הכנת זרעי דקל קשים לניתוח ספקטרומטריית מסה בסיוע מטריקס בלייזר/יינון-הדמיה
30 ביוני 2023
פרוטוקול זה נועד לתאר הנחיות מפורטות להכנת קטעי דגימת זרעים קשים עם תכולת מים נמוכה לניתוח MALDI-IMS, שמירה על הפיזור והשפע המקוריים של האנליסטים ומתן אות ורזולוציה מרחבית באיכות גבוהה.
המחקר שלנו מתמקד בהערכת ביומסה של צמחים מהמגוון הביולוגי הטרופי. לשם כך, חשוב מאוד לאפיין היטב את החומרים הללו כדי שנוכל לתת להם את הערך הטוב ביותר ולהציע את היעדים הטובים ביותר. לשם כך, בעבודה זו, אנו משתמשים בניתוח ספקטרומטריית מסה של הדמיה MALDI כטכניקת אפיון מכיוון שזו שיטה מדויקת מאוד שיכולה לתת לנו הדמיה מולקולרית ספציפית של הרקמה הביולוגית.
עם התוצאות, אנו יכולים לקבל סקירה כללית של המרכיבים העיקריים של ביומסה צמחית זו וגם לוקליזציה שלהם, וזה יכול להנחות את המחקר שלנו של מוצרים ותהליכים חדשים מחומר זה. עם זאת, כדי לקבל ניתוח טוב מאוד של ספקטרומטריית מסה של תמונות MALDI, חשוב מאוד שתהיה שיטת הכנת דגימה טובה, וזה בדיוק מה שאנו מתארים בעבודה זו. התקדמות הטכנולוגיה הובילה לאתגרים רבים בניתוח ספקטרומטריית מסות הדמיה.
רקמות הצמח, בפרט, מציבות אתגר מורכב בשל האיברים המיוחדים שלהן. זה קריטי עבור טכניקה זו, הכנת הדגימה הזו, אם הכנת הדגימה נעשית בצורה לא מספקת, האותות לא יזוהו או ממצאים יופיעו, מה שמוביל לתוצאות לא מדויקות. פרוטוקולים אלה מאפשרים לנו להכין פרוסה דקה של זרעי דקל עמידים למעיים, המשמשים כהוכחת רעיון למיפוי מולקולרי ברקמת זרעים חיים.
לכן טכניקה זו מציעה תובנות חשובות לגבי אוליגוסכרידים הנמצאים בזרעים אלה. לכן אנו מקווים שהטכניקה הזו תועיל לחוקרים עם מכשולים דומים. טכניקה זו יכולה לסייע בחקר זרעים קשים אחרים או כל חומר ביולוגי אחר המטיל אתגר לחתוך לפרוסות סנפיר.
לדוגמה, פרוטוקול זה יכול להיות כלי לחקר התפתחות זרעים ונביטה אם מישהו לומד זרע קשה.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר את הכנתן של חתכים מדגמי זרעים קשים בעלי תכולת מים נמוכה לצורך אנליזת MALDI-IMS. שיטה זו שומרת על ההתפלגות והשפעוריות המקוריים של האנליטים, ומספקת אות ורזולוציה מרחבית באיכות גבוהה.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- מדעי המוח
- ביולוגיה
- ספקטרומטריית מסות
רקע
- הערכת ערכה של ביומסה צמחית ממגוון ביולוגי טרופי היא חיונית.
- אפיון של חומרים מסייע בקביעת השימושים המיטביים שלהם.
- ספקטרומטריית מסות של דימות MALDI מספקת דימות ספציפי למולקולות.
- הכנת הדגימות חיונית לניתוח MALDI יעיל.
מטרת המחקר
- תיאור שיטת הכנת דגימות עבור MALDI-IMS.
- הבטחת דימות באיכות גבוהה של רקמות ביולוגיות.
- הנחיה לחקירה של מוצרים חדשים ממסה ביולוגית של צמחים.
שיטות שבהן נעשה שימוש
- הכנת חתכים של דגימות זרעים קשים.
- שמירה על תכולת מים נמוכה במהלך ההכנה.
- ניתוח באמצעות MALDI imaging mass-spectrometry.
- אפיון של רכיבי רקמה ביולוגית.
תוצאות עיקריות
- תמונות MALDI באיכות גבוהה שהתקבלו מדגימות שהוכנו.
- זיהוי של מרכיבים עיקריים בביומסה של צמחים.
- מיקום של מרכיבים בתוך הרקמה הביולוגית.
- תובנות לגבי מוצרים ותהליכים חדשים פוטנציאליים.
מסקנות
- הכנת דגימה יעילה היא קריטית עבור MALDI-IMS.
- השיטה משמרת את פיזור ושפע האנליט.
- התוצאות יכולות להנחות מחקרים עתידיים ופיתוח מוצרים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית מובילה
הכנה רבגונית של דגימות עבור MALDI-IMS מאפשרת מיפוי מולקולרי של חומרים בוטניים עמידים לחיתוך, ובכך פותרת צוואר בקבוק מרכזי בתהליכי גילוי מבוססי צמחים. פרוטוקול זה תומך בפרופיל מטבולי מרחבי ברמת ביטחון גבוהה, ומסייע באימות מטרות בשלבים מוקדמים ובהפחתת סיכונים עבור צוותי ביו-פרמה הבוחנים חומרים ביו-אקטיביים ממקור צמחי. השחזוריות והסתגלנות שלו לסוגי זרעים קשיחים משפרות את הרציפות התרגומית ברוחב הפורטפוליו.
יישומים אסטרטגיים במו"פ של ביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר דימות ספציפי מולקולרי של רקמות צמחים לצורך מיקום של תרכובות בהתבסס על היפותזה.
- תומך בתיקוף תפקודי של התהלות של חומרים ביו-אקטיביים בתוך מטריצות בוטניות מאתגרות.
- משפר את רמת הביטחון החזויה בבחירת מקורות צמחים להמשך חקירה.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק חתכים דקים הניתנים לשחזור המתאימים לניתוח כמותי של MALDI-IMS.
- מקל על סטנדרטיזציה של הכנת הדגימות עבור סריקת מטבוליטים בהמשך התהליך.
- מאפשר מיפוי מהימן של תבניות אוליגוסכרידים לצורך פיתוח בדיקות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מספק נתונים מרחביים של מטבוליטים הרלוונטיים למחקרי פיזיולוגיה ופיתוח של זרעים.
- תומך ברציפות משלב הגילוי ועד להערכה פרה-קלינית של מועמדים המופקים מצמחים.
- מפחית את הסיכון לנתונים ארטיפקטואליים בזיהוי ביומרקרים תרגומיים ממקורות בוטניים.
שילוב תהליכים וזרימת עבודה
פרוטוקול זה משתלב בממשק שבין שלבי הגילוי המוקדמים לזיהוי מובילים (lead identification), ומאפשר דימוי מולקולרי באיכות גבוהה של רקמות צמחים לצורך תיקוף מטרה והכנה לסריקה.
- ביולוגיה של התגליות: תומך בבדיקת היפותזות באמצעות מיפוי לוקליזציה של מטבוליטים בזרעים קשים.
- סריקה: מספק חתכי דגימה סטנדרטיים וניתנים לשחזור עבור תהליכי עבודה כמותיים של MALDI-IMS.
- אנליזה: מייצר נתוני ספקטרומטריית מס עם רזולוציה מרחבית לצורך ניתוח השוואתי בין דגימות.
- מחקר תרגומי: עולה בקנה אחד עם מחקרים פרה-קליניים על ידי מתן אפשרות למיפוי מטבוליטים רלוונטי פיזיולוגית.
- שימוש חוזר ארגוני: פרוטוקול הניתן להתאמה לחומרים בוטניים מגוונים, התומך ביוזמות מו"פ ניתנות להרחבה.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית בגילוי תרכובות ממקור צמחי.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה של הכנת דגימות מאתגרות, ובכך משפר את השחזוריות והיכולת להרחבה (scalability).
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות מושכלת לגבי המשך התהליך (go/no-go) והקצאת משאבים יעילה מבחינת הון במו"פ בוטני.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים של מועמדים ממקור צמחי לצורך קידומם.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בחיתוך קריוסטטי (cryosectioning) ובתפעול מכשור MALDI-IMS.
- דורש גישה לקריוסטטים מותאמי טמפרטורה ולפלטפורמות של ספקטרומטריית מסות.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של טיפול בדגימות ועיבוד נתונים.
- ניתן להתאמה לחומרים ביולוגים עמידים לחיתוך אחרים באמצעות אופטימיזציה של הפרוטוקול.
- שלמות הדגימה ואיכות החיתוך הן קריטיות להדמיה מולקולרית מהימנה.
