Ten protokół opisuje użycie spektrometrii mas MALDI-TOF na komórkach eukariotycznych. Tutaj ilustrujemy dokładność tej techniki, analizując wielokrotne stany aktywacji makrofagów w odpowiedzi na ich mikrośrodowisko.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje użycie spektrometrii mas MALDI-TOF na komórkach eukariotycznych. Tutaj ilustrujemy dokładność tej techniki, analizując wielokrotne stany aktywacji makrofagów w odpowiedzi na ich mikrośrodowisko.
MALDI-TOF jest szeroko stosowaną techniką spektrometrii mas w chemii i biochemii. Znalazł również zastosowanie w medycynie do identyfikacji cząsteczek i biomarkerów. Ostatnio znalazł zastosowanie w mikrobiologii do rutynowej identyfikacji bakterii wyhodowanych z próbek klinicznych, bez etapów przygotowania lub frakcjonowania. My i inni z powodzeniem zastosowaliśmy tę technikę spektrometrii mas MALDI-TOF dla całych komórek do komórek eukariotycznych. Obecne zastosowania obejmują zarówno identyfikację typów komórek, jak i kontrolę jakości, ocenę hodowli komórkowych i zastosowania diagnostyczne. Tutaj opisujemy jego zastosowanie do badania różnych fenotypów polaryzacji makrofagów w odpowiedzi na cytokiny lub bakterie zabijane termicznie. Pozwoliło to na zidentyfikowanie odcisków palców specyficznych dla makrofagów, które są reprezentatywne dla różnorodności odpowiedzi proteomicznych makrofagów. Ta aplikacja ilustruje dokładność i prostotę metody. Opisany tutaj protokół może być przydatny do badania odpowiedzi immunologicznej gospodarza w stanach patologicznych lub może zostać rozszerzony na szersze zastosowania diagnostyczne.
Laserowa desorpcja/jonizacja wspomagana matrycą spektrometria mas czasu przelotu (MALDI-TOF MS) jest popularną techniką spektrometrii mas do badania próbek biologicznych. Zastosowanie wiązki laserowej i matrycy pochłaniającej energię umożliwia miękki proces jonizacji: parowanie i genezę dużych, w większości jednoładowanych biomolekuł. Proces ten nazywa się desorpcją/jonizacją, co uzasadnia akronim MALDI. Jony te są następnie przyspieszane przez przyłożenie napięcia i wprowadzane do analizatora TOF, który umożliwia oddzielenie tych jonów i ilościowe określenie ich odpowiednich mas1.
MALDI-TOF MS jest szeroko stosowany w biologii, chemii i medycynie do identyfikacji molekuł i biomarkerów2-4 lub do monitorowania modyfikacji potranslacyjnych na proteins5,6. Ostatnio kilka grup zastosowało MALDI-TOF MS do identyfikacji mikroorganizmów z próbek klinicznych7,8. To zastosowanie mikrobiologiczne jest obecnie rutynowo stosowane w warunkach klinicznych. Cała komórka MALDI-TOF ma wiele zalet w porównaniu z klasycznymi zastosowaniami MALDI-TOF MS. Próbki zawierające całe komórki są przetwarzane bezpośrednio, co pozwala uniknąć czasochłonnych etapów frakcjonowania lub oddzielania dużych ilości materiału. Co więcej, nie jest potrzebna charakterystyka różnych pików: całe widmo jest traktowane jako odcisk palca próbki, a algorytmy dopasowywania porównują badane widmo z bazą danych widm referencyjnych.
My i inni zastosowaliśmy tę technikę analizy całych komórek do komórek eukariotycznych. Technika ta może mieć wiele zastosowań: (1) identyfikacja głównych typów komórek z próbki mieszanej9-11; 2) ocena żywotności kultur komórkowych w czasie (w tym zastosowania przemysłowe w zakresie kontroli jakości)12; (3) monitorowanie stanów aktywacji pojedynczego ogniwa typu13; (4) ocenić złośliwą przemianę próbki klinicznej14,15.
Tutaj opisujemy użycie całokomórkowego MALDI-TOF MS do badania różnych fenotypów polaryzacji makrofagów w odpowiedzi na cytokiny lub bakterie zabijane termicznie. Makrofagi odgrywają kluczową rolę w odpowiedzi immunologicznej na patogeny drobnoustrojowe. Wykrywają czynniki zakaźne w tkankach za pomocą receptorów rozpoznawania wzorców, które są w stanie wykryć konserwatywne wzorce mikrobiologiczne, takie jak lipopolisacharyd (LPS)16. Makrofagi to profesjonalne komórki prezentujące antygen, które oddziałują z limfocytami T w celu wytworzenia adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej. Limfocyty T wpływają na makrofagi poprzez uwalnianie cytokin, które wzmacniają lub regulują aktywność mikrobójczą makrofagów. Analogicznie do polaryzacji limfocytów Th1 / Th2, makrofagi zapalne, bakteriobójcze i rakobójcze zostały sklasyfikowane jako makrofagi M1, a makrofagi immunoregulacyjne jako makrofagi M217-19. Termin M1 odnosi się do klasycznej aktywacji makrofagów przez cytokiny typu I, takie jak interferon (IFN)-γ i czynnik martwicy nowotworu (TNF) lub produkty bakteryjne, takie jak LPS18,20-23, podczas gdy makrofagi aktywowane przez alternatywne szlaki (interleukina (IL)-4, IL-10, transformujący czynnik wzrostu-β1 są uważane za makrofagi M219,24,25. Wysoka plastyczność fenotypowa i funkcjonalna makrofagów w odpowiedzi na ich mikrośrodowisko sprawia, że makrofagi te są przydatne do analizy subtelnych zmian za pomocą podejścia MALDI-TOF MS.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W obecnym protokole, technika MALDI-TOF dla całej komórki jest używana do uzyskania widma masowego traktowanego jako odcisk palca próbki. Analiza bioinformatyczna pozwoliła na porównanie i sklasyfikowanie tych odcisków palców. Protokół ten składał się z trzech głównych części:
Przygotuj sterylne roztwory do izolacji komórek i hodowli. Przygotować i przechowywać wszystkie odczynniki w temperaturze 4 °C
1. Przygotowanie ludzkich monocytów
2. Analiza makrofagów przez całe komórki Maldi-TOF MS
3. Analiza bioinformatyczna
Uwaga: analiza bioinformatyczna została przeprowadzona przy użyciu darmowego oprogramowania do analizy statystycznej R o otwartym kodzie źródłowym, wraz ze specyficznymi bibliotekami analiz (MALDIquant). R można pobrać bezpłatnie z jego strony internetowej http://cran.r-project.org/. Szczegółowy opis skryptu znajduje się pod następującym materiał uzupełniający.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Celem niniejszego protokołu jest wykazanie dokładności metody MALDI-TOF MS całych komórek w ocenie reaktywności makrofagów na ich mikrośrodowisko.
Rycina 1 przedstawia przygotowanie stymulowanych makrofagów z próbek krwi. Rycina 2 obrazuje analizę monocytów oraz MDM za pomocą cytometrii przepływowej. Należy zauważyć, że monocyty wykazywały ekspresję CD14, ale nie CD68 (Rycina 1A). Z kolei MDM wykazywały ekspresję CD68, ale nie CD14 (Ry...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół ten opisuje zastosowanie MALDI-TOF-MS na całych komórkach eukariotycznych. W tym miejscu ilustrujemy dokładność metody, analizując wielokrotne stany aktywacji makrofagów w odpowiedzi na ich mikrośrodowisko.
Sukces protokołu zależy od kilku krytycznych kroków. Po pierwsze, każde zanieczyszczenie roztworem może zmienić widma. Na przykład ważne jest, aby umyć komórki w PBS w celu usunięcia pożywki hodowlanej i białek surowicy przed osadzaniem na celu. Aby zapewnić powtarzalne wyniki, pot...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów. RO, JLM i CC są wynalazcami międzynarodowego patentu WO 2011/154650 o nazwie "Procédé d'identification de cellules de mammifères par spectrométrie de masse MALDI-TOF".
Richard Ouedraogo jest wspierany przez grant z Ministère de la Santé (PHRC 2010). Dziękujemy Laurentowi Gorvelowi, Christophe'owi Flaudropsowi i Nicolasowi Amstrongowi za pomoc techniczną.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.