이 프로토콜은 진핵 세포에서 전체 세포 MALDI-TOF 질량 분석법을 사용하는 방법을 설명합니다. 여기에서는 대식세포의 미세환경에 대한 반응으로 대식세포의 다중 활성화 상태를 분석하여 이 기술의 정확성을 보여줍니다.
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방법 논문
이 프로토콜은 진핵 세포에서 전체 세포 MALDI-TOF 질량 분석법을 사용하는 방법을 설명합니다. 여기에서는 대식세포의 미세환경에 대한 반응으로 대식세포의 다중 활성화 상태를 분석하여 이 기술의 정확성을 보여줍니다.
MALDI-TOF는 화학 및 생화학에서 광범위하게 사용되는 질량 분석 기술입니다. 또한 분자와 바이오마커를 식별하기 위해 의학에도 적용되었습니다. 최근에는 미생물학에서 준비 또는 분별 단계 없이 임상 샘플에서 성장한 박테리아를 일상적으로 식별하기 위해 사용되고 있습니다. 우리와 다른 연구자들은 이 전체 세포 MALDI-TOF 질량 분석 기술을 진핵 세포에 성공적으로 적용했습니다. 현재 응용 분야는 세포 유형 식별에서 세포 배양 및 진단 응용 분야의 품질 관리 평가에 이르기까지 다양합니다. 여기에서는 사이토카인 또는 열에 의해 죽은 박테리아에 반응하는 대식세포의 다양한 편광 표현형을 탐색하는 데 사용하는 방법을 설명합니다. 이를 통해 대식세포의 단백질체 반응의 다양성을 대표하는 대식세포 특이적 지문을 식별할 수 있었습니다. 이 응용 프로그램은 방법의 정확성과 단순성을 보여줍니다. 여기에서 설명한 프로토콜은 병리학적 조건에서 면역 숙주 반응을 연구하는 데 유용하거나 더 넓은 진단 응용 분야로 확장될 수 있습니다.
MALDI-TOF MS(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-Of-Flight Mass Spectrometry)는 생물학적 시료를 연구하는 데 널리 사용되는 질량 분석 기술입니다. 레이저 빔과 에너지 흡수 매트릭스를 사용하면 소프트 이온화 과정, 즉 대부분 단일 전하를 띤 대형 생체 분자의 증발 및 생성이 가능합니다. 이 과정을 탈착/이온화라고 하며 MALDI라는 약어를 정당화합니다. 그런 다음 이러한 이온은 전압의 인가에 의해 가속되고 TOF 분석기로 들어가 이러한 이온을 분리하고 각각의 질량을 정량화할 수 있습니다1.
MALDI-TOF MS는 생물학, 화학 및 의학에서 분자 및 바이오마커2-4를 식별하거나 proteins5,6에서 번역 후 변형을 모니터링하는 데 광범위하게 사용되었습니다. 최근 여러 그룹에서 MALDI-TOF MS를 적용하여 임상 샘플에서 미생물을 식별했습니다7,8. 이 미생물 응용 분야는 이제 임상 환경에서 일상적으로 사용됩니다. 전체 세포 MALDI-TOF는 MALDI-TOF MS의 기존 응용 분야에 비해 많은 장점이 있습니다. 전체 세포를 포함하는 샘플은 직접 처리되므로 많은 양의 물질을 분별하거나 분리하는 데 시간이 많이 걸리는 단계를 피할 수 있습니다. 또한, 다양한 피크의 특성화가 필요하지 않습니다: 전체 스펙트럼은 샘플의 지문으로 간주되며, 매칭 알고리즘은 테스트된 스펙트럼을 참조 스펙트럼 데이터베이스와 비교합니다.
우리와 다른 사람들은 이 전세포 분석 기술을 진핵 세포에 적용했습니다. 많은 응용이 이 기술로부터 파생될 수 있습니다: (1) 혼합된 샘플9-11로부터 주요 세포 유형을 식별하고; (2) 시간 경과에 따른 세포 배양의 생존 가능성 평가(품질 관리 산업 응용 분야 포함)12; (3) 단일 세포 유형13의 활성화 상태를 모니터링하고; (4) 임상 샘플의 악성 변형을 평가합니다14,15.
여기에서는 사이토카인 또는 열에 의해 죽인 박테리아에 반응하는 대식세포의 다양한 편광 표현형을 탐색하기 위해 전체 세포 MALDI-TOF MS를 사용하는 방법에 대해 설명합니다. 대식세포는 미생물 병원체에 대한 면역 반응에서 중추적인 역할을 합니다. 이들은 패턴 인식 수용체(pattern recognition receptor)를 통해 조직 내 감염원을 감지하며, 이는 지질다당류(lipopolysaccharide, LPS)16와 같은 보존된 미생물 패턴을 감지할 수 있습니다. 대식세포는 T 세포와 상호 작용하여 적응 면역 반응을 일으키는 전문 항원 제시 세포입니다. T 세포는 대식세포의 살균 활성을 강화하거나 조절하는 사이토카인을 방출하여 대식세포에 영향을 미칩니다. Th1/Th2 림프구 분극과 유사하게, 염증성 대식세포, 살균성 대식세포, 종양충성 대식세포는 M2 대식세포로서 M1 대식세포와 면역조절자 대식세포로 분류되어 왔다17-19. M1이라는 용어는 인터페론(IFN)-γ 및 종양괴사인자(TNF)와 같은 I형 사이토카인 또는 LPS18,20-23과 같은 박테리아 산물에 의한 대식세포의 고전적인 활성화를 의미하며, 대체 경로(인터류킨(IL)-4, IL-10, 형질전환 성장 인자-β1)에 의해 활성화된 대식세포는 M2 대식세포로 간주됩니다19,24,25. 미세환경에 반응하는 대식세포의 높은 표현형 및 기능적 가소성으로 인해 이러한 대식세포는 MALDI-TOF MS 접근법으로 미묘한 변화를 분석하는 데 유용합니다.
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현재 프로토콜에서는 전체 세포 MALDI-TOF 기술을 사용하여 샘플의 지문으로 간주되는 질량 스펙트럼을 얻습니다. 생물 정보학 분석을 통해 이러한 지문을 비교하고 분류할 수 있었습니다. 이 프로토콜에는 세 가지 주요 부분이 있습니다.
세포 분리 및 배양을 위한 멸균 용액을 준비합니다. 모든 시약을 준비하고 4°C에서 보관하십시오
.1. 인간 단핵구의 준비
2. whole-cell Maldi-TOF MS에 의한 대식세포 분석
3. 생물정보학 분석
참고: 생물정보학 분석은 특정 분석 라이브러리(MALDIquant)와 함께 무료 오픈 소스 통계 분석 소프트웨어 R을 사용하여 수행되었습니다. R은 웹 사이트 http://cran.r-project.org/ 에서 무료로 다운로드 할 수 있습니다. 스크립트에 대한 자세한 설명은 보충 자료로 제공됩니다.
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본 프로토콜의 목적은 대식세포가 주변 미세환경에 반응하는 정도를 평가함에 있어 전세포 MALDI-TOF MS의 정확성을 입증하는 것입니다.
그림 1은 혈액 샘플로부터 자극된 대식세포를 준비하는 과정을 설명합니다. 그림 2는 유세포 분석을 통한 단핵구 및 MDM의 분석 결과를 나타냅니다. 단핵구는 CD14를 발현했지만 CD68은 발현하지 않았음에 유의하십시오(그림 1A). 반대로, MDM은 CD68을 발현했지만 CD14는 발현하지 않았습니다(그림 1B).
그림 3은 전세포 MALDI-TOF MS의 원리를 설명합니다. 세포를 매트릭스와 함께 타겟 플레이트에 도포합니다. 질량 분석기 내부에서 레이저 빔이 샘플에 여러 번(240회) 조사되어 분자의 탈착과 이온화를 유도합니다. 생성된 이온...
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이 프로토콜은 진핵 전체 세포에 대한 MALDI-TOF-MS의 사용을 설명합니다. 여기에서는 미세 환경에 대한 반응으로 대식세포의 다중 활성화 상태를 분석하여 방법의 정확성을 설명합니다.
프로토콜의 성공은 몇 가지 중요한 단계에 달려 있습니다. 첫째, 용액 오염 물질은 스펙트럼을 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 표적에 증착하기 전에 PBS에서 세포를 세척하여 배양 배지와 혈청 단백질을 제거하는 것이 중요합니다. 재현 가능한 결과를 보장하기 위해 1 x 105 세포/μl의 세포 농도도 필요합니다. 둘째, 결정화는 프로토콜의 중요한 단계입니다. 좋은 품질의 결과를 보장하려면 타겟 플레이트를 조심스럽게 세척하고 타겟에 샘플을 증착하기 전에 매트릭스를 준비해야 합니다. 매트릭스 용액 직전에 샘플을 타겟에 증착할 때 최상의 결과를 얻을 수 있습니다(타겟에 증착하기 전에 샘플을 매트릭스와 혼합하지 마십시오). 샘플과 매트릭스 용액 사이의 올바른 자발적 혼합을 위해서는 ...
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저자는 선언할 이해 상충이 없습니다. RO, JLM 및 CC는 "Procédé d'identification de cellules de mammifères par spectrométrie de masse MALDI-TOF"라는 국제 특허 WO 2011/154650의 발명가입니다.
Richard Ouedraogo는 산테 부처(PHRC 2010)의 보조금으로 지원됩니다. 기술 지원을 제공해 주신 Laurent Gorvel, Christophe Flaupdrops 및 Nicolas Amstrong에게 감사드립니다.
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