Summary
קבוע פורמלין תצלום ופרפין המוטבע (FFPE) דגימות קליניות הם חומר רב ערך לחקירה של מחלות. כאן אנו מדגימים מדגם זרימת עבודה הכנה המאפשרת ניתוח מעמיק בproteomic של רקמת FFPE microdissected.
Abstract
חומר קליני שהשתמר הוא מקור ייחודי לחקירת proteomic של הפרעות אנושיות. כאן אנו מתארים פרוטוקול מותאם המאפשר ניתוח כמוני בקנה מידה הגדולה של פורמלין קבוע ופרפין מוטבע רקמה (FFPE). ההליך מורכב מארבעה שלבים מובחנים. הראשון הוא ההכנה של חלקים מחומר FFPE וmicrodissection של תאים של עניין. בשלב השני התאים המבודדים הם lysed ומעובדים באמצעות 'הכנת מדגם מסנן בעזרת "טכניקה (FASP). בשלב זה, חלבונים מתרוקנים מחומרים כימיים המשמשים לתמוגה המדגם ומתעכלים בשני שלבים באמצעות endoproteinase LysC וטריפסין.
לאחר כל מערכת העיכול, פפטידים שנאספו במקטעים נפרדים ותוכנם נקבע באמצעות מדידת הקרינה רגישה מאוד. לבסוף, פפטידים מופרדים על microcolumns 'פיפטה קצה'. LysC-פפטידים מופרדים ל4 שברים ואילו PE trypticptides מופרד ל -2 חלקים. בדרך זו דגימות מוכנות לאפשר ניתוח של proteomes מכמויות זעירות של חומר לעומק של 10,000 חלבונים. לכן, העבודה שתוארה היא טכניקה רבת עוצמה ללימוד מחלות במערכת רחבה אופנה, כמו גם לזיהוי סמנים ביולוגיים פוטנציאליים ומטרות תרופה.
Introduction
תיקון עם paraformaldehyde והטבעה בפרפין (FFPE) היא השיטה סטנדרטית לשימור וחקירת pathomorphologic חומר רקמה קליני. מיקרוסקופית של הרקמה שהשתמרה מאפשר זיהוי של שינויים מורפולוגיים מחלה קשורה, ואיתור וניקוד של מופע של אנטיגנים הקשורים למחלות. מאז בדרך כלל רק חלק קטן ממדגם FFPE משמש בניתוחים אלו, כמויות גדולות של חומר קליני יישארו בארכיון וניתן לנצל בסוגים אחרים של מחקרים.
במהלך העשור האחרון המחקר בתחום מדעי חיים התחזק על ידי טכנולוגית proteomic רבת עוצמה. טכנולוגיה זו מאפשרת זיהוי וכימות של אלפי חלבונים בתערובות חלבון מורכבים. תכונה חשובה של הטכנולוגיה היא שכמויות זעירות בלבד של חומר יש צורך בקנה מידה גדולה מנתח. מחקרי proteomic אחרונים הוכיחו כי חלבונים יכולים להיות למדו בסולם של comp כמעטlete proteomes 1, 2. סוג זה של חקירות מאפשר תובנות רחבים מערכת בהרכב של התאים וזיהוי של קבוצות של חלבונים המתרחשים ברמות חריגות במחלות. בעוד שמחקרים אלה נדרשים יכולות ספקטרומטריה גדולות, העבודה האחרונה הוכיחה כי במידה דומה של זיהוי יכולה להיות מושגת בתוך יום אחד של מדידה 3.
הדרישה של כמות מדגם נמוכה יחסית והזמינות רחבה של הדגימות הקליניות השתמרו מתפתות ואחרים כדי לפתח שיטות המאפשרות חקר proteomic של חומר FFPE (לסקירה ראתה 4). מנצל את ההפיכות של קיבעון פורמלין תחת טיפול בחום שפיתחנו פרוטוקול המאפשר מיצוי כמותי של חלבונים מהרקמות הקבועים 5. הראינו כי הליך הקיבעון שומר לא רק חלבונים, אלא גם לפחות כמה שינויי posttranslational. Phosphorylation ו-N-glycosylation ניתן ללמוד באמצעות דגימות FFPE 5, לעומת זאת תנאי הכרחי לכך הוא תנאי אוסף רקמות, אחסון וקיבוע מבוקר באופן יסודי. בשלב הבא, יש לנו מותאם השיטה לmicrodissection ללכוד לייזר של הרקמה קבועה ואת עיבוד proteomic הכור מבוסס מדגם 6, 7. מחקר בקנה מידה גדולה על סרטן מעי גס אפשר ניתוח כמותי של 7,500 חלבונים מmicrodissected מחומר קליני 8. לבסוף, יש לנו שיפור בדרך של חקר חומר microdissected ידי החלת רציפות ושתיים חלבון צעד פרוטוקול עיכול 9. בהשוואה לאסטרטגיות עיכול הנפוצות באמצעות אנזים יחיד, הליך זה מאפשר לדור של יותר פפטידים רצף ייחודי וכתוצאה מכך, תוצאות בעומק גבוה יותר של זיהוי חלבון. ניתוח של אדנומה במעי הגס האנושית microdissected אפשר ניתוח proteomic לעומק של 9,500 חלבונים לדגימה 3. בהרבעה זהy מיפינו 55,000 פפטידים לדגימה המאפשרים זיהוי של חלבוני 88-89% עם לפחות 2 פפטידים. כאן אנו מציגים פרוטוקול אופטימיזציה עבור הכנת דגימות מחומר FFPE לניתוח LC-MS/MS. פרוטוקול זה כולל הכנה של פרוסות רקמה לmicrodissection, תמוגה של התאים המבודדים, ועיבוד לדוגמא בפורמט כור (FASP) 6. לאחר מכן אנו מתארים נחישות spectrofluorometric תשואות פפטיד; משימה עם חשיבות גבוהה לזיהוי הפפטיד אופטימלי על ידי ספקטרומטריית המסה. לבסוף, אנחנו מדגימים מחליף חזקים אניון (SAX) מבוססות טכניקת הפרדה לחלוקת פפטיד. בשיטה זו הן הפרדת הפפטיד וניקוי סופי מתבצעות באמצעות microcolumns פיפטה קצה 10, 11. שלב זה הוא אופציונלי, אך מומלץ במחקרים בהם ניתן להשיג יותר מאשר כמה מיקרוגרם פפטידים ממדגם יחיד. SAX-חלוקה באופן משמעותי יכולה להגדיל את המספר והטווח הדינמי של זיהויכישורים, ולהרחיב את כיסוי חלבון רצף 3, 10.
Protocol
1. מכשור הנדרש
- הכנת פרוסות רקמה לתמוגה microdissection והמדגם
- Thermoblock מוגדר 99 ° C או אמבטיה עם מים רותחים.
- microdissector הפעלה לייזר (לדוגמא PALM, Zeiss, גטינגן, גרמניה).
- צנטריפוגה ספסל העליון Thermostated, טמפרטורה מוגדרת 20 ° C.
- חדר הרטוב (קופסא) עם מתלה לצינורות Eppendorf לרשות מהסוג.
- חממה מוגדרת 37 ° C.
- Spectrofluorometer המאפשר מדידה של הקרינה נרגשת ליד אור UV עם cuvettes מיקרו בקנה המידה קוורץ (0.1-0.2 מיליליטר).
2. פתרונות
- "רקמות תמוגה מאגר '(TLB): של 0.1 M טריס-HCl, pH 8.0, 0.1 M DTT, 0.5% (w / v) פוליאתילן גליקול 20,000 ו -4% SDS.
- פתרון UA: 8 מ אוריאה ב0.1 M טריס-HCl pH 8.5. הכן 1 מיליליטר לדגימה 1. פתרונות UA והרשות צריכים להיות מוכנים טרי ולהשתמש בם בתוך יום.
- פתרון רשות העתיקות: 0.05 M iodoacetamide בUA. הכן 0.1 מיליליטר לדגימה 1.
- Endoproteinase יס-C, פתרון מניות.
- טריפסין, פתרון מניות.
- 'עיכול חיץ "(DB): 0.05 M טריס-HCl pH 8.5. הכן 0.25 מיליליטר לדגימה 1.
- 'טריפטופן תקן הפתרון': 0.1 מיקרוגרם טריפטופן ב 1 מיליליטר מים deionized.
- 'החיץ B Assay' (ABB): 10 מ"מ טריס-HCl, pH 7.6.
- פתרון מניות של בריטון ורובינסון האוניברסלי חוצץ (BRUB). הכן תמיסה המכילה 0.1 M CH 3 COOH, 0.1 MH 3 PO 4, ו0.1 MH 3 BO 3 ולהתאים עם 1 M NaOH לpH הנדרש (2, 4, 5, 6, ו -11). לפני השימוש לדלל פי 5 במי deionized.
- חיץ: 1% (v / v) CH 3 COOH במי deionized.
- הצפת B: 60% (V / V) CH 3 CN, 1% (v / v) CH3COOH במי deionized.
3. פיפטה עצה ועמודות' StageTip '
- הכן את קצה טור SAX ידי ערמת 6 שכבות של קרום Empore-אניון בשיתוף0.2 mmon מיליליטר פיפטה קצה. בצע שתי עמודות SAX-טיפ לדגימה.
- הכן 'StageTip' על ידי ערמת 3 שכבות של Empore-C 18 בקצה פיפטה 0.2 מיליליטר. הפוך 6 טיפים במה לכל דגימה.
4. הכנת פרוסות רקמה לMicrodissection ומדגם תמוגה
- לחתוך קטעים עם microtome (עובי הפרוסות תלוי במדגם. בדרך כלל microdissection עובד היטב עם פרוסות של 7-10 מיקרומטר).
- להקרין שקופיות קרום (1.0 MembraneSlide PEN) עם UV-אור 45 דקות.
- הר את הסעיפים בשקופיות הקרום להקרין ויבשות ב37 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות.
- Deparaffinize הסעיפים רכובים על ידי שני incubations רצוף בקסילן ל2.5 דקות ו1.5 דקות. רעננותם החלקים על ידי incubations רצוף באתנול מוחלט, 70% אתנול, ומים, כל דקות 1.
- להכתים את החלקים עם hematoxylin מאיר חברה ל20 שניות, לשטוף במים במשך 1 דקות, ואוויר יבש.
- לאסוף populati התאבעניין שימוש במערכת microdissection ללכוד לייזר. בעת השימוש במכשיר כף היד (Zeiss) לאסוף את הדגימות בכובעי הדבק (דבק CAP 200).
- פיפטה aliquot של TLB על חומר microdissected בכובע. סגור את הצינור ולאסוף את ההשעיה על ידי צנטריפוגה קצרה. Lyse רקמות microdissected ב99 ° C בבלוק חימום עם תסיסה (600 סל"ד) במשך שעה 1. השתמש 3 μl של חיץ ל10 NL של רקמת microdissected.
- להבהיר את התמצית גולמי על ידי צנטריפוגה ב16,000 XG ב C ° 18 10 דקות. Lysate ניתן לאחסן קפוא ב -20 ° C.
5. עיבוד לדוגמא
- מערבבים עד 50 μl של lysate הבהיר עם 200 μl של UA ביחידות אולטרה (30k משפטי) ו צנטריפוגות ב XG 14,000 עד פחות מ -10 μl מהפתרון יישאר במסנן. בדרך כלל שלב זה דורש 10-15 צנטריפוגה דקות.
- פיפטה 200 μl של UA ליחידת אולטרהו צנטריפוגות כמו ב5.1. רוקן את צינור האיסוף.
- פיפטה 50 μl של פתרון רשות העתיקות ומערבבים ב600 סל"ד בתרם מיקסר דקות 1 ו צנטריפוגות כמו ב5.1.
- פיפטה של UA 100 μl ליחידת אולטרה צנטריפוגות כמו ב5.1. חזור על פעולה זו פעמיים
- של DB פיפטה 100 μl ליחידת אולטרה ו צנטריפוגות ב5.1. חזור על פעולה זו פעמיים.
- העבר את יחידות סינון לצינורות איסוף חדשים. DB פיפטה 40 μl עם endoproteinase יס-C (proteinase יחס חלבון כולל של 1:100) ומערבבים ב600 סל"ד בתרם מיקסר דקות 1. דגירה היחידות בתא רטוב ב-C ° 37 ל18 שעה.
- צנטריפוגה יחידות הסינון ב14,000 XG כגון ב5.1.
- פיפטה 160 μl מים deionized ו צנטריפוגות יחידות הסינון כמו ב5.1. הזרימה דרך נקווה (5.7 ו5.8 צעדים) מכיל פפטידים שפורסמו על ידי endoproteinase יס ג
- העבר את יחידת אולטרה לצינור איסוף חדש. הוסף 40 μlDB עם טריפסין (אנזים ל1:100 יחס חלבון) ומערבבים ב600 סל"ד בתרם מיקסר דקות 1. דגירה היחידות בתא רטוב ב-C ° 37 במשך 4 שעות. חזור על שלבים 5.7 ו5.8 לאסוף פפטידים tryptic.
6. Quantitation של פפטידים
- המדידה של תוכן הפפטיד בחלבון מעכל יכולה להתבצע בחיץ מדולל בגלל שאריות טריפטופן הן גם נגישות לממס.
- פיפטה 0.2 מיליליטר של ABB לקובט קוורץ ולהקליט את ספקטרום הפליטה עבור 'ריק'.
- הכן את עקומת כיול באמצעות 0.1 מיקרוגרם צעדים על ידי הוספת aliquots μl 1 של TSS לקובט והתערובת עדינה עם ABB.
- נקה את קובט.
- פיפטה את המדגם ולהקליט את הספקטרום (לדוגמא).
- חישוב של ריכוז החלבון ופפטיד
מאז 0.1 מיקרוגרם טריפטופן מתאים לכ -9 חלבון מיקרוגרם (המבוסס על 1.1% הממוצע של תוכן טריפטופן בתערובות חלבון שהושגו בy lysing תאים אנושיים) תכולת החלבון של שווה במדגם או הפפטיד התוכן בתקציר:
כאשר F (Standard1) הוא הקרינה של 0.1 מיקרוגרם סטנדרטי טריפטופן. תוכן פפטיד מאפשר חישוב התשואה של הליך העיכול ומספק מידע חיוני לחלוקה הבאה פפטיד וניתוח ספקטרומטריה.
7. חלוקה של פפטידים ליס-C וtryptic
- לדלל את פתרונות פפטיד מתקבלים על ידי digestions עם יס-C וטריפסין עם 0.2 מיליליטר של BRUB pH 11 וpH 5, בהתאמה.
- להרכיב את קצה טור SAX במכסה מתאם צינור צנטריפוגלי.
- לשטוף ולאזן את קצה טור SAX ברציפות עם 0.1 מיליליטר של מתנול, 0.1 מיליליטר של 1 M NaOH, ו3 פעמים עם 0.1 מיליליטר של BRUB, pH 11 להפרדת ליס-C peptides ועם BRUB, pH 5 לפפטידים tryptic. הזרימה של הפתרונות דרך חומר העמודה היא הקלה על ידי צנטריפוגה ב4,000 x גרם.
- לשטוף ולאזן 18 C - 'StageTips' לאחר מכן עם, 0.05 מיליליטר של מתנול, ולאחר מכן עם 0.05 מיליליטר של הצפת B ועם 0.05 מיליליטר של א הצפת הכן שישה C 18 - 'StageTips'; 4 להפרדת ליס- פפטידים C ושתי להפרדת פפטידים tryptic.
- להרכיב את SAX עצה העמודות ב18 C - 'StageTip'. טען את הפתרונות לדוגמא לעצה-עמודות SAX equilibrated צנטריפוגות העמודות בXG 5,000 במשך 3 דקות.
- לאזן את העמודות 'פיפטה קצה' עם 0.1 מיליליטר של BRUB, pH 11 או pH 5, בהתאמה לLyc-C ודגימות tryptic. להקל על הזרימה על ידי צנטריפוגה ב5,000 x גרם.
- העבר SAX עצה העמודה לC הבא 18 - 'StageTip'.
- המשך משחררי של פפטידים עם BRUB 6 pH, 4, ו -2 למדגם C ליס ועם ברוB-pH 2 לדוגמה עם פפטידים tryptic. לכל שלב elution להשתמש C נפרד 18 - 'StageTip'.
- שטוף את 18 C - 'StageTips' עם 0.05 מיליליטר של א המאגר
- Elute שברים עם 0.05 מיליליטר של הצפת B לתוך צלוחיות המשמשות ישירות להזרקה של הדגימות למערכת LC התאספו עם ספקטרומטר מסה.
Representative Results
ניתוח proteomic חומר FFPE דורש שיטות חזקות לשחזור להכנת מדגם. בפרסום זה אנו מדגימים פרוטוקול המאפשרים בידוד אפקטיבי של אוכלוסיות תאים מהחומר הקבוע והעיבוד הכימי שלהם וכתוצאה מכך השברים פפטיד טוהר גבוהים שניתן להשתמש בם ישירות לניתוח LC-MS/MS. ההליך מורכב מארבעה חלקים נפרדים: (1) הכנת החלקים של דגימות FFPE וmicrodissection, (2) תמוגה של המדגם והעיבוד של החלבונים באמצעות גישת MED FASP, ו (3) quantitation ו (4) חלוקה של פפטידים (איור 1).
בשלב הראשון של הליך דגימות FFPE הם מחולק עם microtome רכוב על שקופיות קרום מכוסה. כדי להגביר את ההדבקה בין חלקי רקמות ועל פני השטח של קרום השקופיות הוא הכרחי כדי להקרין שקופיות המשטח עם אור האולטרה סגול. לשם כך אנו משתמשים באור של מנורת UVמשולב לספסל תרבית תאים. לאחר שלב זה השקופיות חשופים לשטיפות ומאפשרות הסרת פרפין וההתייבשות של הדגימות. חומר rehydrated מוכתם בhematoxilin לזמן קצר. התוצאה היא הכתמה חלשה של המדגם אבל מספיק להדמיה של אזורי המדגם לmicrodissection. תהליך הצביעה צריך להיפסק במהירות על ידי שטיפה של השקופיות עם עודף של מים. צביעה ממושכת של תוצאות מדגם תשואות פפטיד עניות.
בשלב הבא בסעיפים היבשים חשופים לmicrodissection. הבחירה של אזורי הרקמה של תאים בודדים תלוי בסוג של חקירה ותמיד דורשת ידע ספציפי בהיסטולוגיה או pathomorphology. החומר שוחרר הלייזר נאסף על משטחי דבק של צינורות איסוף דגימה. מאז את יכולת הקשירה של חומר ההדבקה מוגבלת יש צורך להעביר את חומר microdissected מהמכסה כדי לאהוא הצינור לאחר הנתיחה של כל 3-5 מ"מ 2 של המדגם. ניתן לעשות זאת בקלות על ידי pipetting של כמה מיקרוליטר של מאגר תמוגה הרקמות (LTB) על גבי המכסה וספינינג קצר של הצינור בצנטריפוגה. אחרי המדגם נאסף בחלק התחתון של הצינור, ניתן המשיכו microdissection ואיסוף הדגימה על המכסה. ברגע שכל הדגימה שנאסף הצינורות צריכים להיות פקוקים בנוסף עם Parafilm וטופחו באמבט מים בכ -99 מעלות צלזיוס עם תסיסה מתמדת במשך שעה 1. מאז במהלך הדגירה המים מתעבה על המכסה, כל 15 דקות הצינורות צריכים להיות centrifuged זמן קצר כדי לאסוף בחזרה את המים בחרוט הצינור.
כדי להשיג פפטידים lysates הרקמות מעובדים באמצעות גישת MED-FASP. בשיטה זו חלבוני lysed מתרוקנים מחומרי הניקוי וחומרים אחרים במשקל מולקולרי נמוכים, carboamidomethylated בשאריות ציסטנילים, ולאחר מכן מתעכלים ברצף עם שני אנזימים differing בספציפיות הביקוע שלהם: endoproteinase LysC וטריפסין. לאחר כל שלב עיכול פפטידים נאספים לתוך שברים נפרדים. בחלק זה של הכנת המדגם זה חשוב להמשיך כל אחד מהצעדים צנטריפוגה עד יותר מ 95% מהפתרון תחילה נטען לתוך יחידת הסינון עבר את הממברנה. ניתוח רקמות מעי הגס והסרטן שלה אנו ציינו כי תשואות הליך זה 3-6 מיקרוגרם של הפפטיד ל100 NL (רקמת 100 מיקרוגרם או 10 מ"מ 2 של סעיף 10 מיקרומטר) של חומר microdissected (טבלת 1). מאז חלבון סך הכל ניתן להפיק מרקמות הוא כ 10% ממשקל רקמת נהלי החילוץ והעיכול לגרום יחד בתשואת 30-60% בביחס לרקמה הטרי המקורית. ערכים אלה משקפים הפסדים של החלבון במהלך התייבשות ומכתים, microdissection, ושימור של החלק מהמדגם לא מעוכל ביחידות אולטרה. בגלל מיצוי ועיבוד של לארקמת FFPE n-microdissected הביאה לתשואת חלבון לפפטיד-המרה של 75% 5 סביר להניח כי הפסדי המדגם הקריטיים מתרחשים במהלך השלבים לפני MED-FASP. תכונה חשובה של תערובות פפטיד מתקבלות על ידי הליך זה היא טוהר הגבוה שלהם המאפשר תהליך נוסף חלוקה פפטיד חלוקה והזדהות ספקטרומטריית מסה. לאחרונה זה הוכח על ידי ניתוח של דגימות אדנומה מעי גס 3. במחקר כי כ -40% מאירועי MS / MS הובילו לזיהוי של פפטידים מרקמת FFPE והביאו מיפוי של עד 17,000 פפטידים לכל מפעיל LC-MS/MS אחת. שיעורי זיהוי גבוהים הושגו רק בניתוח של תאים קפואים במבחנה תרבותית 3.
בשני החלקים האחרונים של ההליך כולו פפטידים מבודדים הם לכמת ומופרד בmicrocolumns פיפטה קצה. מאז הכמויות של פפטיד מבודדים מרקמת microdissected הן להיותהנמוך 10 מיקרוגרם שלא ניתן לכמת באמצעות מבחני חלבון מבוסס צבע נפוץ. גם מדידות קרינת UV-רפאים 280 בריכוזים אלה אינן שימושיות בשל השפעת פיזור אור. לעומת זאת, מדידות של הקרינה של שאריות טריפטופן מציעות דרך אמינה לקביעת תוכן פפטיד.
לאחרונה יש לנו הראינו כי עד 5,000 חלבונים מהתאים בתרבית יכולים להיות מזוהים ב'ירייה אחת '4 ניתוח LC-MS/MS שעות 7. עם זאת ניתוח מסוג זה מיושם על רקמות ילידים לעתים רחוקות מאפשר זיהוי של יותר מ 3,000 אלף חלבונים. כדי להגדיל את עומק ניתוח פפטידים שנוצרו בMED FASP צריכים להיות מראש מופרדים לפני LC-MS/MS. הפרדת מייקר עמודת SAX מבוסס היא שיטת חלוקה פשוטה ויעילה 10. זה כבר הותקן במספר מחקרי proteomic כוללים אלה ניתוח רקמות קבועות 5, 8, 9. Microcolu SAX-'פיפטה הקצה'MNS, ו18 C - עמודות desalting 'StageTip' 9 הם קלים להכנה. העמודות נאספו על ידי לערום של תקעים, לחתוך מSAX או 18 C ממברנות, בקצה פיפטה μl 200 11. דוגמאות לניתוח של דגימות FFPE-מופרד SAX מוצגים בטבלה 1.
איור 1. סקירת הליך. ההליך מורכב מארבעה חלקים נפרדים: (1) הכנת החלקים של דגימות FFPE וmicrodissection, (2) תמוגה של המדגם והעיבוד של החלבונים באמצעות גישת MED FASP, ו (3) quantitation ו (4) חלוקה של פפטידים.
| מדגם | לפני חלוקה / עיכול לדוגמא | ספקטרומטר מסה משמש | ng תשואת פפטיד / מדגם NL (± סטיית תקן) | הזדהויות חלבון ייחודיות למדגם יחיד | הפניה |
| • Adenonocarcinoma • רירית מעי הגס רגילה | SAX / אנזים אחד | Orbitrap-לוס | 36 ± 11 (n = 8) 30 ± 8 (n = 8) | 5,985 ± 54 5,868 ± 110 | 8 |
| • הגס אדנומה | SAX / שני אנזימים | ש Exactive | 56 ± 6.1 (n = 3) | 9501 ± 28 | 3 |
טבלת 1. נציג תוצאות של ניתוחי proteomic של רקמת microdissected FFPE.
Discussion
היכולת ללמוד את חומר FFPE ידי טכנולוגית proteomic לעומק דומה עם רצף חומצות גרעין וטכניקות microarray פותחת אופקים חדשים בסמנים ביולוגיים וגילוי יעד תרופה. הפרוטוקול המתואר מאפשר אפיון וכימות של proteomes של אוכלוסיות של תאי microdissected בסולם של 10,000 חלבונים. בעת השימוש בפחות חומר microdissected יכולים להיות שנוצרו מערכי נתונים קטנים יותר, אבל אולי במקרים רבים אלה יכולים גם לספק מידע קליני חשוב. לכן, ניתן לנתח גם את הדגימות ישירות לאחר הליך MED-FASP או ניתן להפרידו בפחות שברים. מאז הליך FASP תואם עם כל סוג של פרוטאז, ניתן להשתמש בם אנזימים אחרים או השילוב שלהם מdigestions החלבון 6.
נראה איכות חומר FFPE להיות הנושא הקריטי ביותר של הניתוח. יש לנו ניסיון שהרקמה קבועה מאותו המוצא, אלא מגיעים משונההיו לי מרפאות אף אוזן גרון מאפיינים מובחנים. שימוש ברקמה ממקור אחד שהיינו מסוגל לייצר פפטידים בתשואות גבוהות, ואילו חומר דומה ממרפאה אחרת היה כמעט חסר תועלת. סביר להניח כי הקיבעון שיושם ונהלי הטבעה כמו גם תנאי אחסון הם הגורמים העיקריים המשפיעים על תכונות החומר הקליני 12. לכן מומלץ לבחון את המאפיינים של כמה דגימות לפני תחילת פרויקט גדול יותר.
פרסומים רבים דיווחו על השימוש בחומר FFPE בעבר. עם זאת, מספרם של החלבונים שזוהו במחקרים אלה לא עלה על יותר מ 1,000-2,000 חלבונים 4. בהתחשב בגודל של proteomes הספציפי התא האנושי הכולל יותר מ 10,000 חלבונים, מחקרים כאלה היו מסוגלים רק כדי לספק תמונה שטחית מאוד, כמעט רק חלבונים נפוצים ביותר המעורבים בפונקציות ניהול משק בית. הפרוטוקול שלנו מאפשר בידוד יעיל של f החומר הקלינית או ביולוגיתrom נשמר רקמות, והוא מותאם לתמוגה, עיבוד חלבון וprefractionation פפטיד. כתוצאה מכך מדגם זרימת העבודה ההכנה שלנו, כאשר מצמידים לספקטרומטריית המסה-high-end, מאפשרת תובנות proteomes כמעט מלא. ראוי לציון, זה אפשרי בדרישות סכום מדגם דקה.
היתרון העיקרי של שימוש ברקמות שהשתמרו הוא הזמינות רחבה היחסית שלהם. דגימות FFPE בארכיון במשך שנים ועשורים רבים, ולעתים נחשבות כחסר תועלת, עכשיו, הודות לטכנולוגית proteomic, מופיע חומר כיקר מאוד למחקר קליני. בעוד שניתן ללמוד במחלות רבות באמצעות חקירת חומר טרי או קפואה של חומר FFPE נראה להיות חשוב במיוחד ללימוד מחלות נדירות 12, היה אוסף של קבוצה מייצגת של מדגם לוקחת בדרך כלל זמן רב.
Disclosures
המחבר יש מה למסור.
Acknowledgments
המחבר מודה ד"ר מתיאס מאן לתמיכה המתמשכת והגב 'קתרינה Zettl עבור הוכחת השיטה.
עבודה זו נתמכה על ידי אגודת מקס פלנק לקידום המדע.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| MembraneSlide 1.0 PEN | Carl-Zeiss Microscopy GmBH, Goettingen, Germany | 415190-9041-000 | |
| Adhesive Cap 200 opaque | Carl-Zeiss Microscopy GmBH, Goettingen, Germany | 415190-9181-000 | |
| Mayer's hematoxylin solution | Sigma-Aldrich St. Louis, MO | MHS32 | |
| Forensic 30k | Merck Millipore Darmstadt, Germany | MRCF0R030 | (Previously sold as Microcon YM-30) |
| Empore Anion | Bioanalytical technologies 3M Company ST. Paul, MN | 2252 | |
| Empore C18 | Bioanalytical technologies 3M Company ST. Paul, MN | 2215 | |
| Trypsin | Promega | 2014-06-27 | |
| Endoproteinase Lys-C | Wako | 129-02541 |
References
- Nagaraj, N., et al. Deep proteome and transcriptome mapping of a human cancer cell line. Molecular systems biology. 7, 548 (2011).
- Beck, M., et al. The quantitative proteome of a human cell line. Molecular systems biology. 7, 549 (2011).
- Wisniewski, J. R., Dus, K., Mann, M. Proteomic workflow for analysis of archival formalin-fixed and paraffin-embedded clinical samples to a depth of 10 000 proteins. Proteomics. Clin. Appl. 7 (3-4), 225-233 (2013).
- Magdeldin, S., Yamamoto, T. Toward deciphering proteomes of formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissues. Proteomics. 12 (7), 1045-1058 (2012).
- Ostasiewicz, P., et al. Proteome, phosphoproteome, and N-glycoproteome are quantitatively preserved in formalin-fixed paraffin-embedded tissue and analyzable by high-resolution mass spectrometry. J. Proteome Res. 9 (7), 3688-36700 (2010).
- Wisniewski, J. R., et al. Universal sample preparation method for proteome analysis. Nature. 6 (5), 359-362 (2009).
- Wisniewski, J. R., Ostasiewicz, P., Mann, M. High recovery FASP applied to the proteomic analysis of microdissected formalin fixed paraffin embedded cancer tissues retrieves known colon cancer markers. Journal of proteome research. 10 (7), 3040-3049 (2011).
- Wisniewski, J. R., et al. Extensive quantitative remodeling of the proteome between normal colon tissue and adenocarcinoma. Mol. Syst. Biol. 8, 611 (2012).
- Wisniewski, J. R., Mann, M. Consecutive proteolytic digestion in an enzyme reactor increases depth of proteomic and phosphoproteomic analysis. Anal. Chem. 84 (6), 2631-2637 (2012).
- Wisniewski, J. R., Zougman, A., Mann, M. Combination of FASP and StageTip-based fractionation allows in-depth analysis of the hippocampal membrane proteome. J. Proteome Res. 8 (12), 5674-5678 (2009).
- Rappsilber, J., Ishihama, Y., Mann, M. Stop and go extraction tips for matrix-assisted laser desorption/ionization, nanoelectrospray, and LC/MS sample pretreatment in proteomics. Anal. Chem. 75 (3), 663-670 (2003).
- Thompson, S. M., et al. Impact of pre-analytical factors on the proteomic analysis of formalin-fixed paraffin-embedded tissue. Proteomics Clin. Appl. , (2012).
