鞘脂是生物活性代谢物,在人类疾病中具有公认的作用。用质谱法表征组织改变可以揭示疾病病因学中的作用或确定治疗靶点。然而,用于生物储存库中冷冻保存的OCT化合物会干扰质谱分析。我们概述了使用LC-ESI-MS / MS分析嵌入OCT的人体组织中鞘脂的方法。
方法文章
鞘脂是生物活性代谢物,在人类疾病中具有公认的作用。用质谱法表征组织改变可以揭示疾病病因学中的作用或确定治疗靶点。然而,用于生物储存库中冷冻保存的OCT化合物会干扰质谱分析。我们概述了使用LC-ESI-MS / MS分析嵌入OCT的人体组织中鞘脂的方法。
鞘脂是在人体新陈代谢和疾病中具有明确作用的细胞成分。质谱可用于确定鞘脂在疾病中是否改变,并研究鞘脂是否可以在临床上靶向。然而,直接从手术室获取组织的适当把握度的前瞻性研究可能非常耗时,并且在技术、后勤和行政上具有挑战性。相比之下,回顾性研究可以利用组织生物储存库中已经存在的冷冻保存的人类标本,通常数量很大。从生物储存库采购组织的其他优点包括访问与组织标本相关的信息,包括组织学、病理学以及在某些情况下的临床病理学变量,所有这些都可用于检查与脂质组学数据的相关性。然而,与冷冻保存和质谱中使用的最佳切割温度化合物(OCT)不相容相关的技术限制是脂质分析的技术障碍。然而,我们之前已经证明,OCT可以通过洗涤和离心的循环轻松地从人类生物储存库标本中去除,而不会改变其鞘脂含量。我们之前还确定,在OCT中冷冻保存的人体组织中的鞘脂可以稳定长达16年。在本报告中,我们概述了分析嵌入OCT的人组织标本中鞘脂的步骤和工作流程,包括洗涤组织,称量组织以进行数据归一化,脂质提取,制备用于液相色谱电喷雾电离串联质谱(LC-ESI-MS / MS)分析的样品,质谱数据集成,数据归一化和数据分析。
鞘脂是生物活性代谢物,以其在人体代谢和疾病中的作用而闻名1,2。它们调节复杂的细胞过程,如细胞迁移、细胞存活和死亡、细胞运动、囊泡运输、细胞侵袭和转移、血管生成以及细胞因子的产生1,2,3,4,5,6,7,8,9.鞘脂代谢调节的缺陷有助于癌症的发生和进展,决定癌症的侵袭性,以及癌症如何对治疗产生反应和耐药性3,10。因此,由于这些对疾病病因的广泛影响,能够精确确定疾病特异性鞘脂改变的分析方法是重要的工具。质谱(MS)是分析鞘脂改变的最准确和可靠的方法。
可用于分析鞘脂改变的人类标本可以从手术室前瞻性地获得,也可以从组织生物储存库中回顾性地获得。来自手术的新鲜组织是有利的,因为它们可以通过MS或其他分析方法直接分析。然而,前瞻性地获取组织存在行政、技术和后勤障碍,收集足够的标本以达到统计能力可能具有挑战性。从生物储存库获取组织是有利的,因为它们可以回顾性地大量获取,并且生物储存库确认组织学和病理学,使用标准操作程序低温保存和储存组织,并且可以提供可用于相关性分析的临床病理学数据。然而,为了保留分子和结构特征,生物储存库可以通过将组织嵌入最佳切割温度 (OCT) 化合物来冷冻保存组织,我们已经证明这会干扰数据归一化测定和通过液相色谱电喷雾串联质谱 (LC-ESI-MS/MS) 对鞘脂的定量11.还表明,聚乙烯醇和聚乙二醇(OCT化合物中的主要成分)在其他MS分析平台中导致离子抑制12,13,14,15。因此,在通过MS进行鞘脂组学分析之前,必须从组织中去除OCT化合物。
在之前的报告中,我们验证了从人类标本中去除OCT化合物的方案,用于LC-ESI-MS/MS分析11 ,以及用于称量组织以进行数据归一化的方法11。在这里,我们详细介绍了鞘脂组OCT化合物去除方案(sOCTrP)的步骤,并显示了来自人肺腺癌肿瘤和正常邻近未受累组织的代表性数据。
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根据内部审查委员会(IRB)批准的协议(#HM2471),从弗吉尼亚联邦大学(VCU)组织和数据采集和分析核心获得去识别的人肺组织。使用小鼠研究和收获小鼠组织得到了VCU机构动物护理和使用委员会(IACUC)的批准。
1. 材料准备
注意:这些步骤应在纸巾清洗前一天进行。
2. 纸巾清洗
注意:提前一天完成第 1 节中的所有步骤,熟练的研究人员每天最多可以处理 40 个样品,新手每天可以处理 ~10-15 个样品。清晨开始,在完成第 2.1-3.8 节中的所有步骤之前不要停止。
3. 纸巾称量(用于数据归一化)
4. 脂质提取
注意:在早上开始这些步骤很重要,尤其是在要处理许多样品时。在开始之前,将水浴或培养箱预热至48°C。
5. LC-ESI-MS/MS 分析
注意:以下程序使用二进制泵系统与自动注射器、脱气器和以三重四极杆模式运行的 LC-MS/MS 系统耦合。使用柱温箱保持柱温。有关所用设备的详细信息,请参阅 材料表 。
6. 数据处理、集成和规范化
注意:虽然以下步骤概述了特定软件的程序(参见 材料表),但等效LC-MS仪器和软件上的类似程序可用于整合所分析脂质类别和相应内标的MRM对。
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在该协议中,我们详细描述了一种从冷冻保存的人体组织中去除OCT的方法,并称量组织以进行LC-ESI-MS / MS分析。此程序所需的材料列在 材料表中。 图1 所示是一个典型实验的结果,其中洗涤10个人肺腺癌肿瘤和10个正常邻近组织以去除OCT,并通过LC-ESI-MS / MS进行分析。 重要的是,正如我们之前显示的11所示,与正常的相邻未受累组织相比,肺腺癌肿瘤中存在各种链长的神经酰胺(图1A)和单己糖神经酰胺(图1B)显着升高。
在评估OCT对第4节中概述的脂质提取步骤影响的对照实验中,将200mg小鼠肝脏(C57BL6;雄性;14-16周龄)重悬于2mL磷酸盐缓冲盐水中并匀浆直至精细研磨。然后用探针超声仪对所得的细肝悬浮液进行广泛的超声处理(三轮1分钟在冰上超声处理,在冰上休息1分钟,60%功率;微尖)。从该溶液中制...
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OCT是一种常见的长期冷冻保存剂,用于生物储存库。然而,当通过各种质谱平台12、13、14、15分析组织时,OCT会导致离子抑制,或者当通过LC-ESI-MS/MS11分析样品时,会导致信号丢失。冷冻保存组织中的OCT也会干扰组织标准化方法,例如称量和蛋白质定量测定,例如Bradford和BCA11。在这里,我们提出了一个详细的方案,用于从人体组织中去除OCT,然后通过质谱分析。该方案可以修改为使用非肺的其他组织来源,或来自小鼠组织,如我们之前描述的11。此外,可以使用其他质谱数据归一化策略,包括我们之前描述的11,以及其他经过验证的方法。
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作者没有什么可透露的。
该研究项目的服务和支持由VCU Massey癌症中心组织和数据采集和分析核心以及VCU脂质组学和代谢组学核心提供,部分资金来自NIH-NCI癌症中心支持拨款P30CA016059。这项工作得到了美国国立卫生研究院拨款R21CA232234(圣地亚哥利马)的支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 1 mL 聚丙烯移液器吸头 | NA | NA | 用于取回标本 |
| 1.5 mL 聚丙烯离心管 | NA | 10 | |
| mL 锥形瓶 | VWR | 89091-116 | 用于试管和组织称量 |
| AB Sciex Analyst 1.6.2 | Sciex | NA | 用于分析和整合 MS 数据的软件 |
| 酸铵 | Fisher科学级 | A11550 | 用于液相色谱流动相 |
| 分析秤 | NA | 精确 | 到0.1 mg的NA秤 |
| 瓶顶分液器 | Sartorius | LH-723071 | 用于分液溶剂 |
| C12-神经酰胺(d18:1/C12:0);N-(十二烷酰基)-鞘氨醇-4-烯氨酸 | Avanti极性脂质 | LM2212 | 标 |
| C12-葡萄糖神经酰胺(d18:1/12:0);N-(十二烷酰基)-1-&β;-葡萄糖基鞘氨醇-4-eine | Avanti 极性脂质 | LM2511 | 内标 |
| C12-乳糖神经酰胺 (d18:1/12:0);N-(十二烷酰基)-1-ß-乳糖基-鞘氨醇-4-烯 | Avanti 极性脂质 | LM2512 | 内标 |
| C12-鞘磷脂 (d18:1/C12:0), N-(十二烷酰)-鞘氨醇-4-烯氨酸-1-磷酸胆碱 | Avanti 极性脂质 | LM2312 | 内标 |
| 氯仿 OMNISOLV 4L | VWR | EM-CX1054-1 | |
| ClickSeal 生物安全密封盖 | Thermo Scientific | 75007309 | 防止离心过程中的生物危害 |
| Conflikt | Decon Labs | 4101 | 去污 |
| 剂CTO-20A/20AC 柱温箱 | Shimadzu | NA | 用于 LC |
| d17:1-鞘氨醇; (2S,3R,4E)-2-氨基庚十二碳-4-烯-1,3-二醇 | Avanti 极性脂质 | LM2000 | 内标 |
| d17:1-鞘氨醇-1-磷酸;庚二醇-4-烯氨酸-1-磷酸 | Avanti 极性脂质 | LM2144 | 内标 |
| DGU20A5R脱气机 | 岛津 | NA | |
| 一次性培养管 13x100 mm | VWR | 53283-800 | 13x100 mm 螺口管 |
| 热水浴 | NA | NA | 用于过夜脂质提取 |
| 均质器 150 | Fisher Scientific | 15-340-167 | 研磨组织 |
| 均质器 塑料一次性发生器探头 | Fisher Scientific | 15-340-177 | 用于均质化 |
| Kimwipes | Kimtech | 34120 | 用于制作吸芯的实验室级纸巾 |
| 甲醇 LC-MS 4L 级 | VWR | EM-MX0486-1 | |
| Nexera LC-30 AD 二元泵系统 | 岛津 | NA | 用于 LC-MS |
| 永久标记 | VWR | 52877-310 | |
| 酚醛螺帽,Kimble Chase(一次性培养管盖) | VWR | 89001-502 | 13x100 mm 螺口管盖 |
| 磷酸盐水 | Thermo Scientific | 10010023 | 清洗后从试管中取出标本 |
| 分配液 | Eppendorf | 4987000118 | 分配 LC-MS 内标 |
| 螺旋盖,蓝色、红色 PTFE/白色硅胶 | VWR | 89239-020 | 自动注射器样品瓶盖 |
| 带 ID 贴片的螺纹玻璃样品瓶 | VWR | 46610-724 | 自动注射器样品瓶 |
| SIL-30AC 自动注射器 | Shimadzu | NA | |
| SpeedVac | Thermo Scientific | SPD2030P1220 | 用于干燥溶剂 |
| Supelco 2.1(内径)x 50 mm Ascentis Express C18 色谱柱 | Sigma Aldrich | 581300-U | 用于 LC-MS |
| 三重四极杆 5500+ LC-MS/MS 系统 | Sciex | NA | 用于 LC-ESI-MS/ |
| MS 超声水浴 | Branson | 2800 型 | ,用于提取和干燥脂质的均质化和重悬 |
| Vortexer | NA | NA 用于 sOCTrP 和重悬干燥脂质 | |
| VWR 培养管 一次性硼硅酸盐玻璃 | VWR | 47729572 | 13x100 玻璃培养管 |
| 水悬浮法 Chromanorm LC-MS | VWR | BDH83645.400 |
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