Name: Imaging molecolare di organoidi cerebrali umani mediante spettrometria di massa (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-27T13:50:00.000+00:00
Duration: 8 min 4 s
Description: Scopri l'imaging molecolare di organoidi cerebrali umani mediante spettrometria di massa ad alta risoluzione. Questo metodo consente di mappare i metaboliti del ciclo di Krebs e studiare la neurogenesi in modelli derivati da cellule staminali pluripotenti indotte.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<meta charset="utf8"></head><body> Mappatura avanzata MALDI-MSI dei metaboliti negli organoidi cerebrali

<ol><li>Sasai, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Next-generation+regenerative+medicine%3A+Organogenesis+from+stem+cells+in+3D+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Stem+Cell%22%5BJournal%5D)">Next-generation regenerative medicine: Organogenesis from stem cells in 3D culture.</a> Cell Stem Cell. 12 (5), 520-530 (2013).</li>
<li>Clevers, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+development+and+disease+with+organoids%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Modeling development and disease with organoids.</a> Cell. 165 (7), 1586-1597 (2016).</li>
<li>Takebe, T., Wells, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organoids+by+design%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Organoids by design.</a> Science. 364 (6444), 956-959 (2019).</li>
<li>Sandoval, S. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rigor+and+reproducibility+in+human+brain+organoid+research%3A+Where+we+are+and+where+we+need+to+go%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">Rigor and reproducibility in human brain organoid research: Where we are and where we need to go.</a> Stem Cell Rep. 19 (6), 796-816 (2024).</li>
<li>Dei-Ampeh, A. K., Shah, M., Cappuccio, G., Young, D. W., Maletic-Savatic, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+models+as+new+tools+for+drug+development+and+precision+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Phenotyping+of+Human+iPSC-derived+Neurons%22%5BJournal%5D)">Human models as new tools for drug development and precision medicine.</a> Phenotyping of Human iPSC-derived Neurons. , 155-171 (2023).</li>
<li>Choi, W. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolomics+of+mammalian+brain+reveals+regional+differences%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Sys+Bio%22%5BJournal%5D)">Metabolomics of mammalian brain reveals regional differences.</a> BMC Sys Bio. 12 (S8), 127(2018).</li>
<li>Kandel, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oleic+acid+is+an+endogenous+ligand+of+TLX%2FNR2E1+that+triggers+hippocampal+neurogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Oleic acid is an endogenous ligand of TLX/NR2E1 that triggers hippocampal neurogenesis.</a> PNAS. 119 (13), e2023784119(2022).</li>
<li>Tang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analytical+platforms+and+techniques+to+study+stem+cell+metabolism%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Analytical platforms and techniques to study stem cell metabolism.</a> Methods Mol Biol. 1842, 265-281 (2018).</li>
<li>Chen, K., Baluya, D., Tosun, M., Li, F., Maletic-Savatic, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+mass+spectrometry%3A+A+new+tool+to+assess+molecular+underpinnings+of+neurodegeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Metabolites%22%5BJournal%5D)">Imaging mass spectrometry: A new tool to assess molecular underpinnings of neurodegeneration.</a> Metabolites. 9 (7), 135(2019).</li>
<li>Zhang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+spectrometry+imaging+for+spatially+resolved+multi-omics+molecular+mapping%5BTitle%5D)+AND+%22NPJ+Imaging%22%5BJournal%5D)">Mass spectrometry imaging for spatially resolved multi-omics molecular mapping.</a> NPJ Imaging. 2 (1), (2024).</li>
<li>Spruill, M. L., Maletic-Savatic, M., Martin, H., Li, F., Liu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+analysis+of+drug+absorption%2C+distribution%2C+metabolism%2C+and+toxicology+using+mass+spectrometry+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Spatial analysis of drug absorption, distribution, metabolism, and toxicology using mass spectrometry imaging.</a> Biochem Pharmacol. 201, 115080(2022).</li>
<li>Sekera, E. R., Akkaya-Colak, K. B., Lopez, A., Mihaylova, M. M., Hummon, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+spectrometry+imaging+and+histology+for+the+analysis+of+budding+intestinal+organoids%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Mass spectrometry imaging and histology for the analysis of budding intestinal organoids.</a> Anal Chem. 96 (10), 4251-4258 (2024).</li>
<li>Wang, Y., Hummon, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MS+imaging+of+multicellular+tumor+spheroids+and+organoids+as+an+emerging+tool+for+personalized+medicine+and+drug+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Chem%22%5BJournal%5D)">MS imaging of multicellular tumor spheroids and organoids as an emerging tool for personalized medicine and drug discovery.</a> J Biol Chem. 297 (4), 101139(2021).</li>
<li>Bakker, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparing+ductal+epithelial+organoids+for+high-spatial-resolution+molecular+profiling+using+mass+spectrometry+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Preparing ductal epithelial organoids for high-spatial-resolution molecular profiling using mass spectrometry imaging.</a> Nat Protoc. 17 (4), 962-979 (2022).</li>
<li>Cappuccio, G., Khalil, S. M., Osenberg, S., Li, F., Maletic-Savatic, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+spectrometry+imaging+as+an+emerging+tool+for+studying+metabolism+in+human+brain+organoids%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Molecular+Biosci%22%5BJournal%5D)">Mass spectrometry imaging as an emerging tool for studying metabolism in human brain organoids.</a> Front Molecular Biosci. 10, 1181965(2023).</li>
<li>Khalil, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MALDI+Imaging+mass+spectrometry+visualizes+the+distribution+of+antidepressant+duloxetine+and+its+major+metabolites+in+mouse+brain%2C+liver%2C+kidney%2C+and+spleen+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+Metab+Dispos%22%5BJournal%5D)">MALDI Imaging mass spectrometry visualizes the distribution of antidepressant duloxetine and its major metabolites in mouse brain, liver, kidney, and spleen tissues.</a> Drug Metab Dispos. 52 (7), 673(2024).</li>
<li>Swales, J. G., Hamm, G., Clench, M. R., Goodwin, R. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+spectrometry+imaging+and+its+application+in+pharmaceutical+research+and+development%3A+A+concise+review%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Mass spectrometry imaging and its application in pharmaceutical research and development: A concise review.</a> Int J Mass Spectrom. 437, 99-112 (2019).</li>
<li>Müller, W. H., Verdin, A., De Pauw, E., Malherbe, C., Eppe, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-assisted+laser+desorption%2Fionization+mass+spectrometry+imaging%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Mass+Spectrom+Rev%22%5BJournal%5D)">Surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging: A review.</a> Mass Spectrom Rev. 41 (3), 373-420 (2022).</li>
<li>Langridge, J. I., Claude, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix-assisted+laser+desorption+and+desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry+coupled+to+ion+mobility%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Matrix-assisted laser desorption and desorption electrospray ionization mass spectrometry coupled to ion mobility.</a> Methods Mol Biol. 2084, 245-265 (2020).</li>
<li>Khalil, S. M., Römpp, A., Pretzel, J., Becker, K., Spengler, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phospholipid+topography+of+whole-body+sections+of+the+Anopheles+stephensi+mosquito%2C+characterized+by+high-resolution+atmospheric-pressure+scanning+microprobe+matrix-assisted+laser+desorption%2Fionization+mass+spectrometry+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Phospholipid topography of whole-body sections of the Anopheles stephensi mosquito, characterized by high-resolution atmospheric-pressure scanning microprobe matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging.</a> Anal Chem. 87 (22), 11309-11316 (2015).</li>
<li>Khalil, S. M., Sprenger, R. R., Hermansson, M., Ejsing, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DDA-imaging+with+structural+identification+of+lipid+molecules+on+an+Orbitrap+Velos+Pro+mass+spectrometer%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">DDA-imaging with structural identification of lipid molecules on an Orbitrap Velos Pro mass spectrometer.</a> J Mass Spectrom. 57 (9), e4882(2022).</li>
<li>Bender, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sample+preparation+method+for+MALDI+mass+spectrometry+imaging+of+fresh-frozen+spines%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Sample preparation method for MALDI mass spectrometry imaging of fresh-frozen spines.</a> Anal Chem. 95 (47), 17337-17346 (2023).</li>
<li>Paşca, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+cortical+neurons+and+astrocytes+from+human+pluripotent+stem+cells+in+3D+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Functional cortical neurons and astrocytes from human pluripotent stem cells in 3D culture.</a> Nat Methods. 12 (7), 671-678 (2015).</li>
<li>Qian, X., Song, H., Ming, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+organoids%3A+Advances%2C+applications+and+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Brain organoids: Advances, applications and challenges.</a> Development. 146 (8), dev166074(2019).</li>
<li>Ferguson, C. N., Fowler, J. W. M., Waxer, J. F., Gatti, R. A., Loo, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+spectrometry-based+tissue+imaging+of+small+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mass+Spectrom+Biomed+Res%22%5BJournal%5D)">Mass spectrometry-based tissue imaging of small molecules.</a> Adv Mass Spectrom Biomed Res. 806, 283-299 (2014).</li>
<li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MALDI-TOF+MS+imaging+of+metabolites+with+a+N+-%281-Naphthyl%29+Ethylenediamine+Dihydrochloride+matrix+and+its+application+to+colorectal+cancer+liver+metastasis%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">MALDI-TOF MS imaging of metabolites with a N -(1-Naphthyl) Ethylenediamine Dihydrochloride matrix and its application to colorectal cancer liver metastasis.</a> Anal Chem. 87 (1), 422-430 (2015).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>(1S, 2S)-1,2-di-1-Naftil-etilendiammina dicloridrato</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MIA)</td><td>1052707-27-3</td><td>Sostanza matrice per MALDI-MS, &ge; 99,0% (HPLC)</td></tr><tr><td>1& Dulbecco' s soluzione salina tamponata con fosfato (DPBS)</td><td>Life Technologies, USA</td><td>14190-144</td><td>Senza CaCl2 e MgCl2</td></tr><tr><td>ART Puntali per pipette filtrati a foro largo</td><td>Thermo Fisher Scientific, Massachusetts, USA</td><td>2069G</td><td>Ridurre la potenziale contaminazione</td></tr><tr><td>Cryomolds</td><td>Tissue-Tek</td><td>25608-916</td><td>Stampo standard con superficie piana&nbsp;</td></tr><tr><td>Entellan</td><td>Fisher Scientific M1079610500</td><td></td><td>Vetrini coprioggetto</td></tr><tr><td>Eosin Y</td><td>Fisher Scientific (Waltham, MA, USA)</td><td>E511-25</td><td>Certificato biologico Macchia</td></tr><tr><td>Gelatina di pesce</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MIA)</td><td>G7041</td><td>Forma in polvere da pelle di pesce d'acqua fredda</td></tr><tr><td>Hematoxylin</td><td>Fisher Scientific (Waltham, MA, USA)</td><td>517-28-2</td><td>Macchia biologica certificata Pressione elevata sorgente di imaging con</td></tr><tr><td>spruzzatore HTX M5+</td><td>HTX Technologies LLC, Carrboro, USA</td><td></td><td>Spruzzatore a matrice</td></tr><tr><td>Indio stagno</td><td>Tecnologia di superficie Hudson,</td> <td>PL-IF-000010-P25</td><td>Fornisce una superficie conduttiva per l'imaging MALDI</td></tr><tr><td>Sorgente ionica MALDI</td><td>Spectroglyph LLC, USA</td><td></td> interfaccia <td>a doppio imbuto ionico</td></tr><tr><td>Metanolo</td><td>Fisher Scientific (Waltham, MA, USA)</td><td>67-56-1</td><td>HPLC ossido di grado</td></tr><tr><td>(ITO) conduttivo&ndash; vetrini rivestiti&nbsp; &nbsp;</td><td>New York, Stati</td><td></td><td></td>Uniti</tr><tr><td>Gelatina suina</td><td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MIA)</td> <td>G1890</td><td>Forma in polvere da pelle suina</td></tr><tr><td>Spettrometro di massa Q-Exactive</td><td>Thermo Fisher Scientific, Massachusetts, USA</td><td></td><td>Spettrometria di massa ad alta risoluzione</td></tr><tr><td>Software SCiLS Lab</td><td>&nbsp; versione 2024a Pro&nbsp;</td><td></td><td>per l'elaborazione dei dati&nbsp;</td></tr><tr><td>Water</td><td>Fisher Scientific (Waltham, MA, USA)</td><td>Grado</td><td></td> HPLC W6500</tr> <tr><td>(Waltham, MA, USA)</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

imaging molecolare di organoidi cerebrali umani mediante spettrometria di massa 

Molecular Imaging of Human Brain Organoids Using Mass Spectrometry

Ecco un protocollo che ottimizza l'imaging molecolare (metabolico) utilizzando MSI (Figura 1, vedi anche Cappuccio et al.)15. I dati più affidabili e la conservazione della morfologia dei tessuti sono stati ottenuti con il 10% di gelatina proveniente da pelle di pesce fredda, come confermato dalla colorazione istologica delle sezioni seriali. Utilizzando l'incorporazione di gelatina di pesce di organoidi cerebrali umani per 60 giorni, i metaboliti correlati al ciclo di Krebs sono stati mappati utilizzando MSI, dimostrando la loro distribuzione spaziale (Figura 2).
Nel complesso, il protocollo ottimizzato ha costantemente fornito risultati robusti, con il 10% di gelatina proveniente dalla pelle fredda del pesce come materiale di inclusione preferito e le impostazioni di spruzzatura della matrice NEDC ottimizzate per migliorare la risoluzione dell'immagine. I piccoli metaboliti rilevati negli organoidi cerebrali forniscono preziose informazioni sulle complessità molecolari di questo tessuto.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66997/66997fig01.jpg"> 
Figura 1: Pipeline generale dello studio del metaboloma degli organoidi cerebrali umani. Gli organoidi derivati dai fibroblasti dell'individuo tramite cellule staminali pluripotenti indotte sono utilizzati per LC-MS e MSI per evidenziare la distribuzione spaziale dei metaboliti. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66997/66997fig01large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66997/66997fig02.jpg"> 
Figura 2: Mappatura dei metaboliti correlati al ciclo di Krebs. Identificazione e distribuzione di metaboliti correlati al ciclo di Krebs utilizzando organoidi a 60 giorni derivati da controlli sani utilizzando MSI. Sono mostrate la colorazione con ematossilina ed eosina. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66997/66997fig02large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

Imaging molecolare di organoidi cerebrali umani mediante spettrometria di massa 

Brain organoid models serve as a powerful tool for studying human brain development and function. Mass spectrometry imaging (MSI), a cutting-edge ...

molecular-imaging-of-human-brain-organoids-using-mass-spectrometry

Research

Ricerca

JoVE Journal

Neuroscience

Neuroscienze

Questo studio introduce e descrive protocolli per derivare due organoidi neurali umani specifici come un modello rilevante e accurato per lo studio 1) lo sviluppo del glioblastoma umano all'interno di organoidi neurali umani esclusivamente negli esseri umani e 2) neuronergico differenziazione generando un organoide tridimensionale.

Organidi neurali umani per lo studio del cancro al cervello e delle malattie neurodegenerative

Questo protocollo è stato generato come mezzo per produrre organoidi cerebrali in modo semplificato e a basso costo senza fattori di crescita esogeni o matrice di membrana seminterrato, pur mantenendo la diversità dei tipi di cellule cerebrali e molte caratteristiche dell'organizzazione cellulare.

Un metodo statico auto-diretto per generare organiidi cerebrali da cellule staminali embrionali umane

L'obiettivo di questo protocollo è quello di fornire una guida dettagliata sulla preparazione del campione quando si pianificano esperimenti utilizzando MALDI MSI per massimizzare il rilevamento metabolico e molecolare in campioni biologici.

Preparazione del campione per la profilazione metabolica utilizzando la spettrometria di massa MALDI

Descriviamo un protocollo dettagliato per la generazione di organoidi cerebrali derivati da cellule staminali pluripotenti indotte dall'uomo e il loro uso nella modellazione delle malattie mitocondriali.

Generazione di organoidi del cervello umano per la modellazione della malattia mitocondriale

Questo protocollo descrive un metodo semi-automatico per screening di farmaci organoidi a medio-alto rendimento e un software di analisi delle immagini automatizzato indipendente dal microscopio per quantificare e visualizzare risposte multiparametriche a singolo organoide per catturare l'eterogeneità intratumorale.

Screening multiparametrico di farmaci organoidi tumorali mediante imaging a cellule vive a campo ampio per analisi di massa e organoidi singoli

Qui, introduciamo un protocollo completo per la generazione e l'analisi a valle di organoidi cerebrali umani utilizzando il sequenziamento dell'RNA a singola cellula e a singolo nucleo.

Generazione e analisi a valle di trascrittomi a singola cellula e a singolo nucleo in organoidi cerebrali

Presentiamo un protocollo per generare un organoide cerebrale umano con microglia residente incorporando cellule progenitrici ematopoietiche (HPC) derivate da cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) nello sviluppo di organoidi.

Derivazione di un organoide cerebrale umano con sviluppo di microglia

Presentiamo un protocollo passo-passo per l'imaging tridimensionale e ad alta risoluzione, label-free di organoidi utilizzando l'olotomografia a bassa coerenza. Questo protocollo descrive in dettaglio la preparazione della coltura di organoidi, l'acquisizione di immagini e l'analisi computazionale delle immagini, consentendo la visualizzazione in tempo reale delle dinamiche strutturali e delle risposte ai farmaci negli organoidi viventi.

Imaging 3D ad alta risoluzione e analisi con apprendimento automatico senza marcatura di organoidi intestinali tramite olotomografia a bassa coerenza

Questo protocollo dettaglia i passaggi chiave per consentire una misurazione rigorosa e riproducibile sia del glicogeno che di quelli N-linked tramite imaging di spettrometria di massa.

Imaging molecolare spaziale del Glycome tramite spettrometria di massa

Qui si descrive un metodo rapido e semplice per celle di immagine fluorescente in semi-densi fettine di cervello. Fissando, affettare, e otticamente compensazione tessuto cerebrale si descrivono le modalità standard di imaging epifluorescente o confocale può essere utilizzato per visualizzare le singole cellule e reti neuronali all'interno intatto tessuto nervoso.

Un metodo rapido per High-Resolution Imaging di fluorescenza in semi-spessa fettine di cervello

Scopri l'imaging molecolare di organoidi cerebrali umani mediante spettrometria di massa ad alta risoluzione. Questo metodo consente di mappare i metaboliti del ciclo di Krebs e studiare la neurogenesi in modelli derivati da cellule staminali pluripotenti indotte.

Imaging molecolare di organoidi cerebrali umani mediante spettrometria di massa

Esplora altri video