Mass Spectrometry Imaging of Therapeutics from Animal Models to Three-Dimensional Cell Cultures

Analytical Chemistry

Volumn 87, Issue 19, 2015, Pages 9508-9519

  Liu, Xin ^a   Hummon, Amanda B ^a  

^a UNIVERSITY OF NOTRE DAME   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANIMAL CELL CULTURE; ANIMALS; CELL CULTURE; MASS SPECTROMETRY; SPECTROMETRY;

BIOLOGICAL SAMPLES; HIGH-THROUGHPUT ANALYSIS; LABEL-FREE TECHNIQUES; MASS SPECTROMETRY IMAGING (MSI); MASS-SPECTROMETRY IMAGING; PHARMACEUTICAL SCIENCE; THREE DIMENSIONAL CELL CULTURE; THREE-DIMENSIONAL (3D) CELL CULTURE;

THREE DIMENSIONAL COMPUTER GRAPHICS;

DRUG;

ANIMAL; ANIMAL MODEL; CELL CULTURE TECHNIQUE; HIGH THROUGHPUT SCREENING; MASS SPECTROMETRY; METABOLISM;

ANIMALS; CELL CULTURE TECHNIQUES; HIGH-THROUGHPUT SCREENING ASSAYS; MASS SPECTROMETRY; MODELS, ANIMAL; PHARMACEUTICAL PREPARATIONS;

EID: 84943146477     PISSN: 00032700     EISSN: 15206882     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.analchem.5b00419     Document Type: Article

References (128)

1. Solon, E. G.; Schweitzer, A.; Stoeckli, M.; Prideaux, B. AAPS J. 2010, 12, 11-26
2. Markus, P.; Vernaleken, I.; Roesch, F. J. Med. Chem. 2014, 57, 9232-9258
3. Chu, P. C.; Chai, W. Y.; Hsieh, H. Y.; Wang, J. J.; Wey, S. P.; Huang, C. Y.; Wei, K. C.; Liu, H. L. Biomed. Res. Int. 2013, 627496
4. Panthani, M. G.; Khan, T. A.; Reid, D.; Hellebusch, D. J.; Rasch, M. R.; Maynard, J. A.; Korgel, B. A. Nano Lett. 2013, 13, 4294-4298
5. Solon, E. G. Chem. Res. Toxicol. 2012, 25, 543-555
6. McEwen, A. B.; Henson, C. M.; Wood, S. G. Bioanalysis 2014, 6, 377-391
7. Meikle, S. R.; Beekman, F. J.; Rose, S. E. Drug Discovery Today Technol. 2006, 3 (2) 187-94
8. Chughtai, K.; Heeren, R. M. A. Chem. Rev. 2010, 110, 3237-3277
9. Sun, N.; Walch, A. Histochem. Cell Biol. 2013, 140, 93-104
10. Prideaux, B.; Stoeckli, M. Proteomics 2012, 75, 4999-5013
11. Lietz, C. B.; Gemperline, E.; Li, L. Adv. Drug Delivery Rev. 2013, 65, 1074-1085
12. Greer, T.; Sturm, R.; Li, L. J. Proteomics 2011, 74, 2617
13. Ait-Belkacem, R.; Sellami, L.; Villard, C.; DePauw, E.; Calligaris, D.; Lafitte, D. Trends Biotechnol. 2012, 30, 466-474
14. Weaver, E. M.; Hummon, A. B. Adv. Drug Delivery Rev. 2013, 65, 1039-1055
15. Cornett, D. S.; Reyzer, M. L.; Chaurand, P.; Caprioli, R. M. Nat. Methods 2007, 4, 828
16. Reyzer, M. L.; Caprioli, R. M. Curr. Opin. Chem. Biol. 2007, 11, 29
17. Castellino, S.; Groseclose, M. R.; Wagner, D. Bioanalysis 2011, 3 (21) 2427-2441
18. Norris, J. L.; Caprioli, R. M. Chem. Rev. 2013, 113, 2309-2342
19. Gessel, M. M.; Norris, J. L.; Caprioli, R. M. J. Proteomics 2014, 107, 71-82
20. Troendle, F.; Reddick, C.; Yost, R. A. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1999, 10, 1315
21. Reyzer, M. L.; Hsieh, Y.; Ng, K.; Korfmacher, W. A.; Caprioli, R. M. J. Mass Spectrom. 2003, 38, 1081-1092
22. Hsieh, Y.; Casale, R.; Fukuda, E.; Chen, J. W.; Knemeyer, I.; Wingate, J.; Morrison, R.; Korfmacher, W. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2006, 20, 965-972
23. Signor, L.; Varesio, E.; Staack, R. F.; Starke, V.; Richter, W. F.; Hopfgartner, G. J. Mass Spectrom. 2007, 42, 900-909
24. Khatib-Shahidi, S.; Andersson, M.; Herman, J. L.; Gillespie, T. A.; Caprioli, R. M. Anal. Chem. 2006, 78, 6448
25. Hamm, G.; Bonnel, D.; Legouffe, R.; Pamelard, F.; Delbos, J. M.; Bouzom, F.; Stauber, J. J. Proteomics 2012, 75, 4952
26. Bouslimani, A.; Bec, N.; Glueckmann, M.; Hirtz, C.; Larroque, C. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2010, 24, 415
27. Chen, J.; Hsieh, Y.; Knemeyer, I.; Crossman, L.; Korfmacher, W. A. Drug Metab. Lett. 2008, 2, 1
28. Shahidi-Latham, S. K.; Dutta, S. M.; Prieto-Conaway, M. C.; Rudewicz, P. J. Anal. Chem. 2012, 84, 7158
29. Shimma, S.; Sugiura, Y. Mass Spectrom. 2014, 3, S0029
30. Shariatgorji, M.; Källback, P.; Gustavsson, L.; Schintu, N.; Svenningsson, P.; Goodwin, R. J.; Andren, P. E. Anal. Chem. 2012, 84, 4603-4607
31. Chen, R.; Xu, W. J.; Xiong, C. Q.; Zhou, X. Y.; Xiong, S. X.; Nie, Z. X.; Mao, L. Q.; Chen, Y.; Chang, H. C. Anal. Chem. 2012, 84, 465-469
32. Shroff, R.; Muck, A.; Svatos, A. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2007, 21, 3295-3300
33. Kim, Y. H.; Fujimura, Y.; Hagihara, T.; Sasaki, M.; Yukihira, D.; Nagao, T.; Miura, D.; Yamaguchi, S.; Saito, K.; Tanaka, H.; Wariishi, H.; Yamada, K.; Tachibana, H. Sci. Rep. 2013, 32805
34. Wang, X.; Han, J.; Chou, A.; Yang, J.; Pan, J.; Borchers, C. H. Anal. Chem. 2013, 85, 7566-7573
35. Wang, J.; Qiu, S.; Chen, S.; Xiong, C.; Liu, H.; Wang, J.; Zhang, N.; Hou, J.; He, Q.; Nie, Z. Anal. Chem. 2015, 87, 422-30
36. Tholey, A.; Heinzle, E. Anal. Bioanal. Chem. 2006, 386 (1) 24-37
37. Bonnel, D.; Franck, J.; Mériaux, C.; Salzet, M.; Fournier, I. Anal. Biochem. 2013, 434 (1) 187-198
38. Hayasaka, T.; Goto-Inoue, N.; Zaima, N.; Shrivas, K.; Kashiwagi, Y.; Yamamoto, M.; Nakamoto, M.; Setou, M. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2010, 21, 1446-1454
39. Shrivas, K.; Hayasaka, T.; Sugiura, Y.; Setou, M. Anal. Chem. 2011, 83, 7283-7289
40. Moosi, L.; Spinelli, P.; Zucchetti, M.; Pretto, F.; Carrà, A.; D'Incalci, M.; Giavazzi, R.; Davoli, E. PLoS One 2013, 8 e72532
41. Amendola, V.; Litti, L.; Meneghetti, M. Anal. Chem. 2013, 85 (24) 11747-11754
42. Dong, X.; Cheng, J.; Li, J.; Wang, Y. Anal. Chem. 2010, 82, 6208-6214
43. Kim, Y. K.; Na, H. K.; Kwack, S. J.; Ryoo, S. R.; Lee, Y.; Hong, S.; Hong, S.; Jeong, Y.; Min, D. H. ACS Nano 2011, 5, 4550-4561
44. Lu, M.; Lai, Y.; Chen, G.; Cai, Z. Anal. Chem. 2011, 83, 3161-3169
45. Qian, K.; Zhou, L.; Liu, J.; Yang, J.; Xu, H. Y.; Yu, M. H.; Nouwens, A.; Zou, J.; Monteiro, M. J.; Yu, C. Z. Sci. Rep. 2013, 3, 1415
46. Puolitaival, S. M.; Burnum, K. E.; Cornett, D. S.; Caprioli, R. M. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2008, 19, 882
47. Sugiura, Y.; Shimma, S.; Setou, M. Anal. Chem. 2006, 78, 8227
48. Ferguson, L.; Bradshaw, R.; Wolstenholme, R.; Clench, M.; Francese, S. Anal. Chem. 2011, 83, 5585-5591
49. Shimma, S.; Takashima, Y.; Hashimoto, J.; Yonemori, K.; Tamura, K.; Hamada, A. J. Mass Spectrom. 2013, 48, 1285-1290
50. Zavalin, A.; Yang, J.; Caprioli, R. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2013, 24, 1153-1156
51. Zavalin, A.; Todd, E. M.; Rawhouser, P. D.; Yang, J.; Norris, J. L.; Caprioli, R. M. J. Mass Spectrom. 2012, 47, 1473
52. Qiao, H.; Spicer, V.; Ens, W. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2008, 22, 2779-2790
53. Shariatgorji, M.; Nilsson, A.; Goodwin, R. J. A.; Svenningsson, P.; Schintu, N.; Banka, Z.; Kladni, L.; Hasko, T.; Szabo, A.; Andren, P. E. Anal. Chem. 2012, 84, 7152-7157
54. Rompp, A.; Guenther, S.; Schober, Y.; Schulz, O.; Takats, Z.; Kummer, W.; Spengler, B. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 3834-3838
55. Cornett, D. S.; Frappier, S. L.; Caprioli, R. M. Anal. Chem. 2008, 80, 5648
56. Liu, X.; Ide, J. L.; Norton, I.; Marchionni, M. A.; Ebling, M. C.; Wang, L. Y.; Davis, E.; Sauvageot, C. M.; Kesari, S.; Kellersberger, K. A.; Easterling, M. L.; Santagata, S.; Stuart, D. D.; Alberta, J.; Agar, J. N.; Stiles, C. D.; Agar, N. Y. Sci. Rep. 2013, 3, 2859
57. Trim, P. J.; Henson, C. M.; Avery, J. L.; McEwen, A.; Snel, M. F.; Claude, E.; Marshall, P. S.; West, A.; Princivalle, A. P.; Clench, M. R. Anal. Chem. 2008, 80, 8628
58. Prideaux, B.; Dartois, V.; Staab, D.; Weiner, D. M.; Goh, A.; Via, L. E.; Barry, C. E., III; Stoeckli, M. Anal. Chem. 2011, 83, 2112-2118
59. Hamm, G.; Bonnel, D.; Legouffe, R.; Pamelard, F.; Delbos, J. M.; Bouzom, F.; Stauber, J. J. Proteomics 2012, 75, 4952-4961
60. Groseclose, M. R.; Castellino, S. Anal. Chem. 2013, 85, 10099-10106
61. Alexandrov, T. BMC Bioinf. 2012, 13, S11
62. Nimesh, S.; Mohottalage, S.; Vincent, R.; Kumarathasan, P. Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 11277-11301
63. Bemis, K. D.; Harry, A.; Eberlin, L. S.; Ferreira, C.; van de Ven, S. M.; Mallick, P.; Stolowitz, M.; Vitek, O. Bioinformatics 2015, btv146
64. Weaver, E. M.; Hummon, A. B.; Keithley, R. B. Analytical Methods 2015.
65. Benninghoven, A.; Sichtermann, W. K. Anal. Chem. 1978, 50, 1180-1184
66. Fletcher, J. S.; Vickerman, J. C. Anal. Chem. 2012, 85, 610-639
67. Winograd, N. Anal. Chem. 2005, 77, 142a-149a
68. McDonnell, L. A.; Heeren, R. M. A. Mass Spectrom. Rev. 2007, 26, 606-643
69. Sjovall, P.; Greve, T. M.; Clausen, S. K.; Möller, K.; Eirefelt, S.; Johansson, B.; Nielsen, K. T. Anal. Chem. 2014, 86, 3443-3452
70. Anderton, C. R.; Lou, K.; Weber, P. K.; Hutcheon, I. D.; Kraft, M. L. Biochim. Biophys. Acta 2011, 1808, 307-315
71. Lau, K. H.; Christlieb, M.; Schroder, M.; Sheldon, H.; Harris, A. L.; Grovenor, C. R. M. J. Microsc. 2010, 240, 21-31
72. Legin, A. A.; Schintlmeister, A.; Jakupec, M. A.; Galanski, M.; Lichtscheidl, I.; Wagner, M.; Keppler, B. K. Chem. Sci. 2014, 5, 3135-3143
73. Northen, T. R.; Yanes, O.; Northen, M. T.; Marrinucci, D.; Uritboonthai, W.; Apon, J.; Golledge, S. L.; Nordstrom, A.; Siuzdak, G. Nature 2007, 449, 1033
74. Greving, M. P.; Patti, G. J.; Siuzdak, G. Anal. Chem. 2011, 83, 2-7
75. Yanes, O.; Woo, H.-K.; Northen, T. R.; Oppenheimer, S. R.; Shriver, L.; Apon, J.; Estrada, M. N.; Potchoiba, M. J.; Steenwyk, R.; Manchester, M.; Siuzdak, G. Anal. Chem. 2009, 81, 2969-2975
76. O'Brien, P. J.; Lee, M.; Spilker, M. E.; Zhang, C. C.; Yan, Z.; Nichols, T. C.; Li, W.; Johnson, C. H.; Patti, G. J.; Siuzdak, G. Cancer Metab. 2013, 1, 4
77. Venter, A. R.; Douglass, K. A.; Shelley, J. T.; Hasman, G.; Honarvar, E. Anal. Chem. 2014, 86, 233-249
78. Wiseman, J. M.; Ifa, D. R.; Zhu, Y.; Kissinger, C. B.; Manicke, N. E.; Kissinger, P. T.; Cooks, R. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105 (47) 18120-18125
79. Vismeh, R.; Waldon, D. J.; Teffera, Y.; Zhao, Z. Anal. Chem. 2012, 84 (12) 5439-5445
80. Kertesz, V.; Van Berkel, G. J.; Vavrek, M.; Koeplinger, K. A.; Schneider, B. B.; Covey, T. R. Anal. Chem. 2008, 80 (13) 5168-5177
81. Campbell, D. I.; Ferreira, C. R.; Eberlin, L. S.; Cooks, R. G. Anal. Bioanal. Chem. 2012, 404, 389-398
82. Lanekoff, I.; Heath, B. S.; Liyu, A.; Thomas, M.; Carson, J. P.; Laskin, J. Anal. Chem. 2012, 84, 8351-8356
83. Eikel, D.; Vavrek, M.; Smith, S.; Bason, C.; Yeh, S.; Korfmacher, W. A.; Henion, J. D. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2011, 25 (23) 3587-3596
84. Swales, J. G.; Tucker, J. W.; Strittmatter, N.; Nilsson, A.; Cobice, D.; Clench, M. R.; Mackay, C. L.; Andren, P. E.; Takáts, Z.; Webborn, P. J.; Goodwin, R. J. Anal. Chem. 2014, 86 (16) 8473-8480
85. Parson, W. B.; Koeniger, S. L.; Johnson, R. W.; Erickson, J.; Tian, Y.; Stedman, C.; Schwartz, A.; Tarcsa, E.; Cole, R.; Van Berkel, G. J. J. Mass Spectrom. 2012, 47, 1420-1428
86. Schadt, S.; Kallbach, S.; Almeida, R.; Sandel, J. Drug Metab. Dispos. 2012, 40, 419-425
87. Blatherwick, E. Q.; Van Berkel, G. J.; Pickup, K.; Johansson, M. K.; Beaudoin, M. E.; Cole, R. O.; Day, J. M.; Iverson, S.; Wilson, I. D.; Scrivens, J. H.; Weston, D. J. Xenobiotica 2011, 41, 720-734
88. Nemes, P.; Vertes, A. Anal. Chem. 2007, 79, 8098-810
89. Nemes, P.; Woods, A. S.; Vertes, A. Anal. Chem. 2010, 82, 982-988
90. Shrestha, B.; Nemes, P.; Nazarian, J.; Hathout, Y.; Hoffman, E. P.; Vertes, A. Analyst 2010, 135, 751-758
91. Izmer, A.; Gholap, D.; De Houwer, K.; Cuyckens, F.; Vanhaecke, F. J. Anal. At. Spectrom. 2012, 27, 413-418
92. Madeira, J. M.; Renschler, C. J.; Mueller, B.; Hashioka, S.; Gibson, D. L.; Klegeris, A. Life Sci. 2013, 92, 1072-1080
93. Gholap, D.; Verhulst, J.; Ceelen, W.; Vanhaecke, F. Anal. Bioanal. Chem. 2012, 402, 2121-2129
94. Herdering, C.; Wehe, C. A.; Reifschneider, O.; Raj, I.; Ciarimboli, G.; Diebold, K.; Becker, C.; Sperling, M.; Karst, U. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2013, 27, 2588-2594
95. Reifschneider, O.; Wehe, C. A.; Raj, I.; Ehmcke, J.; Ciarimboli, G.; Sperling, M.; Karst, U. Metallomics 2013, 5, 1440-1447
96. Moreno-Gordaliza, E.; Giesen, C.; Lázaro, A.; Esteban-Fernández, D.; Humanes, B.; Cañas, B.; Panne, U.; Tejedor, A.; Jakubowski, N.; Milagros Gómez-Gómez, M. Anal. Chem. 2011, 83, 7933-7940
97. White, E.; Bienemann, A.; Pugh, J.; Castrique, E.; Wyatt, M.; Taylor, H.; Cox, A.; McLeod, C.; Gill, S. J. Neuro-Oncol. 2012, 108, 77-88
98. Bianga, J.; Bouslimani, A.; Bec, N.; Quenet, F.; Mounicou, S.; Szpunar, J.; Bouyssiere, B.; Lobinski, R.; Larroque, C. Metallomics 2014, 6, 1382-1386
99. Breslin, S.; O'Driscoll, L. Drug Discovery Today 2013, 18, 240-249
100. Pampaloni, F.; Reynaud, E.; Stelzer, E. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2007, 8, 839-845
101. Carletti, E.; Motta, A.; Migliaresi, C. Methods Mol. Biol. 2011, 695, 17-39
102. Haycock, J. W. Methods Mol. Biol. 2011, 695, 1-15
103. Huh, D.; Hamilton, G. A.; Ingber, D. E. Trends Cell Biol. 2011, 21, 745
104. Mehta, G.; Hsiao, A. Y.; Ingram, M.; Luker, G. D.; Takayama, S. J. Controlled Release 2012, 164, 192-204
105. Desoize, B.; Gimonet, D.; Jardiller, J. C. Anticancer Res. 1998, 18, 4147-4158
106. Olive, P. L.; Durand, R. E. Cancer Metastasis Rev. 1994, 13, 121-138
107. Oloumi, A.; MacPhail, S. H.; Johnston, P. J.; Banath, J. P.; Olive, P. L. Cancer Res. 2000, 60, 5747-5753
108. Sutherland, R. M.; Eddy, H. A.; Bareham, B.; Reich, K.; Vanantwerp, D. Int. J. Radiat. Oncol., Biol., Phys. 1979, 5, 1225-1230
109. Durand, R. E.; Sutherland, R. M. Exp. Cell Res. 1972, 71, 75-80
110. Kobayashi, H.; Man, S.; Graham, C. H.; Kapitain, S. J.; Teicher, B. A.; Kerbel, R. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1993, 90, 3294-3298
111. Desoize, B.; Jardillier Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2000, 36, 193-207
112. Friedrich, J.; Seidel, C.; Ebner, R.; Kunz-Schughart, L. A. Nat. Protoc. 2009, 4, 309-324
113. Bryce, N. S.; Zhang, J. Z.; Whan, R. M.; Yamamoto, N.; Hambley, T. W. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2009, 2673-2675
114. Minchinton, A. I.; Tannock, I. F. Nat. Rev. Cancer 2006, 6, 583-592
115. Kozin, S. V.; Gerweck, L. E. Br. J. Cancer 1998, 77, 1580-1585
116. Pampaloni, F.; Ansari, N.; Stelzer, E. H. Cell Tissue Res. 2013, 352 (1) 161-77
117. Carver, K.; Ming, X.; Juliano, R. L. Mol. Ther. - Nucleic Acids 2014, 3, 153
118. Hwang, C. W.; Wu, D.; Edelman, E. R. Circulation 2001, 104, 600-605
119. Avery, J. L.; McKewen, A.; Flinders, B.; Francese, S.; Clench, M. Xenobiotica 2011, 41, 735-742
120. Li, H.; Hummon, A. B. Anal. Chem. 2011, 83 (22) 8794-801
121. Liu, X.; Weaver, E. M.; Hummon, A. B. Anal. Chem. 2013, 85, 6295-6302
122. Ahlf Wheatcraft, D. R.; Liu, X.; Hummon, A. B. J. Visualized Exp. 2014, 94 e52313
123. Taflin, H.; Wettergren, Y.; Odin, E.; Carlsson, G.; Derwinger, K. Clin. Med. Insights Oncol. 2014, 8, 15-20
124. Fazili, Z.; Pfeiffer, C. M. J. Nutr. 2012, 143, 108-113
125. Jägerstad, M.; Jastrebova, J. Biomed. Chromatogr. 2014, 28 (7) 1041-1042
126. De Brouwer, V.; Zhang, G. F.; Storozhenko, S.; Van Der Straeten, D.; Lambert, W. E. Phytochem. Anal. 2007, 18 (6) 496-508
127. Ahlf, D. R.; Masyuko, R. N.; Hummon, A. B.; Bohn, P. W. Analyst 2014, 139, 4578-4585
128. Niehoff, A. C.; Moosmann, A.; Sobbing, J.; Wiehe, A.; Mulac, D.; Wehe, C. A.; Reifschneider, O.; Blaske, F.; Wagner, S.; Sperling, M.; von Briesen, H.; Langer, K.; Karst, U. Metallomics 2014, 6 (1) 77-81