτεύονται μεθόδους που χρησιμοποιούν αλγόριθμους ομαδοποίησης που εκχωρεί αυτόματα τμηματοποίηση χάρτες σύμφωνα με τα πρότυπα του συν-εντοπισμένη μόρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τέτοια σενάρια. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι εξακολουθούν να χωρίζουν τα δεδομένα σε διακριτά χωρικά τμήματα και απαιτούν από το χρήστη να επιθεωρεί πολλές εικόνες μεμονωμένων ιόντων για να επιβεβαιωθεί ότι ταιριάζουν με το αντίστοιχο τμήμα. [33] Ανεξέλεγκτη μεθόδους που βασίζονται σε στατιστικούς αλγόριθμους ως εκ τούτου προτιμώνται για εξόρυξη δεδομένων των μεγάλων, ετερογενής δείγματα ιστού, που απαιτούν ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση. [34, 35] Τέτοιες αλγόριθμοι έχουν ερευνηθεί για την ανάλυση των συνόλων δεδομένων MSI συμπεριλαμβανομένων ανάλυση Κύριων συνιστωσών (PCA) [36], μέγιστη αυτοσυσχέτισης Παραγοντοποίηση [37], K-Means [38] και Fuzzy C -Means [39] ομαδοποίηση, Πιθανοτική Λανθάνουσα Σημασιολογική Ανάλυση [40], καθώς και μη-αρνητική μήτρα Παραγοντοποίηση (NMF) [41]. Σύγκριση της συσχέτισης Pearson των εικόνων στοιχείο εξόδου κατά αληθινή εικόνες του δείγματος έδειξε ότι από όλες αυτές τις μεθόδους, NMF είχε την υψηλότερη μέση συσχέτιση της εικόνας. [35] Επίσης, λόγω του ενσωματωμένου περιορισμούς μη αρνητικότητας, εικόνες συστατικό NMF είναι εύκολα ερμηνεύονται και ταιριάζει καλύτερα για τα δεδομένα φασματομετρίας μάζας σε σχέση με άλλες πολυμεταβλητών στατιστικών μεθόδων, όπως η PCA. [42, 43]

Εδώ είμαστε συνέχεια σε μεταβολισμική ορό μας μελέτη των

Dicer-PTEN

DKO ποντίκια με μια μελέτη DESI MSI του πλήρους αναπαραγωγικού συστήματος του ίδιου μοντέλου ποντικού. [44] DESI MSI πολυπαραγοντική ανάλυση των δεδομένων πραγματοποιήθηκε με μια νέα έκδοση του omniSpect [45], τώρα σε θέση να χειρίζονται μεγαλύτερο (~ TB) MSI σύνολα δεδομένων. Με το διαχωρισμό των δεδομένων MSI σε πολλαπλά συστατικά NMF μέσω omniSpect, γνωρίσματα που αντιπροσωπεύουν μεταβολομική αλλαγές μεταξύ υγιών και καρκινικών ιστών εύκολα ορατά. Το αντίστοιχο NMF «φάσματα συστατικό» που περιγράφουν αυτές τις εικόνες στη συνέχεια μελετήθηκαν, προσδιορίζοντας χημικά είδη τροποποιηθεί στο μικροπεριβάλλον του όγκου HGSC, αρκετές από τις οποίες είχε επίσης προηγουμένως ανιχνευθούν στο επίπεδο του ορού. [44]

Υλικά και Μέθοδοι

Dicer-PTEN διπλό νοκ-άουτ (Dicer-PTEN DKO) Ποντίκια

Dicer-PTEN

DKO (

Dicer

Flox /Flox

PTEN

Flox /Flox

Amhr2

cre /+) ποντικοί που παράγεται από το ζευγάρωμα τα αρσενικά (

Dicer

Flox /Flox

PTEN

Flox /Flox

Amhr2

cre /+) με τις γυναίκες (

Dicer

Flox /Flox

PTEN

Flox /Flox). Γυναίκα

Dicer

Flox /Flox

PTEN

Flox /Flox (α γονότυπο που δεν φέρουν

Amhr2

cre /+) ποντίκια χρησιμοποιήθηκαν ως ελέγχους. Όλοι οι ποντικοί ελήφθησαν από την αναπαραγωγή in-house στο Baylor College of Medicine και στεγάστηκαν σε ένα ιχθυοτροφείο με ελεγχόμενη θερμοκρασία 21 ° C. Τρέφονταν 5053 ακτινοβοληθεί PicoLab τρωκτικών Διατροφή 20 και είχαν πρόσβαση σε πόσιμο νερό που παρέχεται σε φιάλες.

Dicer

Flox /Flox

PTEN

Flox /Flox

Amhr2

cre + /ϋΚΟ ποντικοί που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη να αναπτύξουν ασκίτη οι όγκοι με μεταστάσεις . Μόλις τα ποντίκια άρχισαν να δείχνουν σημάδια ασκίτη, αυτά παρακολουθούνται καθημερινά. Οι ποντικοί συνιστώνται για ευθανασία όταν ο όγκος ασκίτη ανήλθε στο 10% του σωματικού βάρους του ζώου. Όλα τα ποντίκια που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη (10 στο σύνολο) θυσιάστηκαν πριν από την επίτευξη του ορίου για την ευθανασία μέσω μιας υπερβολικής δόσης εισπνοή διοξειδίου του άνθρακα για την πρόληψη περιττό πόνο και αγωνία, σύμφωνα με το πρωτόκολλο του ζώου (AN716) εγκρίθηκε από την επιτροπή Φροντίδα και Χρήση Θεσμικών ζώων (IACUC) στο Baylor College of Medicine.

Προετοιμασία δείγματος

το σύνολο του αναπαραγωγικού συστήματος του DKO ποντίκια (συμπεριλαμβανομένων μήτρα, σάλπιγγες και ωοθήκες) αποκόπηκαν και καταψύχονται στους -80 ° ΝΤΟ. Το άθικτο εκτομή ιστός εμπεδώθηκε σε ένα υδατικό διάλυμα ζελατίνης (10% β /ο) και καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (5% β /ο) και καταψύχθηκαν στους -80 ° C. Ενσωματωμένα μπλοκ ιστού τοποθετήθηκαν στο θάλαμο του κρυοστάτη CRYOSTAR NX70 (Thermo Scientific Inc., San Jose, CA, USA) για 30 λεπτά και στη συνέχεια τεμαχίστηκαν σε πάχους 20 μm και με το μπλοκ τομών και μπλοκ δειγμάτων διατηρείται στους -20 ° C . Τομές ιστού στερεώθηκαν απόψυξης πάνω σε Superfrost Plus Micro πλακίδια (VWR International LLC., Radnor, ΡΑ, USA) και διατηρήθηκε στους -80 ° C μέχρι να αναλυθούν.

Απορρόφησης ιονισμό ηλεκτροψεκασμού φασματομετρίας μάζας Imaging

DESI-MS εικόνες αποκτήθηκαν χρησιμοποιώντας μια προσαρμοσμένη-χτισμένο πηγή ιόντων αποτελείται από ένα Omni Spray DESI ψεκαστήρα (Prosolia Inc., Indianapolis, IN) ικανό μικρορυθμίσεις χρησιμοποιώντας χειροκίνητη στάδια και πλατφόρμες πολλαπλών αξόνων (Thorlabs, Inc., Newton, NJ). Οι ακόλουθες DESI-MS γεωμετρικά και πειραματικές μεταβλητές βελτιστοποιηθεί για το πείραμα απεικόνισης: ύψος του ψεκαστήρα-tip πάνω από την επιφάνεια (5 mm), προσπίπτουσα γωνία (55 °), απόσταση ψεκαστήρα-tip από την είσοδο MS (15 mm), το ύψος εισόδου παραπάνω επιφάνειας (& lt? 1 mm), με ψεκασμό διαλύτη (μεθανόλη), ρυθμός ροής διαλύτη (5 μL min

-1), εκνέφωση αερίου (άζωτο), νεφοποίηση πίεση αερίου (100 psi), και την τάση ψεκασμού (-5 kV) . Η είσοδος φασματόμετρο μάζας χρησιμοποιήθηκε σχεδιάστηκε ειδικά για την απεικόνιση DESI-MS και προεξέχει 18 εκατοστά από το μπροστινό μέρος του οργάνου, επιτρέποντας την πρόσβαση σε μεγαλύτερες επιφάνειες του δείγματος.

Ενώ η ψεκαστήρα DESI και MS εισόδου διεξήχθησαν σε στάση, το δείγμα που πρόκειται να απεικονιστεί μεταφέρθηκε σε ένα «χτένα» σχήμα οδού, επιτρέποντας τον ψεκαστήρα DESI να ράστερ του ολόκληρη την επιφάνεια του δείγματος σε 2-διαστάσεων χρησιμοποιώντας μία μηχανοκίνητη OptiScan II στάδιο μικροσκόπιο (Προηγούμενη Scientific Inc., Rockland, ΜΑ), που ελέγχεται από ένα πρόγραμμα Labview VI . περιγράφηκε προηγουμένως [19, 45] ταχύτητα η σκηνή είχε οριστεί σε 160 μm s

-1 στο

x

-dimension με ένα βήμα γραμμή των 200 μm στο

y

– διάσταση. φάσματα μάζας αρνητικών ιόντων αποκτήθηκαν σε ένα φασματόμετρο μάζας Exactive Plus Orbitrap (Thermo Scientific, San Jose, CA) σε όλο το εύρος του

m /z

400-1000 στο κέντρο βάρους αναμονής μετά τη βελτιστοποίηση των παρακάτω πειραματικές μεταβλητές: μάζα ψήφισμα (17.500 σε

m /z

200), αυτόματο στόχο ελέγχου κέρδους (1ε

6 ιόντα), microscans ανά σάρωση (2), η τάση s-φακό (75 V), μέγιστος χρόνος έγχυσης (100 ms), και τριχοειδή θερμοκρασία (250 ° C).

Επεξεργασία δεδομένων

το αρχείο δεδομένων MS απεικόνισης ως μια ενιαία, συνεχή απόκτηση, μαζί με Labview χρόνο και αρχεία θέση εξόδου ανέβηκαν στην omniSpect web-based server (https://cs.appstate.edu/omnispect).[45] από τη θέση στάδιο Labview δημιουργείται και πληροφορίες χρονισμού, omniSpect δημιουργεί ένα κύβο εικόνα line-by-line χρησιμοποιώντας φάσματα μάζας που συλλέγονται κατά την πρώτη περνούν κατά μήκος της χτένας σχήμα μονοπάτι. Οι αρχικές φάσματα μάζας με γραμμική πάνω σε ένα πλέγμα κανονικών αποστάσεων κατά μήκος του άξονα x. [46]

Για συλλέγονται τα φάσματα, omniSpect υπολογίζει πρώτα ένα πλήρες προφίλ χρησιμοποιώντας ένα κοινό λογαριθμικά-απόσταση

m /z

κλίμακας για όλες τις σαρώσεις και εφαρμόζοντας ένα μικρό Gaussian παράθυρο γύρω από κάθε κορυφή. Χρησιμοποιήσαμε μια τυπική απόκλιση της

m /z

0.001 και ένα δοχείο-πλάτος

m /z

0,0005 σε

m /z

850 για αυτά τα δεδομένα. Σε γενικές γραμμές, η μείωση του Μπιν πλάτους επιτρέπει η Gaussian κέντρο για να αντιπροσωπεύουν με μεγαλύτερη ακρίβεια το κέντρο βάρους κορυφή του κέντρου δεδομένων (

i

.

e

., Η πειραματική

m /z

αξία) με τις γύρω κάδους που γεμίζεται να φιλοξενήσει μετατοπίσεις μάζας κατά τη διάρκεια του πειράματος. Ως εκ τούτου, η τυπική απόκλιση αντιστοιχεί στην ανεκτή διακύμανση αυτής της μαζικής μετατόπισης και αντιπροσωπεύει το αναμενόμενο εύρος της κορυφής, αν τα δεδομένα που συλλέχθηκαν στη λειτουργία προφίλ. Η ακρίβεια για centroided δεδομένων μπορεί να ρυθμιστεί στην τελευταία έκδοση του omniSpect (https://cs.appstate.edu/omnispect/) με τρεις προκαθορισμένες ρυθμίσεις:

m /z

± 0.1, 0.01, και 0.001. Κατά τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια, η προσέγγιση αυτή δημιουργεί κύβους δεδομένων με πολύ μεγάλες διαστάσεις, αλλά πολύ αραιά δεδομένα. Για παράδειγμα, τα δεδομένα MSI τυπικό ποντίκι παρήγαγε ένα κύβο εικόνα του μεγέθους [805 × 59 × 2556741], η οποία θα απαιτήσει 904 GB, αν αποθηκευτεί ως διπλή τιμές ακρίβειας. Επειδή μόνο 0,06% των στοιχείων είναι μη μηδενικά, χρησιμοποιώντας ένα αραιό αποτελέσματα εκπροσώπηση της μήτρας σε αρχεία που απαιτούν λιγότερα από 2 GB μνήμη.

Λαμβάνοντας υπόψη ένα κύβο δεδομένων MSI, μοντέλα NMF κάθε φασματικής συνιστώσας ως μη αρνητική γραμμικός συνδυασμός των φασμάτων πηγή και κάθε ιόντων εικόνα συστατικό ως μη αρνητική γραμμικός συνδυασμός των εικόνων πηγή. Για παράδειγμα, τα φάσματα πηγή σε ένα δεδομένο δείγμα ιστού θα μπορούσε να αναφέρονται σε διαφορετικά ιόντα συνδυασμούς ή «συστατικά», που παράγεται σε διάφορους τύπους ιστών, το καθένα καταλαμβάνει διαφορετικές αλλά πιθανώς συσχετίστηκαν χωρικές κατανομές. NMF ανακτά τις μη αρνητικές φάσματα συστατικό και χωρικές κατανομές με την ελαχιστοποίηση της διαφοράς μεταξύ του μοντελοποιημένη και των παρατηρούμενων δεδομένων.

Κατ ‘αρχάς, ο κύβος δεδομένων 3-D μετατρέπεται σε μια μήτρα 2-D με vectorizing τις συντεταγμένες pixel σε μια ενιαία διάσταση. Ο χρήστης επιλέγει τον αριθμό των εξαρτημάτων για να εξαγάγετε και NMF τους υπολογίζει. Μεταξύ των πολλών αλγορίθμων για NMF, χρησιμοποιούμε ελαχίστων τετραγώνων (ALS) προσέγγιση Εναλλασσόμενη την ελαχιστοποίηση ο κανόνας Frobenius [47]: όπου V αντιπροσωπεύει τον πίνακα δεδομένων, το W αντιπροσωπεύει τις εικόνες συνιστώσα, και H αντιπροσωπεύει την φάσματα μάζας συστατικού. Κάθε στήλη του W και αντίστοιχη σειρά H αναπαριστά τη χωρική κατανομή και τα φάσματα μάζας από ένα συστατικό, αντίστοιχα. προϊόν τους, WH, αντιπροσωπεύει το γραμμικό συνδυασμό των στοιχείων που προσεγγίζει τα δεδομένα. Ο αλγόριθμος ξεκινά με την προετοιμασία H με θετικές τιμές. Στη συνέχεια, λύνει το W που ελαχιστοποιεί

D

για σταθερές H χρήση του τουλάχιστον λύση πλατείες: όπου # αντιπροσωπεύει την pseudoinverse Moore-Penrose. Τυχόν αρνητικές τιμές σε W αντικαθίσταται με μηδενικά και η διαδικασία επαναλαμβάνεται για H. Συγκεκριμένα,

D

ελαχιστοποιείται για τη νέα τιμή του W:

Και πάλι, οι αρνητικές τιμές αντικαθίστανται με μηδενικά, και η διαδικασία επαναλαμβάνεται, εναλλάξ W και H μέχρι σύγκλιση. Μετά την εκτίμηση, οι συστατικό εικόνες αντιπροσωπεύονται ως 2-διαστάσεων οικόπεδα ψευδοχρωμάτων και τη σχετική αφθονία των ιόντων εντός των φασμάτων ομαλοποιούνται στη βάση-αιχμής σε σύνολο συστατικών NMF. [47]

Ανάλυση Δεδομένων

Μέσα Μαζικής φασματικά χαρακτηριστικά από το τέταρτο συστατικό NMF είχαν διασταυρούμενη αναφορά με την εξάγεται και επιμέλεια λίστα των φασματικών χαρακτηριστικών που λαμβάνονται μετά από ανάλυση UPLC-MS του ορού από 14 πρώιμου σταδίου όγκους ποντικών (ET) DKO και 11 ελέγχους. [ ,,,0],44] UPLC-MS χαρακτηριστικά φασματικής εξήχθησαν από τα δεδομένα χρησιμοποιώντας το λογισμικό MZmine 2.0 [48] και να συμμετέχουν ευθυγράμμιση χρωματογράφημα, κορυφή ταυτοποίηση και την ολοκλήρωση, την εξόρυξη εμβαδόν κορυφής, και εξομάλυνση μετά την επιμέλεια του πίνακα δεδομένων. Επιμέλειας των δεδομένων αποτελείτο από την αφαίρεση των σημάτων που υπήρχαν στα τυφλά δείγματα, το διαλύτη, ή δεν υπήρχαν σε τουλάχιστον 50% των δειγμάτων ορού. Μάζα φασματικά χαρακτηριστικά επικάλυψη μεταξύ του επιλεγμένου στοιχείου NMF και την επιμελημένη λίστα UPLC-MS χρησιμοποιήθηκαν για να δημιουργηθεί ένα πρότυπο δείγμα ταξικών διακρίσεων μέσω ορθογώνια μερική ελαχίστων τετραγώνων διακριτική ανάλυση (oPLS-DA) με τη χρήση MATLAB (MATLAB έκδοση 7.13.0, The MathWorks, Natick, ΜΑ με PLS_Toolbox v.6.71, ιδιοδιάνυσμα Έρευνας, Wenatchee, WA).

Αποτελέσματα

Τέσσερις

Dicer-PTEN

DKO ποντίκια σε ηλικία θυσιάστηκαν 8 μηνών και η άθικτο αναπαραγωγικά όργανα συλλέχθηκαν. Ένας ποντικός εμφανίζεται ένα μεγάλο πρωτοπαθούς όγκου με αίμα γεμάτο κύστη στο τέλος του ενός μητριαίου κέρατος και ένα υγιές ωοθήκη με ένα προ- ή μη καρκινική κύστη στο άλλο μήτρας κέρας (Σχήμα 1Α). Αυτό το δείγμα επιλέχθηκε για ανάλυση MSI όπως υποτέθηκε ότι με την απεικόνιση της υγιούς ωοθήκη, πριν ή μη καρκινική κύστη, και ώριμη όγκου μαζί, η άμεση φασματική συγκρίσεις μπορούν να γίνουν μεταξύ των διαφόρων περιοχών του ιστού. Διαφορετικά φασματικές συνιστώσες ανιχνευθεί, ιδίως εκείνων που βρίσκονται εντός της περιοχής του όγκου /κύστη, θα μπορούσε στη συνέχεια να χαρακτηριστεί και να αξιολογηθούν για βιολογικός ρόλος τους ή ως δυνητικοί δείκτες της νόσου.

(α) φωτογραφία του ένα λεπτό τμήμα ιστού ενός ϋΚΟ ποντίκι αναπαραγωγικό σύστημα απόψυξης τοποθετημένο πάνω σε ένα γυάλινο πλακίδιο. (Β) Ένα ενιαίο συστατικό NMF εικόνα που αντιπροσωπεύει τα δεδομένα λειτουργίας αρνητικών ιόντων DESI-MS για το αναπαραγωγικό σύστημα DKO ποντικιού και (γ) το αντίστοιχο φάσμα NMF. (Δ) Το συνολικό ρεύμα ιόντων (TIC) εικόνα για τα δεδομένα λειτουργίας αρνητικών ιόντων DESI-MS και (ε) η αντίστοιχη TIC φάσμα

Η

Μια λειτουργία αρνητικών ιόντων DESI-MS εικόνα αποκτήθηκε. από 20 μΜ παχύ τμήμα της πλήρους αναπαραγωγικού συστήματος αποκόπηκε από την προαναφερθείσα ποντίκι ϋΚΟ. Το σχήμα 1 δείχνει μια οπτική εικόνα του δείγματος του ιστού μαζί με την εικόνα ψευδοχρωμάτων και αντίστοιχα φάσματα τόσο για το σύνολο chronogram ιόντων (TIC) και ενός συστατικού αποτέλεσμα NMF. Σύγκριση των δύο εικόνες και φάσματα δείχνουν πόσο στενά ο αλγόριθμος ALS μπορεί να προσεγγίσει τους παράγοντες κύβου δεδομένων και ως εκ τούτου, το πόσο καλά NMF αποτελέσματα αντιπροσωπεύουν τα αληθινά στοιχεία. Οι εικόνες που παρουσιάζονται στο Σχήμα 1Β και 1D είναι παρόμοια, αλλά όχι ταυτόσημες, όπως NMF προσεγγίζει κάθε φάσματος σε αυτή την εικόνα ως μια κλίμακα έκδοση ενός φάσματος συστατικών. Περιοχές του στοιχείου εικόνας NMF που δεν ταιριάζουν με το TIC εικόνα δείχνουν αυτές οι περιοχές έχουν φάσματα που διαφέρουν από το φάσμα TIC. Για παράδειγμα, η περιοχή του όγκου /κύστη στα δεξιά δείχνει μεγαλύτερη ένταση στην κλίμακα ψευδών χρωμάτων στην εικόνα TIC αλλά ο μέσος όρος φάσματος για την εν λόγω περιοχή δεν έχει διαμορφωθεί και από το «μέσο» φάσματος για ολόκληρη την εικόνα. Ως εκ τούτου, από τη σύγκριση, η περιοχή /κύστη όγκου εκπροσωπείται με χαμηλότερη σχετική ένταση στην κλίμακα ψευδών χρωμάτων στην ενός συστατικού NMF εικόνα. Ωστόσο, τα φάσματα στο σχήμα 1C και 1 Ε είναι σχεδόν ταυτόσημα με λίστες κορυφή και τη σχετική αφθονία συντηρημένες. Σταδιακά την κατάτμηση των δεδομένων σε δύο ή περισσότερα συστατικά που χρησιμοποιούν NMF επομένως θα μπορούσε να προσφέρει ουσιαστικά αποτελέσματα όσον αφορά βιολογικές διαφορές που σχετίζονται με την εξέλιξη της νόσου με την αποκάλυψη αυτών των φασματικών διαφορών. Προσδιορισμό του βέλτιστου αριθμού των συνιστωσών NMF, έτσι ώστε να μοντελοποιήσει αληθινή βιολογική διακύμανση ενώ απορρίπτει τον ανεπιθύμητο θόρυβο, τεχνική παραλλαγή, και έργα τέχνης είναι επομένως κεντρικής σημασίας για την κατανόηση του επιπέδου των χρήσιμων πληροφοριών που περιέχονται σε αυτά τα δεδομένα.

Σχήμα 2Α και 2Γ δείχνουν τα αποτελέσματα από τη διάσπαση του κύβου δεδομένων σε δύο συστατικά NMF. Η εικόνα στο σχήμα 2Α μοιάζει με αυτή του Σχ 1Β με τη βασική κορυφή σε

m /z 885.5436

κυριαρχούν τα αντίστοιχα φάσματα για δύο εικόνες. Η ακριβής μάζα αυτής της κορυφής δείχνει ότι αντιστοιχεί στο [ΜΗ]

– ιόντων φωσφατιδυλοϊνοσιτόλης (PI) με 38 στο σύνολο ανθράκων και 4 συνολικά διπλούς δεσμούς στις ακυλο αλυσίδες (theo [ΜΗ]

-?.

m /z

885.5499). Αυτό το είδος των λιπιδίων είναι ένα από τα πιο άφθονα όξινων ειδών λιπιδίου υπάρχει σε κυτταρικές μεμβράνες των θηλαστικών και είναι συνήθως ανιχνεύεται κατά την εκτέλεση MSI των ιστών των θηλαστικών. [49] Η πιο αξιοσημείωτη διαφορά μεταξύ Σχήματα 2Α και 1Β είναι η μειωμένη ένταση σήματος σε σχήμα 2Α εντός της περιοχή /κύστη όγκου. Το σχήμα 2Γ δείχνει το δεύτερο συστατικό NMF και αποκαλύπτει μια έντονη αντίθεση με το πρώτο συστατικό NMF, με αύξηση της έντασης του σήματος στην περιοχή του όγκου /κύστη και μειωμένη εντάσεις στην περιοχή της υγιούς ωοθήκη. Σχήμα 2D αναπαριστά το αντίστοιχο φάσμα για την εικόνα στο Σχ 2C, αποκαλύπτοντας τα είδη που συμβάλλουν στην αύξηση της έντασης του σήματος στην περιοχή του όγκου /κύστη. Τρία κύρια είδη παρατηρήθηκαν στο σχήμα 2D σε

m /z

572.483, 682.589 και 684.595. Για τα είδη σε

m /z

572.483 και 684.595, ένας Μ + 2 αιχμή παρατηρήθηκε σε μία σχετική αναλογία αφθονίας του 3: 1, γεγονός που υποδηλώνει την παρουσία ενός ατόμου χλωρίου εντός κάθε είδους. Για

m /z

682.589, το σήμα Μ + 2 συμπίπτει με τα είδη στο

m /z

684.595. Τα είδη σε

m /z

684.595 έχει μια σχετική αφθονία πολύ υψηλότερο από αυτό που αναμενόταν για το

37Cl ισότοπο του

m /z

682.589. Ως εκ τούτου, τα ιόντα σε

m /z

684.595 αποδοθεί σε ένα ξεχωριστό χημικό είδος με την πιθανή συνεισφορά από ένα

37Cl ισότοπο. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτές οι τρεις ιόντα ανιχνεύθηκαν επίσης σε μια μελέτη που διερεύνησε κυτταρικά εκχυλίσματα λιπιδίων από ποντικού κυτταρικές γραμμές όγκου με ESI-MS και πιστοποιήθηκαν ως το [Μ + Cl]

– ιόντα του C16, C24: 1, και C24: 0 ceramides (theo.

m /z

572.4815,

m /z

682.5911, και

m /z

684.6067, αντίστοιχα). [50] Αύξηση των τριών αυτών μεταβολιτών έχουν αναφερθεί ότι εμπλέκονται σε προκαλούμενη από όγκο δενδριτικών κυττάρων απόπτωσης από τα κάτω ρύθμιση της φωσφοϊνοσιτιδίου-3-κινάσης (ΡΙ3Κ) οδό. [50] με την απελευθέρωση αυτών των ενώσεων ανοσοκατασταλτική σηματοδότησης, ο όγκος δημιουργεί ένα ευνοϊκό μικροπεριβάλλον σύμφωνα με την οποία μπορεί να διαφύγει του ξενιστή ανοσολογική απάντηση και να πολλαπλασιασθούν. [51]

Οι εικόνες που προκύπτουν NMF συστατικό (α) και (γ), και τα αντίστοιχα φάσματα (β) και (δ) από τη διάσπαση της απόκτησης λειτουργίας αρνητικών ιόντων DESI-MS σε δύο συστατικά NMF. (Ε) Η TIC εικόνα από το ίδιο σύνολο δεδομένων που δείχνει την περιοχή ενδιαφέροντος (ROI) επιλέγονται με το χέρι για τον όγκο πρώιμου σταδίου και περιοχές κύστη γεμάτο αίμα (κόκκινο οβάλ) και (στ) το αντίστοιχο μέσο όρο του φάσματος από το ROI. (Ζ) Η TIC εικόνα που δείχνει την περιοχή ενδιαφέροντος (ROI) που έχουν επιλεγεί για τη θέση σε πρώιμο στάδιο του όγκου μόνο (κόκκινο οβάλ) και (στ) το αντίστοιχο μέσο όρο του φάσματος από το ROI.

Η

περιοχή ενδιαφέροντος (ROI) φάσματα από το συνδυασμό του όγκου σε πρώιμο στάδιο και την περιοχή κύστη γεμάτο αίμα (Σχήμα 2Ε) και του πρώιμου σταδίου του όγκου από μόνη της (Σχήμα 2G) έχουν εξαχθεί από τον κύβο δεδομένων, χρησιμοποιώντας μια δέσμη ενεργειών MATLAB για σύγκριση με την αντίστοιχη NMF συνιστώσα εικόνας. Επιλέγοντας χειροκίνητα μια απόδοση της επένδυσης για μια συγκεκριμένη περιοχή ιστού, ένα μέσο όρο φάσμα δημιουργείται από τα φάσματα για κάθε pixel μέσα στην επιλεγμένη περιοχή. Το δεύτερο φάσμα NMF συστατικό (Εικ 2Δ) και το φάσμα ROI (Εικ 2F) μοιράζονται υψηλό βαθμό ομοιότητας, με όλα τα μεγάλα ιόντα ανιχνεύονται στο φάσμα ROI επίσης παρούσα στο φάσμα συστατικό NMF, αν και με μικρές διαφορές σε σχέση αφθονίες . Οι σημαντικές διαφορές που παρατηρούνται μεταξύ Εικ 2δ και 2στ προκύψουν λόγω NMF δίνοντας μεγαλύτερη έμφαση σε συνδυασμούς των ειδών ανιχνεύεται με υψηλότερο βαθμό μεταβλητότητας από άλλες περιοχές της εικόνας. Για να επιβεβαιωθεί ότι οι κύριες κορυφές που προσδιορίζονται στο Σχ 2D και 2F είναι πράγματι στην περιοχή του όγκου και δεν είναι απλά συνδέονται με τις βιολογικές διαφορές μεταξύ του αίματος και των στερεών ιστών, ένα φάσμα ROI του όγκου πρώιμου σταδίου χωρίς την κύστη γεμάτο αίμα είναι φαίνεται στο Σχ 2Η. Το αντίστοιχο φάσμα ROI περιέχει όλες τις κορυφές του παρόντος πάνω από 5% σχετική αφθονία στο σχήμα 2D. Ωστόσο, στο σχήμα 2Η αυτές οι ίδιες κορυφές βρίσκονται σε πολύ χαμηλότερες σε σχέση με αφθονίες λόγω των εξαιρετικά πλούσια λιπίδια μεμβράνης,

i

e

, PI.. (38: 4) στο

m /z

885,54. Η μέθοδος ROI παρέχει μια πιο ακριβή αναπαράσταση των όλων των ειδών που υπάρχουν στην επιλεγμένη περιοχή? Ωστόσο, μπορεί να απομονώσει NMF είδη που διακρίνουν μεταξύ των περιφερειών, πιθανώς βοηθώντας στην ανακάλυψη των ειδών με σχετικά χαμηλές αφθονίες που ενδέχεται να μεταβληθούν. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι ζωτικής σημασίας στην προσπάθεια να προσδιορίσει την εξέλιξη της νόσου μέσω του ιστού χωρίς εποπτευόμενο παρέμβαση του χρήστη να καθορίσει τα όρια ανάμεσα στον προσβεβλημένο και τον υγιή ιστό.

Η διαίρεση του συνόλου δεδομένων σε τρεις, τέσσερις και πέντε συστατικά NMF (S1 και S2 σχήματα, και Σχήμα 3, αντίστοιχα) διαχωρίζει προοδευτικά τα σήματα που σαφώς συνδέεται με την περιοχή του όγκου /κύστη από το υπόλοιπο του υγιούς ιστού. Αυτό που προκύπτει είναι μια εικόνα που αντιπροσωπεύει κυρίως την υγιή ωοθήκη, μία ή περισσότερες εικόνες (ανάλογα με τον αριθμό των εξαρτημάτων που επιλέγεται) εμφανίζουν διαφορετικές κατανομές ιόντων σε όλη τη μήτρα και υγιή ωοθήκης, και μια εικόνα που δείχνει αυξημένη ειδών στην περιοχή του όγκου /κύστη. Τα φάσματα που αντιστοιχεί στην υγιή ωοθήκη συνιστώσα εικόνας (Εικ 3C) που δρα ως ψευδο-δείγμα ελέγχου μας για αυτό το πείραμα κυριαρχείται από το ιόν σε

m /z 885.5436

με όλα τα άλλα ιόντα παρατηρήθηκαν σε σχετική αφθονία 5% ή λιγότερο. Η προοδευτική NMF παραγοντοποίηση των σημάτων που συμβάλλουν στην μήτρα (σχήμα 3Α, 3Ε και 3I) δείχνουν μια χαμηλότερη σχετική αφθονία του ιόντος σε

m /z 885.5436

από το Σχ 3C. Επιπλέον, η μεγαλύτερη σχετική συνεισφορά από άλλα ιόντα σε αυτά τα φάσματα παρατηρείται, ιδίως στις λιπιδική περιοχή μεταξύ

m /z

600-1000 από πιθανές φωσφατιδυλαιθανολαμίνες (ΡΕ?

m /z

716.5247, 722.5070, 746.5053, 766.5324 και 794.5395), φωσφατιδυλσερίνες (PS?

m /z

788.5369, 810.5229, 834.5229), φωσφατιδυλογλυκερόλες (PG?

m /z

747,5108), και φωσφατιδυλινοσιτόλες (PI?

m /z

833.5120, 857.5111, 909.5489). [49]

η

Από τις πέντε εικόνες συστατικό NMF, Σχήμα 3Α παρουσιάζει την υψηλότερη ένταση στην περιοχή του όγκου. Ωστόσο, σχήμα 3Α δείχνει επίσης μία σχετικά υψηλή συσχέτιση με τα φάσματα συστατικό NMF (Σχήμα 3Β) σε όλη την πλειοψηφία του τμήματος ιστού. Παρά το γεγονός ότι οι κορυφές στην Εικόνα 3Β αυξημένα στην περιοχή του όγκου, δεν είναι κατ ‘ανάγκη ιδανικό βιοδείκτες για τη διαφοροποίηση μεταξύ όγκου και υγιείς ιστούς. Αυτό υποστηρίζεται από την πλειονότητα των κορυφών που προσδιορίζονται στο Σχ 3Β είναι κοινές λιπίδια κυτταρικής μεμβράνης θηλαστικών που είναι γνωστό ότι είναι αυξημένα λόγω της αυξημένης ρυθμό σύνθεσης των λιπιδίων σε καρκινικούς ιστούς. [52] Αντίθετα, το Σχ 3G δείχνει μία πολύ μεγαλύτερη σχετική διαφορά μεταξύ του όγκου /περιοχή κύστη και το υπόλοιπο του τμήματος του ιστού. Είναι αλήθεια ότι οι υψηλότερες εντάσεις και η πλειοψηφία από τις πιο έντονες εικονοστοιχεία που παρατηρείται στην κύστη, αλλά εξακολουθεί να υπάρχει σημαντικός αριθμός των εικονοστοιχείων με αυξημένη ένταση στην περιοχή του όγκου. Καθώς η εικόνα συστατικό σε σχήμα 3G δείχνει σχεδόν αποκλειστικά την περιοχή του όγκου /κύστη με ελάχιστες εισφορές από άλλες περιοχές ιστού, αυτό το συστατικό θα πρέπει να είναι ιδιαίτερα αντιπροσωπευτικό των μεταβολικών αλλαγών στο μικροπεριβάλλον του όγκου. Τα υπόλοιπα τρία συστατικά NMF περιγράψει πιθανώς μη-καρκινικές περιοχές του ιστού (

i

.

e

., Υγιή ωοθηκών και την πλειοψηφία της μήτρας). Ως εκ τούτου, το στοιχείο της εικόνας στο σχήμα 3G αναμένεται να περιέχει ελάχιστες εισφορές από τα χημικά είδη που δεν αφορούν ειδικά την βιολογία του καρκίνου, με την αντίστοιχη φάσμα φαίνεται στο σχήμα 3Η.

Η απόδοση των NMF ως μια ανεξέλεγκτη αλγόριθμο κατάτμησης εφαρμόζεται σε δεδομένων MSI εκτιμήθηκε από τη σύγκριση με ένα πιο τυπικό αλγόριθμο ομαδοποίησης, όπως η K-Means clustering. Οι K-Means αποτελέσματα από την τμηματοποίηση του συνόλου δεδομένων MSI σε

k

= 5 συστάδες φαίνεται στο S3 Εικ. Τέσσερα από τα πέντε K-Means συμπλέγματα ήταν χωρικά και φασματικά πολύ παρόμοια με τα αποτελέσματα που παρατηρήθηκαν σε NMF σχήμα 3, με το αίμα γεμάτο κύστη, υγιή ωοθήκη, και υπόλοιπος ιστός all κατακερματισμένη σε χωριστές ομάδες. Για την ανάλυση K-Means, μία από τις συστάδες περιείχαν μεγάλες συνεισφορές από το σήμα χημική φόντο και, συνεπώς, ότι σύμπλεγμα συσχετίζεται χωρικά με την περιοχή έξω από το βιολογικό ιστό. Κατάτμηση της περιοχής αυτής υποβάθρου δεν παρατηρήθηκε εντός των αποτελεσμάτων NMF, αντί η μήτρα διαχωρίζεται σε τρία τμήματα (σε σύγκριση με τα δύο με το ομαδοποίησης K-Means). Είναι προφανές ότι NMF είναι πιο κατάλληλο για MSI ανάλυση δεδομένων ως NMF παρέχει ο βαθμός συσχέτισης του κάθε pixel με τη φασματική προσέγγιση ορίζονται για κάθε στοιχείο, ενώ K-Means δίνει μόνο μια δυαδική ένδειξη για κάθε πίξελ συμπερίληψη στη συγκεκριμένη σύμπλεγμα. Έτσι NMF εικόνες παρέχουν μια πιο κατατοπιστική Περιγραφέας δεδομένων MSI από K-Means clustering.

Για να φανεί η επιλεκτική δύναμη του NMF, ιόντα ανιχνεύονται εντός του φάσματος του όγκου σε αφθονία ≥ 5% σε σχέση με την κορυφή βάσης είναι