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La protéomique basée sur la spectrométrie de masse (SP) est un outil de recherche indispensable pour identifier les biomarqueurs spécifiques à la maladie, comprendre la progression de la maladie et créer des pistes de développement thérapeutique. Ceci peut être réalisé à partir d’une gamme d’échantillons cliniques liés à la maladie tels que le sérum sanguin/plasma, les fluides proximaux, et lestissus 1,2. La découverte et la validation des biomarqueurs protéomiques ont récemment été prises en considération en raison de la puissance des stratégies de multiplexagede l’échantillon 3,4. Le multiplexage d’échantillon est une technique qui permet la comparaison et la quantification simultanées de deux conditions d’échantillon ou plus dans une seule injectionde SP 5,6. Le multiplexage de l’échantillon est réalisé en codant à barres des peptides ou des protéines à partir de plusieurs échantillons avec des étiquettes chimiques, enzymatiques ou métaboliques et en obtenant de l’information sur la SP à partir de tous les échantillons dans le cas d’une seule expérience de SP ou de SP/SP. Parmi les étiquettes isobariques disponibles figurent des reagents de marquage isobarique (iTRAQ), des étiquettes de masse en tandem commercial (TMT) et des réaccéléments isobariques synthétisés maison N, N-dimethyl leucine (DiLeu) avec des capacités jusqu’à 16-plex7 et 21-plex8,respectivement.
L’étiquetage isotopique combiné des précurseurs et le marquage isobarique (cPILOT) est une technologie améliorée de multiplexage d’échantillons. cPILOT combine l’étiquetage isotopique du peptide N-termini avec des isotopes légers [−(CH3)2]et lourds [−(13C2H3)2] isotopes à faible pH (∼2,5), ce qui maintient les résidus de lysine disponibles pour l’étiquetage isobarique élevé subséquent (8,5) à l’aide de TMT, DiLeu, ou iTRAQ marquage3,9,10,11,12,13,14. Le système d’étiquetage double de la stratégie cPILOT est représenté dans la figure supplémentaire 1 avec deux échantillons utilisant un exemple de peptide. La précision et la précision de la quantification basée sur le TMT au niveau MS2 peuvent être compromises en raison de la présence d’ions co-isolés et co fragmentés appelé l’effet d’interférence15. Cette limitation des ratios d’ion de reporter inexacts peut être surmontée à l’aide de spectromètres de masse Tribrid Orbitrap. Par exemple, l’effet d’interférence peut être surmonté en isolant un pic dans une paire dimethylated au niveau MS1 dans le spectromètre de masse, en soumettant le pic léger ou lourd à la fragmentation de MS2 dans le piège à ions linéaire, puis en soumettant le fragment ms2 le plus intense pour HCD-MS3 pour obtenir des informations quantitatives. Afin d’augmenter les chances de sélection des peptides sans lysine amines disponibles pour générer des ions reporter, une acquisition sélective ms3 basée sur le fragment y-1 peut également être utilisé et est une approche qui peut entraîner un pourcentage plus élevé de peptides quantifiables avec cPILOT9. La combinaison de l’étiquetage léger et lourd augmente les capacités de multiplexage de l’échantillon par un facteur de 2x à celui obtenu avec les étiquettes isobariques individuelles. Nous avons récemment utilisé cPILOT pour combiner jusqu’à 24 échantillons en une seule expérience avec les reagents DiLeu16. En outre, cPILOT a été utilisé pour étudier les modifications oxydatives post-translationnelles14, y compris la nitrationprotéique 17, d’autres protéomesmondiaux 9, et a démontré des applications à travers plusieurs échantillons de tissus dans un modèle de souris de la maladie d’Alzheimer11.
La préparation robuste de l’échantillon est une étape critique d’une expérience cPILOT et peut prendre beaucoup de temps, être laborieuse et étendue. Le multiplexage amélioré d’échantillon exige le pipetting étendu et le personnel de laboratoire hautement qualifié, et il y a plusieurs facteurs qui peuvent fortement influencer la reproductibilité de l’expérience. Par exemple, une manipulation minutieuse des échantillons est nécessaire pour assurer des temps de réaction similaires pour tous les échantillons et pour maintenir un pH tampon approprié pour les échantillons légers et lourds dimethylated. En outre, la préparation manuelle de dizaines à des centaines d’échantillons peut introduire une erreur expérimentale élevée. Par conséquent, afin de réduire la variabilité de la préparation des échantillons, d’améliorer la précision quantitative et d’augmenter le débit expérimental, nous avons mis au point un flux de travail automatisé du CPILOT. L’automatisation se fait à l’aide d’un dispositif robotique de manipulation des liquides qui peut compléter de nombreux aspects du flux de travail( Figure 1). La préparation de l’échantillon, de la quantification des protéines à l’étiquetage peptidique, a été effectuée sur un gestionnaire de liquide automatisé. Le gestionnaire de liquide automatisé est intégré à un appareil à pression positive (PPA) pour les échanges tampons entre les plaques d’extraction à phase solide (SPE), le shaker orbital et un dispositif de chauffage/refroidissement. La plate-forme robotique contient 28 emplacements de pont pour accueillir des plaques et des tampons. Il y a deux gousses avec une pince pour transférer les plaques à l’intérieur des emplacements du pont : une tête de pipetage à volume fixe à 96 canaux (5-1100 μL) et 8 sondes à volume variable de canal (1-1000 μL). La plate-forme robotique est contrôlée à l’aide d’un logiciel. L’utilisateur doit être formé professionnellement avant d’utiliser le gestionnaire de liquide robotique. La présente étude se concentre sur l’automatisation du flux de travail manuel cPILOT, qui peut être à forte intensité de main-d’œuvre pour le traitement de plus de 12 échantillons en un seul lot. Afin d’augmenter le débit de l’approche cPILOT11, nous avons transféré le protocole cPILOT à un gestionnaire de liquide robotique pour traiter plus de 10 échantillons en parallèle. L’automatisation permet également des réactions similaires pour chaque échantillon en parallèle au cours des différentes étapes du processus de préparation de l’échantillon, ce qui a nécessité des utilisateurs hautement qualifiés à réaliser pendant le cPILOT manuel. Ce protocole se concentre sur la mise en œuvre du dispositif automatisé de manutention des liquides pour effectuer cPILOT. La présente étude décrit le protocole d’utilisation de ce système automatisé et démontre ses performances à l’aide d’une analyse « preuve de concept » de 22 plex des homogénéisations hépatiques de souris.