2025년 5월 23일
이 프로토콜은 형광 유도 단일 세포 MALDI-2 질량 분석법에 microMS를 사용하여 1차 쥐 신경 세포의 분자 프로파일링을 향상시키는 방법을 설명합니다.
우리의 연구는 세포 이질성을 밝히고 분자 프로필을 복잡한 시스템의 세포 정체성, 기능 및 반응에 연결하기 위해 고처리량, 이미지 유도, 단일 세포 MALDI 질량 분석 워크플로우를 개발하는 데 중점을 두고 있습니다.
MALDI-2 및 고공간 분해능 질량 분석기와 같은 고급 기기를 사용하면 단일 세포의 표적화된 공간 분해 분석이 가능해 복잡한 조직에서 감도를 높이고 분자 프로파일링 범위를 확장할 수 있습니다. 현재 과제에는 제한된 감도, 샘플 간 재현성, 복잡한 데이터 분석 등이 포함됩니다. MALDI 데이터는 종종 희소하고 수천 개의 세포와 수백 개의 분자가 있는 대규모 데이터 세트에는 강력한 계산 도구가 필요합니다.
이 프로토콜은 개별 세포 및 소기관을 분석하기 위한 고처리량 방법의 격차를 해결하여 이질성에 대한 매우 자세한 연구를 가능하게 하고 분자 및 세포 생물학 및 기능에 대한 통찰력을 얻습니다.
이 프로토콜을 사용하면 슬라이드 전체에 흩어져 있는 세포를 신속하게 표적으로 분석할 수 있으므로 세포 조작이나 전체 영역 스캔이 필요하지 않으며 처리량이 크게 증가합니다.
[해설자] 시작하려면 각 슬라이드를 150밀리몰 암모늄 아세테이트 2-3밀리리터로 헹구어 현미경 검사 및 MALDI 매트릭스 적용을 방해할 수 있는 글리세롤과 염 결정을 제거한 다음 부드러운 질소 흐름으로 슬라이드를 건조시키거나 완전히 자연 건조시킵니다. 건조된 슬라이드를 현미경 스테이지에 넣습니다. 전체 슬라이드에 고르게 분포된 최소 10개의 지지점을 사용하여 현미경의 초점을 맞춥니다. DAPI 및 명시야 이미징에 적합한 필터를 사용하여 전체 슬라이드의 타일 형광 이미지를 5배에서 10배 배율로 획득하여 현미경 슬라이드의 기준 마커가 이미지에 명확하게 캡처되도록 합니다. ZEN ZEISS와 같은 현미경 소프트웨어를 사용하여 타일 이미지를 스티칭합니다. 수직으로 인접한 타일이 오프셋되지 않았는지 확인합니다. 현미경 소프트웨어를 사용하여 스티칭된 각 이미지를 BigTIFF 파일로 처리하고 내보내거나 최종 이미지 크기가 2GB 미만인 경우 표준 TIFF로 내보냅니다. 20mg의 2,5-디하이드록시아세토페논을 1.5ml의 아세톤에 녹입니다. 슬라이드를 승화 챔버의 홀더에 넣은 다음 홀더를 승화 장치에 넣습니다. 용해된 매트릭스 용액을 세라믹 웨이퍼에 피펫팅하고 아세톤이 완전히 증발하도록 한 다음 승화 챔버를 닫아 밀봉합니다. 냉각수 챔버에 얼음물 슬러시를 채우고 승화 챔버 위에 단단히 놓습니다. 진공 펌프를 켜고 시스템이 5분 동안 평형을 이룰 수 있도록 합니다. 챔버를 섭씨 200도까지 5분 동안 가열하여 승화를 시작합니다. 5분 후 챔버에서 얼음물 수조를 제거합니다. 온도를 섭씨 25도로 돌리고 챔버 위에 방열판을 놓습니다. 승화 챔버를 천천히 환기시켜 압력을 해제합니다. 챔버를 열고 슬라이드를 조심스럽게 제거합니다. MicroMS를 열고 이미지 그룹 옵션을 사용하여 BigTIFF 현미경 이미지를 데시메이션하여 명시야 및 형광 채널을 모두 수용합니다. Blob 옵션 도구로 이동하여 최대 및 최소 Blob 크기를 조정하여 허용되는 Blob 크기 범위를 정의합니다. 블롭 감지를 위한 형광 채널의 임계값을 설정합니다. 원형도 값을 지정하여 식별된 셀이 고려를 위해 얼마나 원형이어야 하는지 정의하고 색상을 선택합니다. Blob 찾기 옵션을 사용하여 Blob을 검색합니다. 메시지가 표시되면 Blob 목록을 원하는 이름으로 저장합니다. 거리 필터 도구를 사용하여 각 셀 사이의 최소 거리를 설정합니다. 테스트 포인트를 통해 오류를 테스트하여 오프셋 오류를 정확하게 결정합니다. MTP 슬라이드 어댑터 II를 사용하여 슬라이드를 기기에 로드합니다. MicroMS가 있는 컴퓨터로 돌아온 후 원격 데스크톱 응용 프로그램을 통해 질량 분석기 컴퓨터에 액세스합니다. 측량기를 처음 사용하는 경우 도구로 이동한 다음 측량기 설정으로 이동하여 위치를 확인합니다. 팝업 창에서 X 및 Y 위치가 있는 좌표 세트를 보고 슬라이드 어댑터 II 형상에서 이러한 각 특정 점을 선택합니다. MicroMS 창에서 X 및 Y 위치를 업데이트합니다. 질량 분석기의 카메라 및 스테이지 컨트롤을 사용하여 슬라이드에서 쉽게 식별할 수 있는 위치로 이동하여 기기 좌표를 복사합니다. MicroMS에서 현미경 이미지에서 동일한 위치를 찾아 마우스 오른쪽 버튼을 클릭한 후 팝업 창에 좌표를 입력합니다. 좌표를 가장 가까운 정수로 반올림하고 공백으로 구분합니다. 세 개의 등록 지점이 추가되면 원 중 하나가 빨간색으로 바뀌어 등록에서 가장 벗어난 위치임을 나타냅니다. Control + 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 등록 지점을 삭제하고 다시 시도하십시오. 파일에서 저장으로 이동한 다음 등록으로 이동하여 등록 파일을 저장합니다. 슬라이드에 블롭이 표시된 상태에서 파일, 저장, 계측기 위치로 이동하여 계측기 위치 파일을 저장한 다음 원격 데스크톱 소프트웨어를 사용하여 이 파일을 계측기 컴퓨터로 전송합니다. 사용자 정의 XEO 파일을 열고 해당 내용을 MTP 슬라이드 어댑터 II 에 복사합니다. XEO 파일. 파일을 저장하여 이 형상 파일을 셀의 위치로 업데이트합니다. 자동화 탭을 클릭하고 새로 만들기를 선택하여 새 자동 실행을 만듭니다. 표시된 샘플 영역을 가로질러 끌어 셀을 선택하고 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 분석 목록에 추가합니다. 자동 실행을 저장하고 자동 실행 시작을 클릭하여 수집을 시작합니다. 이 그림은 단일 세포 MALDI-2 질량 분석법 프로파일링이 서로 다른 뇌 영역 전체와 그 내에서 지질 기반 세포 이질성을 어떻게 밝히는지 보여줍니다. 균일한 매니폴드 근사 및 투영 또는 UMAP 분석은 뇌 영역별로 세포를 분리하여 선조체, 해마 및 피질에 대한 뚜렷한 클러스터를 형성합니다. 라이덴 클러스터링은 4개의 지질 기반 세포 하위 집단을 밝혔습니다. 또한, 주석이 달린 지질 전반에 걸쳐 뚜렷한 강도 프로파일과 함께 클러스터 특이적 지질 시그니처가 관찰되었습니다. 6개의 피질 세포의 질량 스펙트럼도 슬라이드 전반에 걸쳐 일관된 지질 검출을 보여주었습니다. 또한, 서로 다른 슬라이드의 피질 세포는 중첩된 UMAP 분포를 보여 배치 효과가 최소화되었음을 나타냅니다.
전체 스크립트를 보고 수천 개의 과학 동영상에 액세스하세요
이 연구는 형광 유도 단일 세포 MALDI-2 질량 분석법을 위한 microMS 사용 프로토콜을 제시하며, 이는 일차 랫트 신경 세포의 분자 프로파일링을 향상시킵니다. 이 연구는 세포의 이질성을 해결하고 복합 조직 내 세포의 신원 및 기능과 분자 프로파일을 연결하는 것을 목표로 합니다.
High-throughput, fluorescence-guided MALDI-2 mass spectrometry enables precise molecular profiling of individual neural cells, addressing the challenge of cellular heterogeneity in complex tissues. This workflow enhances predictive confidence in early discovery by linking molecular signatures to cell identity and function. The approach supports portfolio decisions by providing scalable, reproducible single-cell data critical for target validation and mechanistic de-risking.
This method integrates from early discovery through lead identification, supporting both hypothesis testing and translational research in neuroscience and related fields.