$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Kütle spektrometresi (MS) tabanlı proteomik, hastalığa özgü biyobelirteçlerin belirlenmesinde, hastalığın ilerlemesini anlamada ve terapötik gelişime yol açan vazgeçilmez bir araştırma aracıdır. Bu kan serumu/ plazma, proksimal sıvılar ve dokular1gibi hastalıkla ilgili klinik örnekler bir dizi elde edilebilir,2. Proteomics biyomarker bulma ve doğrulama son zamanlarda örnek çoklama stratejileri nin gücü nedeniyle önemli dikkate kazanmıştır3,4. Örnek çoklama, tek bir MS enjeksiyonu içinde iki veya daha fazla örnek koşulun eşzamanlı olarak karşılaştırılmasını ve nicelemesini sağlayan bir tekniktir5,6. Numune çoklama, kimyasal, enzimatik veya metabolik etiketlerle birden fazla numuneden peptid veya proteinlerin barkodlanması ve tek bir MS veya MS/MS deneyindeki tüm örneklerden MS bilgisi alınması yla elde edilir. Mevcut izobarik etiketler ibarbarik etiketleme reaktifleri (iTRAQ), ticari tandem kitle etiketleri (TMT) ve evde sentezlenmiş izobarik N, N-dimethyl lösin (DiLeu) reaktifleri 16-pleks7 ve 21-pleks8yetenekleri vardır.
Kombine öncül izotopik etiketleme ve izobarik etiketleme (cPILOT) gelişmiş bir örnek çoklama teknolojisidir. cPILOT, peptit N-termininizin izotopik etiketlemesini hafif [−(CH3)2] ve ağır [−(13C2H)2] izotopları düşük pH'da ([2,5) birleştirir ve bu da lizin kalıntısını sonraki yüksek pH (8.5) izobarik etiketleme için TMT kullanarak kullanılabilir tutar, DiLeu veya iTRAQ etiketleme3,9,10,11,12,13,14. cPILOT stratejisinin çift etiketleme şeması, örnek bir peptid kullanılarak iki örnekle Ek Şekil 1'de gösterilmiştir. MS2 düzeyinde TMT tabanlı nicelemenin doğruluğu ve hassasiyeti, girişim etkisi15olarak nitelendirilen birlikte izole edilmiş ve birlikte parçalanmış iyonların kontamine olması nedeniyle tehlikeye atılabilir. Yanlış muhabir iyon oranlarındaki bu sınırlama tribrid Orbitrap kütle spektrometreleri yardımıyla aşılabilir. Örneğin, kütle spektrometresinde MS1 düzeyinde ki dimetil bir çiftteki tepeyi izole ederek, ışık veya ağır tepeyi doğrusal iyon tuzağındaki MS2 parçalanmasına maruz bırakarak ve daha sonra nicel bilgi elde etmek için HCD-MS3 için en yoğun MS2 parçasını maruz bırakarak girişim etkisi aşılabilir. Muhabir iyonları üretmek için mevcut olan lizin aminleri olmadan peptidseçme şansını artırmak için, y-1 parçasına dayalı seçici bir MS3 kazanımı da kullanılabilir ve cPILOT9ile ölçülebilen peptidlerin daha yüksek bir yüzdesi ile sonuçlanabilecek bir yaklaşımdır. Hafif ve ağır etiketlemenin birleşimi, numune çoklama yeteneklerini tek tek isobarik etiketlerle elde edilene 2 kat daha fazla dır. Biz son zamanlarda DiLeu reaktifler16ile tek bir deneyde en fazla 24 örnek birleştirmek için cPILOT kullandık. Ayrıca cPILOT oksidatif post-translational değişiklikler14 protein niterat17dahil çalışmak için kullanılmıştır , diğer küresel proteomlar9, ve bir Alzheimer hastalığı fare modelinde birden fazla doku örnekleri arasında uygulamaları göstermiştir11.
Sağlam numune hazırlama, bir cPILOT deneyinde kritik bir adımdır ve zaman alıcı, zahmetli ve kapsamlı olabilir. Gelişmiş numune çoklama kapsamlı pipetleme ve yüksek vasıflı laboratuvar personeli gerektirir ve deneyin tekrarlanabilirliğini büyük ölçüde etkileyebilen çeşitli faktörler vardır. Örneğin, numunelerin dikkatli bir şekilde işlenmesi, tüm numuneler için benzer reaksiyon sürelerini sağlamak ve hafif ve ağır dimetillenmiş numuneler için uygun tampon pH'ı korumak için gereklidir. Ayrıca, onlarca ila yüzlerce numunenin manuel olarak hazırlanması yüksek deneysel hataya neden olabilir. Bu nedenle, numune hazırlama değişkenliğini azaltmak, nicel doğruluğu artırmak ve deneysel iş akışını artırmak için otomatik bir cPILOT iş akışı geliştirdik. Otomasyon, iş akışının birçok yönünü tamamlayabilen robotik bir sıvı işleme cihazı kullanılarak sağlanır(Şekil 1). Protein niceleminden peptit etiketlemeye kadar numune hazırlama otomatik sıvı işleyicisi üzerinde gerçekleştirildi. Otomatik sıvı işleyici, katı faz lı ekstraksiyon (SPE) plakaları, orbital shaker ve ısıtma/soğutma cihazı arasındaki tampon değişimleri için pozitif basınç aygıtı (PPA) ile entegre edilmiştir. Robotik platform plakave tamponlar karşılamak için 28 güverte yerleri içerir. Güverte konumları içinde plakaları aktarmak için bir kavrayıcı ile iki pod vardır: 96 kanallı sabit hacimli pipetleme kafası (5-1100 μL) ve 8 kanal değişken hacim probları (1-1000 μL). Robotik platform bir yazılım kullanılarak kontrol edilir. Kullanıcının robotik sıvı işleyicisini kullanmadan önce profesyonel olarak eğitilmesi gerekir. Bu çalışma, 12'den fazla numunenin tek bir toplu iş halinde işlenmesi için emek yoğun olabilecek manuel cPILOT iş akışını otomatikleştirmek üzerinde odaklanmıştır. cPILOTyaklaşımı11'inişbzinin arttırılabilmesi için cPILOT protokolünü 10'dan fazla numuneyi paralel olarak işlemek üzere robotik bir sıvı işleyicisine aktardık. Otomasyon aynı zamanda her örnek için benzer reaksiyonlara, numune hazırlama sürecinin çeşitli adımları sırasında paralel olarak izin verir ve bu da yüksek eğitimli kullanıcıların manuel cPILOT sırasında bunu başarmasını gerektirir. Bu protokol, cPILOT'u gerçekleştirmek için otomatik sıvı taşıma cihazının uygulanmasına odaklanır. Bu çalışma, bu otomatik sistemi kullanma protokolünü açıklar ve fare karaciğerhomojenlerinin 22-pleksli "kavram kanıtı" analizi kullanılarak performansını göstermektedir.