يتم تقديم بروتوكول لتسامي مصفوفة DAN على أنسجة دماغ الفئران للكشف عن العقد باستخدام قياس الطيف الكتلي للتصوير MALDI.
مقالة منهجية
يتم تقديم بروتوكول لتسامي مصفوفة DAN على أنسجة دماغ الفئران للكشف عن العقد باستخدام قياس الطيف الكتلي للتصوير MALDI.
إعداد العينات هو المفتاح للكشف عن الأمثل والتصور من التحاليل في الليزر الامتزاز / التأين (MALDI) التصوير الطيف الكتلي (IMS) التجارب بمساعدة مصفوفة. يمكن تحديد البروتوكول المناسب لمتابعة جميع مراحل عملية إعداد العينات من الصعب كما يجب أن يكون الأمثل كل خطوة ليتوافق مع خصائص فريدة من التحاليل من الفائدة. وتنطوي هذه العملية ليس فقط إيجاد مصفوفة متوافقة يمكن أن يلتفظ وتأيين جزيئات ذات الاهتمام بكفاءة، ولكن أيضا اختيار تقنية المصفوفة ترسب المناسبة. على سبيل المثال، وهي تقنية المصفوفة ترسب الرطب، الذي ينطوي على حل مصفوفة في المذيبات، هو الافضل لالامتزاز من معظم البروتينات والببتيدات، في حين أن تقنيات المصفوفة ترسب الجافة فعالة بشكل خاص للتأين من الدهون. تم الإبلاغ عن التسامي كوسيلة فعالة للغاية من ترسب مصفوفة الجاف للكشف عن نسبة الدهون في الأنسجة عن طريق MALDI IMS بسبب homogeneiتي واي لترسب مصفوفة الكريستال والحد الأدنى من عدم تمركز تحليلها بالمقارنة مع العديد من الأساليب ترسب الرطب 1 و 2. على نطاق واسع، فإنه ينطوي على وضع عينة ومصفوفة مسحوق في غرفة مختومة فراغ مع العينات الضغط على سطح بارد. ثم يتم إنزال الجهاز في حمام ساخن (الرمل أو النفط)، مما أدى إلى التسامي مصفوفة مسحوق على سطح عينة الأنسجة تبريده. نحن هنا وصف بروتوكول التسامي باستخدام 1،5-diaminonaphthalene (DAN) مصفوفة للكشف وتصور gangliosides في الدماغ الفئران باستخدام MALDI IMS.
مصفوفة بمساعدة الليزر الامتزاز / التأين (MALDI) التصوير الطيف الكتلي (IMS) أصبحت سعى للغاية بعد تقنية لرؤية التوزيع المكاني للدهون، والببتيدات والبروتينات عبر السطوح عينة سليمة. MALDI IMS كان يعرف سابقا باسم تقنية تحليلية لالتحاليل تنقيته قبل، ولكن في السنوات الأخيرة، فقد كان لافتا الانتباه في العديد من التخصصات الأخرى بسبب القدرة على الجمع بين دقة قياس الطيف الكتلي مع ارتفاع القرار نقاط مرجعية التشريحية / البصرية دون تحتاج لأي وضع العلامات الخارجي. مع استمرار تجمع علمي من الباحثين الاستفادة من هذه التقنية في النمو، وهناك زيادة الحاجة إلى بروتوكولات سهلة لمتابعة موحدة للمساعدة في تطوير وتعظيم الاستفادة من التجارب IMS. Gangliosides، مجموعة من الدهون غشاء فيرة للغاية في النظام العصبي المركزي، وتعتبر مثالية لإجراء التجارب MALDI IMS كما مواقعها، وجزءا لا يتجزأ من داخل الغشاء، يجعل SPECI معينوفاق المستحيل للكشف عن استخدام التقليدية المناعي وضع العلامات. بالإضافة إلى ذلك، لقد أظهرنا، وذلك باستخدام MALDI IMS، أن هذه الدهون، التي تعمل كما جهري من الإشارات الخلوية، من بين أمور أخرى، لديها أنماط التوزيع التشريحي فريدة من نوعها في الدماغ القوارض الصحي التي يتم تعديلها بعد إصابات الدماغ 3، 4، 5. تقع Gangliosides في مجموعة والشامل أعلى بالمقارنة مع معظم أنواع الدهون، وبالتالي فهي أكثر ملاءمة لمنصة MALDI التصوير.

الشكل 1: سير العمل من MALDI IMS تجربة. الرسم البياني لسير العمل العام من تجربة MALDI IMS باستخدام التسامي. هو مقطوع الأنسجة المجمدة في -80 درجة مئوية في ناظم البرد و 10 ميكرومتر أقسام هي التي شنت ذوبان الجليد على الشرائح ايتو موصل. ثم يتم وضع الشريحة في مجفف حتى التسامي. سليتندس دي في جهاز التسامي ويتم تطبيق طبقة حتى من مصفوفة على سطح عينة الأنسجة. يتم تجميد عينات بين عشية وضحاها في الثلاجة -20 درجة مئوية ثم توضع في مجفف لمدة 10 دقيقة. مرة واحدة وقد تم تطبيق المعايير، يتم إدراج العينات في الصك MALDI حيث يتم توجيه الليزر عبر الأنسجة مما تسبب جزيئات المستوعبة في مصفوفة لتأيين. السفر الأيونات أسفل أنبوب الطيران ومنفصلة على أساس كتلتها (الوقت من الطيران / TOF) حتى وصولها إلى كاشف. يتم عرض المعلومات على وفرة الأيونية في التحاليل ضمن الكتلة للتهمة (م / ض) مجموعة محددة سلفا على حد سواء صورة الجزيئية والطيف الشامل. ويمكن استخدام هذه البيانات لكلا تصور وقياس وفرة الأيونية الحليلة المصالح داخل الأنسجة المصورة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
إعداد عينةلMALDI IMS غير متغيرة بصورة كبيرة حيث أن كل خطوة من خطوات العملية يجب أن تكون مخصصة للالتحاليل من الفائدة. والسمة المميزة لتجاربه التي تستند MALDI-هو استخدام طلاء مصفوفة المتوضعة على سطح العينة قبل التحليل. بالإضافة إلى دور امتصاص ونقل الطاقة من الإشعاع من الليزر أثناء عملية الاجتثاث، مصفوفة يخدم أيضا لعزل التحاليل المختلفة من العينة، مما يسهل تحليل المركبات من الفائدة 6 و 7. تطبيق متجانس من مصفوفة لسطح العينة هي الخطوة الأكثر أهمية في عملية إعداد العينات. غير لائق مصفوفة ترسب يمكن أن يؤدي إلى كبيرة تشكيلات غير متجانسة مصفوفة الكريستال وتطوير الأعمال الفنية، وانخفاض ايون إشارة، وضعف استنساخ 7.
نظرا لتقارب بعض المصفوفات لعزل التحاليل محددة، ونوع من مصفوفة اختيار لتجربة يمكنتغيير كبير في النتيجة. المصفوفات المستخدمة في التصوير من البروتينات والببتيدات غالبا ما تختلف عن تلك المستخدمة لنسبة الدهون في التصوير وعملية تعقيدا بسبب الحاجة إلى إجراءات إضافية مثل الغسيل والإماهة الخطوات من أجل الكشف عن إشارات بنجاح من الأنسجة. على الرغم من وجود غسل خطوات لتعزيز الإشارات الدهون 8، فهي ليست شرطا مسبقا للكشف عن معظم أنواع الدهون. عند اختيار مصفوفة لتجربة الدهون التصوير، فمن المهم النظر في قطبية الدهون من الاهتمام حيث سيؤدي ذلك إلى تضييق نطاق المصفوفات مناسبة. على سبيل المثال، gangliosides تحتوي على بقايا حمض اللعابي الذي منحهم الاستقطاب السلبي العام. وهناك عدد من المصفوفات التي يمكن أن يلتفظ بفعالية وتأيين gangliosides من الأنسجة. ومع ذلك، هناك عوامل مثل قمم المشتقة من مصفوفة في الطيف والاستقرار في المصفوفة تحت فراغ يجب أن تؤخذ قيد النظر. 1،5-diaminonapthalene (DAN) مصفوفة مستقرة بما فيه الكفاية في ظل ظروف أداة فراغ بالنسبة لغالبية تطبيقات التصوير وأظهرت درجة عالية من الحساسية لالامتزاز الدهون، ويمكن استخدامها لتحليل الدهون في كل من وسائط أيون الإيجابية والسلبية 2. DAN مصفوفة، بالمقارنة مع غيرها من المصفوفات السلبي الدهون تقارب مثل حمض dihydroxybenzoic (DHB)، 9-aminoacridine (9-AA)، و5-كلورو-2-mercaptobenzothiazole (CMBT)، وكان قادرا على يلتفظ gangliosides من دماغ الفئران أكثر كفاءة الأنسجة في وضع الأيونات السالبة (مخطوطة قيد الإعداد).
اختيار الطريقة الملائمة لترسب مصفوفة غير ذات أهمية متساوية للاختيار المصفوفة نفسها. طرق مصفوفة ترسب الرطب حيث يذوب المصفوفة الصلبة في المذيبات العضوية، وأودعت التي تعمل بالهواء المضغوط أو آليا الرشاشات أو راصدي، هي فعالة بشكل خاص لالامتزاز من البروتينات والببتيدات كسائل يتخلل العينة للسماح للخارجction من المركبات وشارك في بلورة مع المصفوفة. على الرغم من أن هذه التقنيات يمكن أن تستخدم أيضا لتطبيقات الدهون، عدم التمركز تحليلها ومصفوفة متفاوتة تشكيلات الكريستال والحدوث بسبب وفرة عالية وقابلية ذوبان الدهون في المذيبات، وخاصة في الأنسجة 2 و 9. لأن الدهون هي المتأينة بسهولة من الأنسجة الجافة التقنيات ترسب مصفوفة مثل التسامي، وتقديم بسيط، والتكلفة بديل فعال للرشاشات في حين التحايل على العديد من العيب من هذه التقنيات. ويعزى نجاح التسامي في التجارب MALDI IMS إلى ميزات مثل التشكل الجريزوفولفين المصفوفة مما يزيد من مساحة السطح لمصفوفة الحليلة ملزمة، وزيادة نقاء مصفوفة، ومتجانسة ترسب مصفوفة مما يؤدي إلى زيادة استنساخ مقارنة مع تقنيات المصفوفة الرطب 1 و 10.
التسامي invoالتلاميذ تسخين مصفوفة مسحوق تحت فراغ تحت سطح العينة تبريد مما أدى إلى الحالة الصلبة إلى غاز مرحلة الانتقال من مصفوفة مسحوق تليها ترسب على سطح عينات الأنسجة على الفور. خلال التسامي، ويمكن التحكم ترسب مصفوفة بعوامل مختلفة مثل الساعة ودرجة الحرارة والضغط لتقديم نتائج استنساخه للغاية. تجربة التسامي واحدة يمكن أن تتخذ في أي مكان 5-20 دقيقة اعتمادا على نوع من مصفوفة محددة، والتي يمكن إعادة استخدامها عدة مرات قبل التخلص منها. جهاز يمكن شراؤها تجاريا في جزء صغير من سعر الرشاشات الآلية ويسهل تفكيكها للتنظيف والصيانة. منخفضة التكلفة والبساطة النسبية لهذه التقنية ترسب مصفوفة تجعله مثاليا للباحثين بداية أو التوسع فيها تطبيقات الدهون التصوير في MALDI IMS. على الرغم من أن المعلومات بالتفصيل بروتوكولات للتسامي من الأنسجة لIMS تم الإبلاغ عن 11، وعدد قليل بروتوكولات موحدة توجد ثهيك التركيز على العمل الأساسية المعنية مع إجراء تجربة التسامي لتصوير الدهون كتلة عالية في وضع الأيونات السالبة، مما يجعل من الصعب تحديد الأسلوب دون محاكمة واسعة والخطأ. ما يلي هو بروتوكول تجريبي يهدف إلى سد هذه الفجوة من أجل التسامي DAN مصفوفة على أقسام دماغ الفئران للتصوير عالية الدقة والكشف عن gangliosides.

الشكل 2: التسامي جهاز. صورة (A) والرسم التخطيطي (ب) من جهاز التسامي. توصيل مضخة الفراغ أنابيب المطاط إلى فخ بارد مليئة 300 مل من الايثانول. فخ البارد ثم يتم توصيلها عن طريق أنابيب المطاط إلى جهاز التسامي. يتكون الجهاز يتكون من قطعتين منفصلتين من الأواني الزجاجية التي مختومة مع المعدن U-المفصل. النصف العلوي من sublimatorيحتوي المكثف وهي مليئة طين الجليد. وسجلت لوحة العينة على الجزء السفلي من المكثف، داخل جهاز والزجاج مغلق. يحتوي على النصف السفلي من جهاز التسامي مصفوفة DAN، انتشرت التي تواجه بالتساوي لوحة عينة. خلال التسامي، يتم وضع جهاز والزجاج على حمام الرمل تسخينه إلى 140 درجة مئوية بحلول طبق ساخن أسفله مباشرة. مسبار درجة الحرارة يساعد على الحفاظ على درجة حرارة ثابتة طوال التجربة التسامي من خلال ردود الفعل لدرجة حرارة حمام الرمل بالمقارنة مع درجة الحرارة مسبقا للتجربة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
جميع إجراءات التعامل مع الحيوانات المذكورة أدناه التمسك جامعة جنة رعاية الحيوان يسترن اونتاريو في (2016-014).
1. الأنسجة إعداد وباجتزاء
2. Sublimator جهاز مجموعة المتابعة
ملاحظة: تنفيذ هذه الخطوات في غطاء الدخان.
3. التسامي
4. الأنسجة التخزين / الإماهة
5. التصوير و Analysis
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
عند الانتهاء من التجربة التسامي، ويفصل شطري جهاز الزجاج في غطاء الدخان والشرائح، مسجلة إلى المكثف، ويمكن إزالتها (الشكل 3A). عند هذه النقطة، ينبغي دراسة شريحة لالتوزيع غير المتكافئ مصفوفة والوقت ودرجة الحرارة، أو وضع الجهاز في الحمام الرمال قد يكون من الضروري تعديل لالشريحة التالية. وهناك الناجحة DAN التسامي التجربة يؤدي حتى طلاء رمادي / مصفوفة البني على طول سطح الشريحة حيث الخصائص التشريحية للأنسجة يمكن تصور واضح وكمية من مصفوفة ع...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تفاصيل هذا العمل بروتوكول موحد من التسامي مصفوفة على الأنسجة للكشف عن الدهون سالبة الشحنة، مثل gangliosides، في التجارب MALDI IMS. إعداد نموذج لMALDI IMS متغير بدرجة كبيرة، ويجب أن تكون مخصصة لتتناسب مع خصائص فريدة من نوعها لتحليلها من الفائدة. تطبيق مصفوفة على سطح عينة الأنسجة هو جانب هام من عملية إعداد العينات بالنسبة لنوعية النتائج في IMS. وينبغي إيلاء عناية خاصة عند اختيار المصفوفات، وضمان أن المصفوفة متوافق مع تحليلها من الفائدة وخالية من القطع الأثرية المشتقة من مصفوفة في ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
نود أن نعرب عن تقديرنا للمساعدة الفنية المقدمة من كريستينا جورسيتش في منشأة MALDI MS بجامعة ويسترن أونتاريو ، بالإضافة إلى المجلس الوطني للعلوم والهندسة (NSERC) لتمويل هذا العمل. يود المؤلفون أيضا أن يقدروا مجموعة كابريولي (جامعة فاندربيلت ، تينيسي) ومجموعة تشاوراند (جامعة مونتريال ، QC) لنصائحهم في تحسين تقنية التسامي المقدمة في هذه المخطوطة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Sublimator | Chemglass Life Sciences | CG3038-01 | |
| 1،5-Diaminonapthalene (DAN) مصفوفة | Sigma-Aldrich | D21200 | 100 جرام |
| Cryostat | Thermo-Fisher Scientific | CryoStar NX50 | |
| لوحة ساخنة مع ردود فعل على درجة الحرارة | Thermo-Fisher Scientific | HP88857290 | Isotemp ADVD 7x7 HP 100 - 120 V |
| الفولاذ المقاوم للصدأ جاك | Thermo-Fisher Scientific | 2216479 | 10x10 |
| مصيدة | مخصصة بنيت في الموقع | ||
| مضخة فراغ | فرانكلين إلكتريك | 1102180403 | Savant VP100 مرحلتين |
| أكسيد الإنديوم والقصدير (ITO) شرائح | Hudson Surface Technology | PSI 1111000 | النوع الثاني ، 1.1 مم / 25 لكل |
| منهما MALDI TOF / TOF 5800 Instrument | AB Sciex | ||
| Desiccator | Sigma-Aldrich | D2797 | مجفف منضدية |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن