Name: Sheathless Eletroforese Capilar-Espectrometria de Massa para Metabolic Profiling de amostras biológicas (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-01T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 46 s
Description: Aprenda a realizar perfilamento metabólico de amostras biológicas usando eletroforese capilar-espectrometria de massa sem bainha. Este método melhora a sensibilidade e robustez na análise de metabólitos altamente polares e carregados.

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

Dr. Rawi Ramautar gostaria de agradecer o apoio financeiro do esquema de subsídios Veni da Organização Holandesa de Pesquisa Científica (NWO Veni 722.013.008).

NOTA: O protocolo descrito aqui para o uso de sheathless CE-MS para estudos perfil metabólico é apenas para uso em laboratório. Os procedimentos descritos abaixo são baseados em 4,5 trabalho recentemente publicado. Mais detalhes experimentais podem ser encontrados nestes documentos. Antes de usar este protocolo, consulte todas as folhas de dados de segurança pertinentes (MSDS). Por favor, use todos os procedimentos de segurança laboratoriais adequados, incluindo óculos de segurança, jaleco e luvas, quando da realização dos experimentos descritos neste protocolo. 1. Preparação dos reagentes e amostras Solutions <ol><li> Preparação do electrólito de fundo (BGE) <ol><li> Prepara-se uma nova solução de BGE (10% (v / v) de ácido acético, pH 2,2) a cada dia. </li><li> Adicionar 9,0 ml de água num frasco de vidro de 10 ml e adicionar 1.0 ml de ácido acético à água numa hotte. Misturar a solução, cuidadosamente, com um vórtice. </li></ol></li><li> Preparação de standar metabolitomistura d <ol><li> Dissolver 50 ul de uma mistura padrão de 50 mM cação contendo 60 metabólitos catiônicos em 50 ul de água e misturar a solução completamente. Armazenar a -80 ° C quando não estiver em uso. </li><li> Dissolve-se 50 ul de uma mistura padrão contendo anião 50 uM 30 metabolitos aniónicos em 50 ul de água e misturar a solução completamente. Conserva-se a solução, em alíquotas para evitar ciclos de congelamento / descongelamento do mesmo padrão de mistura, a -80 ° C quando não estiver em uso. NOTA: O metabolito misturas padrão são estáveis ​​durante 3 meses, quando armazenado adequadamente a -80 ° C. </li></ol></li><li> Preparação de extractos a partir da linha celular de glioblastoma <ol><li> Lavam-se as células U-87 MG de glioblastoma humanas aderentes três vezes com solução de cloreto de sódio a 1 ml de gelo-frio 0,9% 21. </li><li> Adicionar 2 ml de solução de metanol / água gelada (8/2, v / v) para as células aderentes e raspar usando um raspador de células de borracha com ponta 21. </li&gt; <li> Recolher a solução de metanol / água em um tubo e ultrasonicate durante 2 min. </li><li> Adicionar clorofórmio para a fracção de metanol / água (proporção final 8/8/2, v / v / v) e centrifuga-se a amostra durante 10 min a 16100 xg e 4 ° C. </li><li> Recolher a camada de metanol / água e evapora-se esta fracção com um concentrador de vácuo. Reconstituir o material seco em 50 ul de água, para análise por sheathless CE-MS. Quando não estiver em utilização armazenar a amostra a -80 ° C. </li></ol></li></ol> 2. Configurando o CE-MS Sistema Sheathless <ol><li> Instalação do cartucho de sílica fundida nua com o emissor ponta porosa <ol><li> Coloque um novo cartucho de sílica fundida nua com um emissor de ponta porosa (comprimento 30 mm de diâmetro interno x 90 cm total) no instrumento CE. </li><li> Aplicar uma lavagem para a frente a 50 psi durante 15 min com o software que controla o instrumento CE utilizando metanol a 100% e verificar visualmente se o líquido flui para fora da capiltomada lary durante esta etapa de lavagem. Além disso executar uma lavagem no sentido oposto a 50 psi durante 5 min, utilizando a solução BGE para examinar visualmente se o líquido flui para fora do capilar condutora. </li><li> Repetir o passo 2.1.2, a uma pressão de 100 psi no caso de não formação da gota de líquido ter sido observada na saída do tubo capilar. Instalar um novo cartucho de sílica fundida nu se sem formação de gota de líquido foi observada durante este passo. </li><li> Enxaguar o capilar de separação com água a 50 psi durante 10 min, seguido de NaOH 0,1 M a 50 psi durante 10 min, em seguida, por água a 50 psi durante 10 min e, finalmente, com BGE a 50 psi durante 10 min. NOTA: As etapas 2.1.1 2.1.4 até que só são necessários para a instalação de um cartucho novo capilar. </li></ol></li><li> Acoplamento do capilar porosa emissor dica para ESI-MS NOTA: antes do acoplamento do capilar para o MS CE, assegurar que o instrumento de MS foi calibrado e conectado ao sistema CE. Definir a tensão ESI para0. Montar o instrumento MS com uma fonte nanospray. Gas 1, gás 2 e temperatura do aquecedor de interface não foram aplicados como ESI em taxas de fluxo muito baixas ocorre por apenas aplicando a tensão de pulverização iónica definir a 1500 V. Set a cortina a 5 psi. <ol><li> Remover a ponta do pulverizador do cartucho de sílica fundida a partir do tubo de água e instalá-lo no adaptador de origem de nanospray para acoplamento com o instrumento de MS. Certifique-se de que a altura dos frascos BGE no instrumento CE coincidir com a altura da ponta do pulverizador. </li><li> Entrada para o fluxo de líquido através do capilar condutora por lavagem com BGE a 50 psi durante 5 min. Durante este passo de lavagem uma formação de gotas na base da agulha pulverizador ESI deve ser observada. </li><li> Lave o capilar de separação com BGE a 50 psi durante 10 min na direção de avanço. formação da gota deve ser observado na ponta do bico emissor poroso (ponta do pulverizador) durante este passo. </li><li> Posicionar o emissor de ponta porosa para a entrada da entrada MS a uma distância de cIRCA 2 a 3 mm. </li><li> Aplicada uma tensão de 30 kV, utilizando um tempo de rampa de 1 min e iniciar a aquisição de dados de MS na gama de m / z de 65 a 1000 m / z para estudos perfil metabólico usando primeiro uma voltagem ESI de 0. NOTA: O espectro de massa deve ser desprovido de sinal como não deve haver electropulverização. </li><li> Definir a tensão ESI a 1.000 V, enquanto continuar a medição de dados. Aumentar a tensão de ESI com incrementos de 200 V até que um sinal de fundo constante é observada durante pelo menos 15 min. </li><li> Optimizar a posição do emissor ponta porosa com respeito ao centro da entrada de MS, movendo-o em x, y, ou z-sentido, a fim de ver qual a posição que proporciona o sinal de máxima e MS mais estável (electroferograma iónico total). </li><li> Depois de optimizar a posição do emissor de ponta porosa e determinando a tensão óptima ESI, definir a tensão ESI de 0 V e diminuir a tensão de CE de 30 kV a 1 kV, utilizando um tempo de rampa de 5 min. </li><li> Crie um método usin MSg a tensão ESI óptima e um método de CE sobre o instrumento CE para a análise de padrões de metabolitos e amostras biológicas. </li></ol></li></ol> 3. Análise do metabolito Padrões e amostras biológicas <ol><li> A avaliação do desempenho do sistema sheathless CE-MS <ol><li> Transferir 20 uL da mistura padrão metabolito aniónico num microtubo 100 ul vazio (tubo de PCR) que se encaixa dentro de um frasco CE e colocar esse frasco no tabuleiro das amostras de entrada. NOTA: O volume mínimo exigido no microtubo para uma injecção de confiança é de 2 mL. <ol><li> Iniciar a aquisição MS método modo de ião negativo criado durante o passo 2.2.9 e subsequentemente iniciar a sequência CE usando o software que controla o instrumento CE. </li><li> Lavar a separação capilar com BGE a 50 psi durante 3 min, seguido por injecção de 2,0 psi durante 60 seg (20 nl correspondente a 3% do volume capilar) e depois por injecção BGE a 1,0 psi durante 10seg. NOTA: Posteriormente, a aquisição de dados MS é acionado. </li><li> Aplicada uma tensão de -30 kV com um tempo de rampa de 1,0 min com uma pressão de 0,5 psi durante 30 min na entrada. Depois de 30 minutos de separação electroforética, pare de aquisição de dados de MS e diminuir a tensão CE para -1 kV utilizando um tempo de rampa de 5 minutos (uma diminuição gradual da tensão de EC após a separação electroforética melhora a durabilidade do emissor capilar ponta porosa). </li></ol></li><li> Entre as injecções de amostra, lavar o capilar com água, hidróxido de sódio 0,1 M, água e BGE cada a 30 psi durante 3 min. </li><li> Analisar os dados registados mediante a determinação dos tempos de migração e a intensidade do sinal da mistura metabolito aniónico analisados. </li><li> Avaliar se os padrões de metabolitos aniónicos aparecem na região entre 10 e 28 min. </li><li> Verificar se três isómeros estruturalmente relacionados, isto é, D-glucose-1-fosfato, D-glicose-6-fosfato e D-frutose-6-fosfato sãoparcialmente separada, ou seja, a resolução entre os dois primeiros picos é cerca de 0,75 e dos dois últimos picos é cerca de 0,50 (ver Figura 1). NOTA: A resolução de 1.5 indica uma separação da linha de base de dois picos adjacentes. </li><li> Repita os passos 3.1.1 e 3.1.2 para a mistura metabólito catiônica. Certifique-se de que a detecção MS está agora no modo de iões positivos e tensão CE é 30 kV. </li><li> Analisar os dados registados mediante a determinação dos tempos de migração e a intensidade do sinal da mistura metabolito catiónico analisados. </li><li> Avaliar se os padrões de metabolitos catiônicos aparecem na região entre 8 e 22 min. Verifique se isoleucina e leucina estão migrando entre 15 e 15,5 min e determinar se a resolução é de cerca de 0,5. </li></ol></li><li> Análise de amostras biológicas <ol><li> Repita os passos 3.1.1 e 3.1.2 para perfis metabólicos aniônica do extrato da linha de células de glioblastoma. NOTA: O con metabólicatenda obtida após pré-tratamento de amostra corresponde a uma densidade celular de cerca de 20 células / NL, por conseguinte, uma injecção de 20 nl é o equivalente a 400 células por análise. . </li><li> Criar um electrofograma ion extraído para o ácido láctico metabolito (m / z 89,0243) usando 5 precisão em massa o MDA e verificar se a intensidade do sinal é acima de 100.000 contagens. </li><li> Repita os passos 3.1.1 e 3.1.2 para perfis metabólicos catiônica do extrato da linha de células de glioblastoma. NOTA: A electrofograma total de iões altamente rico em informações devem ser observados durante uma injeção de 20 nl neste modo. </li><li> Após as análises, ou quando não estiver em uso, enxaguar o capilar com água a 50 psi durante 15 min e armazenar a parte de entrada do capilar num frasco para injectáveis ​​contendo água e a secção poroso (parte de saída) num tubo também contendo água. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Ramautar, R., Berger, R., van der Greef, J., Hankemeier, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+metabolomics%3A+strategies+to+understand+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Chem+Biol%22%5BJournal%5D)">Human metabolomics: strategies to understand biology.</a> Curr Opin Chem Biol. 17, 841-846 (2013).</li>
<li>Wishart, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HMDB+3.0--The+Human+Metabolome+Database+in+2013%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">HMDB 3.0--The Human Metabolome Database in 2013.</a> Nucleic Acids Res. 41, D801-D807 (2013).</li>
<li>Psychogios, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+human+serum+metabolome%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The human serum metabolome.</a> PLoS One. 6, e16957(2011).</li>
<li>Gulersonmez, M. C., Lock, S., Hankemeier, T., Ramautar, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sheathless+capillary+electrophoresis-mass+spectrometry+for+anionic+metabolic+profiling%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Sheathless capillary electrophoresis-mass spectrometry for anionic metabolic profiling.</a> Electrophoresis. 37, 1007-1014 (2016).</li>
<li>Ramautar, R., Busnel, J. M., Deelder, A. M., Mayboroda, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancing+the+coverage+of+the+urinary+metabolome+by+sheathless+capillary+electrophoresis-mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Enhancing the coverage of the urinary metabolome by sheathless capillary electrophoresis-mass spectrometry.</a> Anal Chem. 84, 885-892 (2012).</li>
<li>Ramautar, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolic+profiling+of+human+urine+by+CE-MS+using+a+positively+charged+capillary+coating+and+comparison+with+UPLC-MS%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Biosyst%22%5BJournal%5D)">Metabolic profiling of human urine by CE-MS using a positively charged capillary coating and comparison with UPLC-MS.</a> Mol Biosyst. 7, 194-199 (2011).</li>
<li>Naz, S., Garcia, A., Barbas, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiplatform+analytical+methodology+for+metabolic+fingerprinting+of+lung+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Multiplatform analytical methodology for metabolic fingerprinting of lung tissue.</a> Anal Chem. 85, 10941-10948 (2013).</li>
<li>Ibanez, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CE%2FLC-MS+multiplatform+for+broad+metabolomic+analysis+of+dietary+polyphenols+effect+on+colon+cancer+cells+proliferation%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">CE/LC-MS multiplatform for broad metabolomic analysis of dietary polyphenols effect on colon cancer cells proliferation.</a> Electrophoresis. 33, 2328-2336 (2012).</li>
<li>Soga, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+determination+of+anionic+intermediates+for+Bacillus+subtilis+metabolic+pathways+by+capillary+electrophoresis+electrospray+ionization+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Simultaneous determination of anionic intermediates for Bacillus subtilis metabolic pathways by capillary electrophoresis electrospray ionization mass spectrometry.</a> Anal Chem. 74, 2233-2239 (2002).</li>
<li>Soga, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+metabolome+analysis+using+capillary+electrophoresis+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J+Proteome+Res%22%5BJournal%5D)">Quantitative metabolome analysis using capillary electrophoresis mass spectrometry.</a> J Proteome Res. 2, 488-494 (2003).</li>
<li>Britz-McKibbin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capillary+electrophoresis-electrospray+ionization-mass+spectrometry+%28CE-ESI-MS%29-based+metabolomics%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Capillary electrophoresis-electrospray ionization-mass spectrometry (CE-ESI-MS)-based metabolomics.</a> Methods Mol Biol. 708, 229-246 (2011).</li>
<li>Ibanez, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+metabolomic+workflow+for+early+detection+of+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chromatogr+A%22%5BJournal%5D)">A new metabolomic workflow for early detection of Alzheimer's disease.</a> J Chromatogr A. 1302, 65-71 (2013).</li>
<li>Kuehnbaum, N. L., Britz-McKibbin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+advances+in+separation+science+for+metabolomics%3A+resolving+chemical+diversity+in+a+post-genomic+era%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Rev%22%5BJournal%5D)">New advances in separation science for metabolomics: resolving chemical diversity in a post-genomic era.</a> Chem Rev. 113, 2437-2468 (2013).</li>
<li>Nemes, P., Rubakhin, S. S., Aerts, J. T., Sweedler, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Qualitative+and+quantitative+metabolomic+investigation+of+single+neurons+by+capillary+electrophoresis+electrospray+ionization+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Qualitative and quantitative metabolomic investigation of single neurons by capillary electrophoresis electrospray ionization mass spectrometry.</a> Nat Protoc. 8, 783-799 (2013).</li>
<li>Hirayama, A., Wakayama, M., Soga, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolome+analysis+based+on+capillary+electrophoresis-mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Trac-Trend+Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Metabolome analysis based on capillary electrophoresis-mass spectrometry.</a> Trac-Trend Anal Chem. 61, 215-222 (2014).</li>
<li>Maxwell, E. J., Chen, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Twenty+years+of+interface+development+for+capillary+electrophoresis-electrospray+ionization-mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chim+Acta%22%5BJournal%5D)">Twenty years of interface development for capillary electrophoresis-electrospray ionization-mass spectrometry.</a> Anal Chim Acta. 627, 25-33 (2008).</li>
<li>Bonvin, G., Schappler, J., Rudaz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capillary+electrophoresis-electrospray+ionization-mass+spectrometry+interfaces%3A+fundamental+concepts+and+technical+developments%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chromatogr+A%22%5BJournal%5D)">Capillary electrophoresis-electrospray ionization-mass spectrometry interfaces: fundamental concepts and technical developments.</a> J Chromatogr A. 1267, 17-31 (2012).</li>
<li>Hirayama, A., Tomita, M., Soga, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sheathless+capillary+electrophoresis-mass+spectrometry+with+a+high-sensitivity+porous+sprayer+for+cationic+metabolome+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Sheathless capillary electrophoresis-mass spectrometry with a high-sensitivity porous sprayer for cationic metabolome analysis.</a> Analyst. 137, 5026-5033 (2012).</li>
<li>Bonvin, G., Schappler, J., Rudaz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-aqueous+capillary+electrophoresis+for+the+analysis+of+acidic+compounds+using+negative+electrospray+ionization+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chromatogr+A%22%5BJournal%5D)">Non-aqueous capillary electrophoresis for the analysis of acidic compounds using negative electrospray ionization mass spectrometry.</a> J Chromatogr A. 1323, 163-173 (2014).</li>
<li>Moini, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simplifying+CE-MS+operation.+2.+Interfacing+low-flow+separation+techniques+to+mass+spectrometry+using+a+porous+tip%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Simplifying CE-MS operation. 2. Interfacing low-flow separation techniques to mass spectrometry using a porous tip.</a> Anal Chem. 79, 4241-4246 (2007).</li>
<li>Dettmer, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolite+extraction+from+adherently+growing+mammalian+cells+for+metabolomics+studies%3A+optimization+of+harvesting+and+extraction+protocols%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Bioanal+Chem%22%5BJournal%5D)">Metabolite extraction from adherently growing mammalian cells for metabolomics studies: optimization of harvesting and extraction protocols.</a> Anal Bioanal Chem. 399, 1127-1139 (2011).</li>
</ol>

Não temos nada a divulgar.

Um método sheathless CE-MS empregando um emissor de ponta porosa foi apresentado para a análise de metabolitos altamente polares e carregados. Uma característica única desta abordagem é que os metabolitos aniónicos ou catiónicos podem ser perfilado por única interrupção da tensão e detecção do CE polaridade MS. Uma grande variedade de metabolitos altamente polares e carregados em amostras biológicas podem ser analisadas com uma eficiência de separação elevada, que é crucial para metabolitos estruturalmente semelhantes, e com limites de detecção da (baixa) gama nanomolar. O protocolo apresentado centrado na utilização de sheathless CE-MS para perfis metabólicos de extractos de células, de modo a exemplificar a utilidade do método para o perfil metabólico de uma amostra biológica. A abordagem aqui descrita pode também ser utilizado para perfis metabólicos de outros tipos de amostras biológicas, tais como a urina humana 5, dado que um processo de pré-tratamento adequado da amostra é utilizado. O sheathless CE-MS metod baseia-se um emissor de ponta porosa que permite o uso da propriedade intrínseca de baixo fluxo de CE. Neste contexto, um sinal ESI estável é um pré-requisito para os estudos de perfis metabólicos reprodutíveis. Assim, é importante que a ponta do pulverizador está correctamente posicionado em frente da entrada de MS. Nesta configuração, o processo de ESI é principalmente dependente da natureza do BGE e, por conseguinte, a optimização BGE é crítica. A configuração sheathless é menos versátil em comparação com os sistemas líquidos de revestimento-CE-MS, onde todos os tipos de composições de revestimento-líquido podem ser adicionados para melhorar a eficiência de ionização. A agulha sheathless pulverizador ESI precisa de ser completamente cheia com líquido condutor (isto é, solução de BGE). Um sinal ESI instável pode resultar de um capilar parcial ou totalmente conectado. Enxaguar a altas pressões com BGE pode resolver este problema. Caso contrário, o capilar de separação tem de ser substituído. Antes da avaliação do desempenho analítico, um sinal de fundo ESI estáveldeve ser gerada em primeiro lugar, que é consistente de um dia para o outro. O desempenho analítico do método sheathless CE-MS para estudos de perfis metabólicos precisa ser verificada diariamente utilizando misturas padrão metabólito. Sob as mesmas condições experimentais, os tempos de migração consistentes, ou seja, a variação inferior a 3% para dentro-dia (n = 10) e entre-dias (n = 5), utilizando uma injecção de 20 nl de uma mistura padrão de metabolito (12,5 uM), pico devem ser obtidas alturas / áreas (variação abaixo de 15%) e números de placas (variando entre 60.000 e 400.000). Os limites de detecção deve ser na gama nanomolar para a maioria dos padrões de metabolito. Somente quando esses critérios forem cumpridos é o método pronto para perfis metabólicos de amostras biológicas. Se não, o instrumento MS necessita de ser ajustado e re-calibrados ou o emissor de ponta capilar poroso necessita de ser alterada. Um passo de lavagem eficaz entre CE-MS análise é de grande importância, não só paraevitar efeito residual, mas também para manter o desempenho de separação. transição potencial pode ser causada por frascos BGE contaminados com a amostra e, portanto, resolvido por substituição com novos frascos BGE. Quando o método sheathless CE-MS não está em uso, é importante para desconectar o capilar de separação e para armazenar o lado de entrada do capilar em água e o exterior submersa com a manga de protecção num tubo contendo água para prolongar a vida útil capilar. Em resumo, o método de CE-MS sheathless proposto apresenta um forte potencial para o perfil metabólico de amostras biológicas, quando utilizado de acordo com os procedimentos relatados neste protocolo. Nesta fase, os dados de comparação inter-laboratoriais são definitivamente necessário para sheathless CE-MS, a fim de avaliar o (longo prazo) reprodutibilidade ea robustez desta abordagem para metabolômica. Este protocolo pode estimular um tal estudo. Vários desafios analíticos ainda precisa ser considerado. Para perf idealormance, a corrente CE deve ser mantido de preferência abaixo de 5 mA e, nesta fase, os capilares emissores de ponta porosa são fornecidos apenas em um comprimento de 91 cm, que podem dificultar o desenvolvimento de ensaios de alto rendimento. Além disso, um tampão de baixo pH separação foi usada para perfis metabólicos aniónico que pode não ser o mais óptimo para a obtenção de uma separação da linha de base de fosfatos de açúcar relacionados estruturalmente. Também é importante que só os metabolitos aniónicos podem ser analisadas e que são (parcialmente) carregada negativamente sob as condições de separação utilizadas. O próximo passo é avaliar a utilidade do método de EC-MS sheathless para estudos clínicos perfil metabólico, tal como actualmente, um único emissor de ponta capilar porosa só pode ser utilizado para a análise de mais de 100 amostras biológicas. No geral, um maior desenvolvimento da abordagem sheathless CE-MS irá abrir uma nova direção no campo da metabolômica, ou seja, no sentido de uma compreensão mais profunda das funções biológicas em samplas-restrito casos.

Em metabolômicas contemporâneas, sofisticadas técnicas de separação analítica são utilizados para analisar uma ampla gama de classes de metabolitos, a fim de obter uma leitura representativa para fora do estado fisiológico de um organismo 1. O objectivo final de um estudo metabolômica é a obtenção de uma resposta a uma dada questão biológica / clínica. Actualmente, a base de dados Metaboloma humano é composto por mais de 40.000 entradas de metabolitos que representam compostos endógenos e exógenos (o último originários de nutrientes, microbiota, drogas e outras fontes) 2. Dada a diversidade enorme das propriedades físico-químicas e gama de concentrações destes metabolitos, várias técnicas analíticas com diferentes mecanismos de separação deve ser usado em conjunto, a fim de perfil como muitos metabolitos possíveis numa dada amostra biológica. Por exemplo, Psychogios et al., Utilizando uma combinação de técnicas de separação de cinco analíticas para prof metabólicailing de soro humano, resultando na detecção de mais do que 4.000 quimicamente diversos metabolitos 3. Neste trabalho, será dada atenção às estratégias CE-MS recentemente desenvolvidos para o perfil metabólico de amostras biológicas 4,5. Em CE, electroforese mais especificamente capilar de zona (CZE, normalmente referido como o CE), os compostos são separados com base na sua razão de carga-a-tamanho e, portanto, esta técnica analítica é altamente adequado para a análise de metabolitos polares e carregados. O mecanismo de separação da CE é fundamentalmente diferente de técnicas baseadas em cromatográficas, proporcionando assim uma visão complementar sobre a composição metabólica de 6-8 amostras biológicas. Soga e colaboradores foram os primeiros a mostrar a utilidade do CE-MS para o perfil global de de metabolitos em amostras biológicas 9,10. Até agora, a viabilidade ea utilidade da CE-MS para metabolômica tem sido amplamente demonstrado 11-15.CE está geralmente acoplado a MS através de um invólucro de líquido interface técnica 16,17; No entanto, devido à diluição do efluente capilar pela bainha-líquido, a sensibilidade de detecção é intrinsecamente comprometida. Recentemente, demonstrou-se que o uso de uma interface sheathless melhorou significativamente a área de detecção de metabolitos presentes em várias amostras biológicas, em comparação com CE-MS, utilizando uma interface líquido-bainha clássica 5,18,19. Por exemplo, cerca de 900 características moleculares foram detectadas em urina humana por sheathless CE-MS passo que cerca de 300 características moleculares foram observados com bainha-líquido CE-MS 5. A interface sheathless utilizado foi baseado em um emissor de ponta porosa, que foi inventado por Moini 20, permitindo o uso eficaz da propriedade intrínseca de baixo fluxo de CE em combinação com nano-ESI-MS. A fim de estimular o uso de sheathless CE-MS no campo da metabolômica,um protocolo é apresentada descrevendo como esta abordagem pode ser utilizada para a análise de metabolitos altamente polares em amostras biológicas, tal como exemplificado para a análise de extractos da linha de células de glioblastoma. Mostra-se que o método de CE-MS sheathless para o perfil de metabolitos catiónicos também podem ser utilizados para a caracterização de metabolitos aniónicos utilizando exactamente as mesmas condições de capilares e de separação, reduzindo assim o tempo de análise e fornecendo uma plataforma analítica único para o perfil global metabólitos carregada. O protocolo também descreve uma estratégia para o alinhamento eficaz do emissor sheathless ponta porosa com o instrumento de MS.

<table><tbody><tr><td>Instrumento CESI 8000</td><td>Sciex</td><td>A98089</td><td>OptiMS adaptador necessário para acoplar CESI ao MS</td></tr><tr><td>OptiMS Cartucho de Sílica Fundida, 30&nbsp; &mu; m ID x 90&nbsp; cm de comprimento total</td><td>Sciex</td><td>B07367</td><td></td></tr><tr><td>OptiMS Adaptador para fonte Sciex Nanospray III Frascos</td><td>Sciex</td><td>B07363</td><td></td></tr><tr><td>CESI</td><td>Sciex</td><td>B11648</td><td></td></tr><tr><td>Micro frascos</td><td>Sciex</td><td>144709</td><td></td></tr><tr><td>Ácido acético glacial</td><td>Sigma</td><td>A6283</td><td>Uso em capela de exaustão</td></tr><tr><td>Mistura de metabólitos catiônicos Tecnologias</td><td></td> <td>de metaboloma humanoH3304-3034</td><td></td></tr><tr><td>Mistura de metabólitos aniônicos</td><td>Tecnologias de metaboloma humano</td><td>H3304-1031</td><td></td></tr><tr><td>Metanol (LC-MS Ultra Chromasolv)</td> <td>Sigma</td><td>14262</td><td>Uso em capela</td></tr><tr><td>de exaustão Solução de hidróxido de sódio</td><td>Sigma</td><td>72079</td><td>0,1 M</td></tr><tr><td>U-87 MG Linha celular de glioblastoma</td><td>Sigma</td><td>89081402</td><td></td></tr><tr><td>Clorofórmio</td><td>Sigma</td><td>650498</td><td>Tóxico; uso em hottes</td></tr></tbody></table>

sheathless eletroforese capilar-espectrometria de massa para metabolic profiling de amostras biológicas

Sheathless Capillary Electrophoresis&#8211;Mass Spectrometry for Metabolic Profiling of Biological Samples

Em metaboloma, uma vasta gama de técnicas de análise é utilizado para o perfil global (endógenas) metabolitos em amostras complexas. Neste trabalho, um protocolo é apresentado pela análise de metabolitos aniónicos e catiónicos em amostras biológicas por electroforese capilar de espectrometria de massa (CE-MS). CE está bem adequada para a análise de metabolitos altamente polares e carregados como os compostos são separados com base na sua razão de carga-a-tamanho. Um design sheathless interface desenvolvida recentemente, ou seja, uma interface de ponta porosa, é usado para o acoplamento de CE em ionização por electrospray (ESI) MS. Esta abordagem interface permite o uso eficaz da propriedade intrínseca de baixo fluxo de CE em combinação com MS, resultando em limites de detecção nanomolares para uma ampla gama de classes de metabolitos polares. O protocolo aqui apresentado é baseado no emprego de um nu capilar de sílica fundida com um emissor de ponta porosa em condições de separação de pH baixo para a análise de umampla gama de classes de metabolitos em amostras biológicas. Demonstrou-se que o mesmo método sheathless CE-MS pode ser usado para a caracterização de metabolitos catiónicos, incluindo aminoácidos, nucleósidos e péptidos pequenos, ou metabolitos aniónicos, incluindo fosfatos de açúcar, nucleótidos e ácidos orgânicos, por única interrupção da detecção por MS e separação polaridade da tensão. Altamente rico em informação perfis metabólicos em várias amostras biológicas, tais como a urina, fluido cerebrospinal e extractos da linha de células de glioblastoma, pode ser obtido por este protocolo em menos de 1 hora de análise CE-MS.

O método sheathless CE-MS proposto é capaz de proporcionar alta eficiência, isto é, números de placas que variam de 60000 a 400000, os perfis de metabolitos aniónicos e catiónicos em limites de detecção nanomolares usando 10% de ácido acético (pH 2,2) como BGE. O desempenho da separação do método para a análise de metabolitos altamente polares aniónicos é demonstrada por três isómeros de fosfato de açúcar estruturalmente relacionados (Figura 1). Embora uma separação da linha de base não foi obtido para estas três analitos, uma separação parcial é suficiente para permitir a sua detecção selectiva por EM uma vez que estes analitos têm o mesmo massa exacta. O potencial do método de EC-MS sheathless para o perfil metabólico do número limitado de células, isto é, uma injecção nl 20 corresponde a 400 células (densidade de células é de cerca de 20 células / nl), é demonstrada pela análise de metabolitos catiónicos num extracto da linha celular de glioblastoma (Figura 2), em que mais do que 300 características moleculares foram detectados acima de um ≥ S / N-proporção de 5. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54535/54535fig1.jpg" /> Figura 1. Análise de isómeros de fosfato de açúcar por sheathless CE-MS. Electrofograma ion extraído para os três isômeros de fosfato de açúcar (25 um) obtidos com sheathless CE-MS no modo de iões negativos. Condições experimentais: BGE, 10% de ácido acético (pH 2,2); tensão de separação, -30 kV (0,5 psi aplicada na entrada do capilar CE); injecção da amostra, 2,0 psi durante 60 seg. Reproduzido com permissão 4. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54535/54535fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54535/54535fig2.jpg" /> Figura 2. Análise de isoleucina e Leucine por CE-MS sheathless. electroferograma ião Extraído de dois isómeros de aminoácidos (25 um) obtidos com sheathless CE-MS em modo de ião positivo. Condições experimentais: BGE, 10% de ácido acético (pH 2,2); tensão de separação, 30 kV; injeção da amostra, 2,0 psi para 60 seg. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54535/54535fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54535/54535fig3.jpg" /> Figura 3. Potencial de sheathless CE-MS para perfilar metabolitos catiónicos em um extrato de linhagem de células. Perfil metabólico (electroferograma iónico total) observada no extracto de uma linha celular de glioblastoma com sheathless CE-MS em modo de ião positivo. Condições experimentais: BGE, 10% de ácido acético (pH 2,2); tensão de separação, 30 kV; injecção da amostra, 2,0 psi durante 60 seg. Reproduzido com permissão 4 </s-se&gt;. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54535/54535fig3large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Um protocolo para perfis metabólicos de amostras biológicas por capilar espectrometria de eletroforese em massa usando um design de interface ponta porosa sheathless é apresentado.

Sheathless Eletroforese Capilar-Espectrometria de Massa para Metabolic Profiling de amostras biológicas

In metabolomics, a wide range of analytical techniques is used for the global profiling of (endogenous) metabolites in complex samples. In this paper, a ...

O objetivo geral deste procedimento é demonstrar como a eletroforese capilar-espectrometria de massas, ou CE-MS, utilizando uma interface sem capilar, com ponta porosa, pode ser usada para a análise de metabólitos altamente polares e carregados. Considerando que muitos metabólitos frequentemente podem estar carregados, e podem ser catiônicos ou aniônicos, as separações eletrolíticas, como a eletroforese capilar, são o método mais adequado. No entanto, nos últimos anos, a sensibilidade não era suficientemente boa.Isso se devia à interface e o método também não era robusto. Mas acho que resolvemos elegantemente ambos os problemas utilizando uma capa como interface livre e adotando este novo protocolo. A eletroforese capilar-espectrometria de massas utilizando uma nova interface com ponta porosa sem capa pode ser usada para abordar questões clínicas fundamentais no campo da metabolômica.Por exemplo, o perfilhamento de metabólitos carregados altamente polares pode ser facilmente realizado com esta tecnologia. Os compostos são separados com base na razão entre carga e tamanho. Muitas vezes, esta técnica é muito adequada para o perfilhamento desse tipo de compostos em amostras biológicas rotuladas por volume.Uma característica exclusiva da metodologia proposta de CE-EM sem capilar é que ela pode ser usada para o perfilamento de metabólitos aniônicos e catiônicos simplesmente alternando a polaridade da tensão da CE e a polaridade de detecção do EM. Geralmente, pessoas novas nesse método terão dificuldades porque a CE-EM é considerada uma técnica relativamente nova e complexa. Para iniciar este procedimento, coloque um novo cartucho de sílica fundida nua com um emissor de ponta porosa no instrumento de eletroforese em zona capilar, ou CE.Realize uma lavagem com metanol no sentido direto a 50 psi por 15 minutos utilizando o software que controla o instrumento de eletroforese capilar. E verifique visualmente se o líquido está saindo pela saída do capilar. Em seguida, realize uma lavagem no sentido oposto a 50 psi por cinco minutos usando o eletrólito de fundo, ou solução de BGE, para examinar visualmente se o líquido está saindo pelo capilar condutivo.Repita o passo anterior com uma pressão de 100 psi caso não tenha sido observado líquido escoando pela saída do capilar. Em seguida, lave o capilar de separação com água a 50 psi por 10 minutos, seguido por hidróxido de sódio 0,1 molar a 50 psi por 10 minutos, água a 50 psi por 10 minutos e solução de BGE a 50 psi por 10 minutos. Após isso, remova a ponteira do cartucho de sílica fundida do tubo de água e instale-a no adaptador da fonte de nanospray para acoplamento ao instrumento de MS.Certifique-se de que a altura dos frascos da solução de BGE no instrumento de CE corresponda à altura da ponta do pulverizador. Verifique o fluxo de líquido através da capilar condutora lavando com solução de BGE a 50 psi durante cinco minutos. Durante esta etapa de lavagem, deve-se observar uma gota de líquido na base da agulha do pulverizador de ionização por eletrospray, ou ESI.Após a lavagem, enxágue o capilar de separação com a solução de BGE a 50 psi por 10 minutos no sentido direto. Uma gota de líquido deve ser observada na ponta do emissor com ponta porosa durante este passo. Agora, posicione o emissor com ponta porosa na entrada da entrada da MS a uma distância aproximada de dois a três mm.Aplicar uma tensão de 30 kV utilizando um tempo de rampa de um minuto e iniciar a aquisição de dados de MS na faixa de massa/carga de 65 a 1000 para estudos de perfil metabólico, usando inicialmente uma tensão de ESI igual a zero. Ajustar a tensão de ESI para 1000 V durante a medição dos dados. Aumentar a tensão de ESI em incrementos de 200 V até que um sinal de fundo constante seja observado por pelo menos 15 minutos.Transfira 20 microlitros de uma mistura padrão de metabólitos aniônicos previamente preparada para um microtubo vazio de 100 microlitros. Coloque o microtubo em um frasco de CE e posicione o frasco de CE na bandeja de amostras de entrada. Inicie um método de aquisição em modo de íons negativos por MS previamente criado e, posteriormente, inicie a sequência de CE utilizando o software de controle do instrumento de CE.Em seguida, lave o capilar de separação com solução de BGE a 50 psi durante três minutos, seguido por injeções a 2 psi durante 60 segundos e a 1 psi durante 10 segundos. Aplique uma voltagem de 30 kV com um tempo de rampa de um minuto e uma pressão de 0,5 psi durante 30 minutos na entrada. Após uma separação eletroforética de 30 minutos, interrompa a aquisição de dados de MS e reduza a voltagem de CE para 1 kV utilizando um tempo de rampa de cinco minutos.Entre as injeções das amostras, lave o capilar de separação com água, hidróxido de sódio 0,1 molar, água e solução de BGE a 30 psi durante três minutos. Após a conclusão das corridas, analise os dados registrados determinando os tempos de migração e a intensidade do sinal da mistura de metabólitos aniônicos analisada. Avalie se os padrões de metabólitos aniônicos aparecem na região entre 10 e 28 minutos.Em seguida, verifique se os três isômeros estruturalmente relacionados, D-glicose 1-fosfato, D-glicose 6-fosfato e D-frutose 6-fosfato, são parcialmente separados. O desempenho de separação do método CE-MS sem capilar externo para a análise de metabólitos aniônicos altamente polares é demonstrado para três isômeros de fosfato de açúcar estruturalmente relacionados. Embora uma separação de linha de base não tenha sido obtida para esses três analitos, uma separação parcial é suficiente para permitir sua detecção seletiva por MS, já que esses analitos possuem a mesma massa exata.Ao analisar amostras biológicas com esta metodologia de CE-MS sem capilar externo, é importante verificar regularmente o desempenho analítico ao longo do tempo utilizando padrões acadêmicos. De modo geral, a metodologia sem capilar externo permite o perfilhamento deste tipo de compostos em amostras biológicas ultrapequenas, abrindo assim muitas possibilidades para a análise deste tipo de amostras nas áreas das ciências biomédicas, da química bioanalítica e em outros campos de pesquisa. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como acoplar a CE à MS por meio de uma interface porosa sem capilar externo para o perfilhamento de metabólitos altamente polares e carregados.

sheathless-capillary-electrophoresismass-spectrometry-for-metabolic

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Bioquímica

O perfil de metabólitos não direcionados por cromatografia líquida de ultra eficiência acoplada à espectrometria de massa (UPLC-MS) é uma técnica poderosa para investigar o metabolismo.  Este artigo descreve um fluxo de trabalho típico utilizado para o perfil de metabólitos não direcionados do soro, incluindo organização e preparação de amostras, aquisição de dados, análise de dados, controle de qualidade e identificação de metabólitos.

Grande Escala Profiling não-alvo metabolômica de soro por cromatografia líquida de ultra-espectrometria de massa (UPLC-MS)

Irrelevantes metabolômica fornece uma hipótese gerando instantâneo de um perfil metabólico. Este protocolo irá demonstrar a extracção e análise de metabolitos a partir de células, soro ou tecido. Uma gama de metabolitos são pesquisadas utilizando extracção de fase líquido-líquido, cromatografia líquida de microfluxo UltraPerformance /-espectrometria de massa de alta resolução (UPLC-HRMS), acoplado ao software de análise diferencial.

Metabolomics irrelevantes de fontes biológicas Usando UltraPerformance cromatografia líquida de alta resolução Espectrometria de Massa (UPLC-HRMS)

Metabolite perfis tem sido um ativo valioso para o estudo do metabolismo na saúde e na doença. Utilizando cromatografia normal em fases líquida acoplada à espectrometria de massa de alta resolução com mudança de polaridade e um ciclo rápido, nós descrevemos um protocolo para analisar a composição metabólica polar de material biológico com alta sensibilidade, precisão e resolução.

Uma estratégia para sensíveis, Large Scale quantitativos Metabolomics

Descrevemos as etapas que permitem rápida situ em amostragem de uma pequena porção de uma célula individual com alta precisão e mínima invasão usando microamostragem baseada em capilar, para facilitar a caracterização química de um instantâneo da atividade metabólica em viver de embriões utilizando uma plataforma de espectrometria de massa e eletroforese capilar Custom-Built única célula.

Microsonda eletroforese capilar espectrometria de massa para célula única Metabolomics em embriões de viver rã (Xenopus laevis)

A finalidade deste artigo é descrever um protocolo para a extração de Metabolites aquoso das pilhas aderentes cultivadas para a análise Metabolômica, particular, a electroforese capilar-espectrometria maciça.

Extração de metabólitos aquosos de células aderentes cultivadas para análise Metabolomica por espectrometria de massa eletroforese capilar

Uma plataforma integrada da manipulação da pilha é desenvolvida para o uso conjuntamente com uma instalação de espectrometria maciça da único-ponta de prova para a análise em linha de pilhas individuais da suspensão circunstâncias ambientais.

Plataforma integrada da manipulação da pilha acoplada com a único-ponta de prova para a análise da espectrometria maciça das drogas e dos metabolitos em únicas pilhas da suspensão

Este artigo introduz métodos de preparação de amostras para um método analítico único em tempo real baseado na espectrometria de massa ambiente. Este método nos permite realizar a análise em tempo real das moléculas biológicas in vivo sem nenhum pré-tratamento especial.

Preparação de amostras para espectrometria de ionização de eletrospray de sonda

Aqui apresentamos um protocolo para caracterizar a completa corona biomolecular, proteínas e metabólitos, adquiridas por nanomateriais de biofluidos usando uma eletroforese capilar – abordagem de espectrometria de massa.

Abordagens de espectrometria de massa de eletroforese capilar para caracterização da proteína e corona metabólica adquirida por nanomateriais

O objetivo deste protocolo é fornecer orientação detalhada sobre a preparação da amostra ao planejar experimentos usando MALDI MSI para maximizar a detecção metabólica e molecular em amostras biológicas.

Preparação de amostras para perfil metabólico usando imagem de espectrometria de massa MALDI

Os protocolos descrevem métodos de cromatografia líquida de alto desempenho acoplados ao índice refrativo ou detecção espectrométrica em massa para estudar reações metabólicas em sistemas complexos de isenta de células baseadas em lysato.

Cromatografia líquida acoplada ao índice refrativo ou detecção espectrométrica em massa para perfil metabólito em sistemas livres de células baseadas em lysato

Este protocolo descreve a imagem por espectrometria de massa de célula única de células OVCAR-8 usando ionização por eletrospray por dessorção acoplada a espectrômetros de massa Orbitrap para análise metabolômica de alta resolução espacial.

Imagem por Espectrometria de Massa de Célula Única usando Ionização por Eletrospray por Dessorção Acoplada a Espectrômetros de Massa Orbitrap

Aprenda a realizar perfilamento metabólico de amostras biológicas usando eletroforese capilar-espectrometria de massa sem bainha. Este método melhora a sensibilidade e robustez na análise de metabólitos altamente polares e carregados.

Sheathless Eletroforese Capilar-Espectrometria de Massa para Metabolic Profiling de amostras biológicas

Explorar mais vídeos