Burada, formalinle sabitlenmiş, parafine gömülü doku örneklerinde sıralı metabolit, N-bağlı glikan ve triptik peptit tespiti için bir Kütle Spektrometresi Görüntüleme protokolü sunuyoruz.
Method Article
Burada, formalinle sabitlenmiş, parafine gömülü doku örneklerinde sıralı metabolit, N-bağlı glikan ve triptik peptit tespiti için bir Kütle Spektrometresi Görüntüleme protokolü sunuyoruz.
Dokular, organın işlevlerini yerine getirmek için birbirleriyle etkileşime giren çok çeşitli hücre tiplerinden ve biyomoleküllerden oluşan karmaşık hücresel ortamlardır. Geleneksel olarak, metabolitler, glikanlar ve proteinler gibi biyomoleküllerin analizine yönelik teknikler, dokunun homojenizasyonunu ve tüm uzamsal bilgilerin yok edilmesini içeriyordu. Bu geleneksel yöntemler, karmaşık hücre içi ve hücre dışı moleküler etkileşimlerin tam olarak anlaşılmasını engelledi. Kütle Spektrometresi Görüntüleme (MSI) ise dokudaki biyomoleküllerin uzamsal bilgilerini korumakla kalmaz, aynı zamanda tek hücreye yakın çözünürlükte sıralı analiz yoluyla aynı doku kesitinden birden fazla analit sınıfının tespit edilmesine de olanak tanır. Bu, farklı biyomolekül sınıfları arasındaki moleküler etkileşimlerin daha eksiksiz bir resmini elde etmemizi sağlar. Burada sunulan protokol, metabolitlerin, N-bağlı glikanların ve triptik peptitlerin aynı doku kesitinden 20 μm çözünürlükte sırayla kütle spektrometrisi görüntülemesini gerçekleştirme adımlarını özetlemektedir. Analit sınıflarının görüntülenme sırasının dikkatli bir şekilde değerlendirilmesi ve bütünlüğü sağlamak için bölümlerin dikkatli bir şekilde ele alınması, aynı bölümden birden fazla yüksek kaliteli görüntünün toplanmasına olanak tanır. Bu veriler daha sonra, aynı hücrenin bu bitişik bölümlerde analiz edilebildiği seri bölümlerden toplanan diğer uzamsal omik verilerle (transkriptomik, immünohistokimya, vb.) entegre edilebilir.
Kütle Spektrometresi Görüntüleme (MSI), dokuda bulunan moleküller hakkında önceden bilgi sahibi olmaya gerek kalmadan, ince doku kesitlerinden yüzlerce ila binlerce biyomolekülün saptanmasına ve görselleştirilmesine olanak tanıyan güçlü bir tekniktir ve bu da onu biyobelirteç keşfi için mükemmel bir araç haline getirir1. Desorpsiyon ElektroSprey İyonizasyon (DESI)2,3, Kızılötesi Matris Destekli Lazer Desorpsiyon ElektroSprey İyonizasyon (IR-MALDESI)4 ve İkincil İyon Kütle Spektrometrisi (SIMS)5 dahil olmak üzere çeşitli MSI türleri farklı laboratuvarlar tarafından kullanılırken, Matris Destekli Lazer Desorpsiyon/İyonizasyon (MALDI) en yaygın kullanılan ve en çok yönlü olanı olmaya devam etmektedir. Çoğu biyomolekül sınıfı, dokunun yıkanması/ön işlemi, enzimatik sindirim ve kullanılan matris/çözücü dahil olmak üzere numune hazırlamanın uyarlanmasıyla MSI tarafından tespit edilebilir 6,7. MALDI MSI, metabolitlerin, lipidlerin, glikanların, proteinlerin ve proteolitik peptitlerin tespiti için kullanılmıştır.
MSI çalışmaları, diğerlerinin yanı sıra hastalık mekanizmalarını 8,9 daha iyi anlamak, kanser derecelendirmesini ve evrelemesini10,11 iyileştirmek, tedavi sonucunutahmin etmek 12, tanıyıiyileştirmek 13 ve moleküler tümör sınırlarını14 belirlemek için çeşitli klinik ve klinik öncesi çalışmalarda kullanılmıştır. Bu çalışmaların çoğu, yalnızca tek bir analit sınıfının tespitine odaklanmıştır. Bununla birlikte, aynı numuneden birden fazla biyomolekül sınıfını analiz etmek genellikle ilgi çekicidir. Geleneksel olarak bu, dokuların seri kesitleriyle gerçekleştirilir. Ancak daha yakın zamanlarda, aynı doku kesitinden birden fazla analit sınıfının sırayla analiz edilmesinin örnekleri gösterilmiştir. Örneğin, Yagnik ve ark. donmuş dokunun lipid görüntülemesini ve ardından hücre tipi sınıflandırması15 için aynı bölümden MALDI İmmünohistokimyasını göstermiştir. Clift ve ark. sırasıyla N-bağlı glikanların, hücre dışı matris proteinlerinin ve genel proteinlerin görüntülenmesi için PNGaseF, Kollajenaz ve Tripsin'in formalinle sabitlenmiş, parafine gömülü (FFPE) doku kesitlerine sıralı uygulamasını göstermiştir16. Escobar et al. donmuş doku17'nin aynı bölümünden N-bağlı glikanların, O-GlcNAc'nin ve triptik peptitlerin sıralı analizini gösterdi. Bu tür deneyler, önce en kolay kaybolan analitleri, ardından dokuda daha kararlı olanları analiz etmek için dikkatli deneysel planlama yoluyla gerçekleştirilir. Çoğu durumda, istenmeyen molekül sınıflarını uzaklaştırmak için kullanılan yıkamalar, daha önce uygulanan matrisi ortadan kaldıran her yıkamanın aynı zamanda görüntülenecek bir sonraki analit sınıfının sinyalini arttırmaya yardımcı olduğu, yararlanılabilecek bir özellik olan diğer molekül6 sınıflarının geliştirilmesine yardımcı olur.
Son zamanlarda, FFPE yumurtalık kanseri dokusunun18 aynı bölümünden metabolitlerin, N-bağlı glikanların ve triptik peptitlerin sıralı analizi için bir iş akışı yayınladık. Burada, aynı doku kesitinden bu üç biyomolekül sınıfının analizi için ayrıntılı iş akışını sunuyoruz; protokole genel bir bakış Şekil 1'de detaylandırılmıştır. Bildiğimiz kadarıyla bu, FFPE dokusundan ardışık görüntüleme için bu iş akışını ayrıntılı olarak açıklayan ilk protokoldür. Kısaca, negatif iyon modu metabolit görüntüleme için doku kesitleri 1,5-diaminonaftalin matrisi (%50 asetonitrilde 10 mg/mL) ile kaplanmadan önce ksilen ile mumdan arındırılır. Matris daha sonra çıkarılır, bölümler rehidre edilir ve N-bağlı glikanları in situ serbest bırakmak için PNGase F (amonyum bikarbonat içinde 0.1 μg/μL) püskürtülmeden önce antijen alınır. İnkübasyondan sonra kesitler α-siyano-4-hidroksisinnamik asit (CHCA) (%70 asetonitril, %0,1 trifloroasetik asit içinde 10 mg/mL) matrisi ile kaplanır ve pozitif iyon modunda görüntülenir. Matris daha sonra tekrar çıkarılır, rehidrasyon ve antijen alımı tekrarlanır ve kesitlere tripsin (amonyum bikarbonat içinde 0.075 μg/μL) püskürtülür ve tekrar CHCA (%70 asetonitril, %0.1 trifloroasetik asit içinde 10 mg/mL) matrisi ile kaplanmadan önce inkübe edilir ve pozitif iyon modunda görüntülenir. Tüm çözeltiler kullanımdan hemen önce taze yapılmalı ve mümkünse deneyler art arda 3 gün boyunca yapılmalıdır. Gecikmelerle karşılaşılırsa, bölümler -80 °C'lik bir dondurucuda kurutma altında saklanmalıdır.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu protokol, yüksek dereceli seröz yumurtalık karsinomu için primer sitoredüktif cerrahi geçiren daha önce tedavi edilmemiş hastalardan toplanan formalinle sabitlenmiş parafine gömülü (FFPE) dokuları kullanır. Tüm klinik veriler, Texas Üniversitesi MD Anderson'ın Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylanan protokoller kapsamında Jinekolojik Onkoloji ve Üreme Tıbbı Anabilim Dalı'nın yumurtalık kanseri deposundan elde edildi. Hastalardan yazılı bilgilendirilmiş onam ön büro personeli tarafından alındı ve çalışmalar kabul görmüş etik kurallara uygun olarak yürütüldü.
1. Metabolit görüntüleme numunesi hazırlama
NOT: Bu protokol, formalinle sabitlenmiş, parafine gömülü doku bölümlerinin (4 μm kalınlık) cam mikroskop lamlarına zaten monte edildiğini varsayar, çünkü klinik numuneler genellikle histoteknisyenler tarafından bir klinik patoloji çekirdeği içinde kesitlenmelidir. Burada sunulan çalışma, referans verilen TOF cihazında gerçekleştirildiğinden, ortogonal TOF ölçümü, MSI deneylerinde geleneksel olarak kullanılan iletken slaytlara olan ihtiyacı azaltır. Standart mikroskop slaytlarının kullanımı, klinik patoloji laboratuvarlarındaki standart iş akışlarına daha elverişli olmasının yanı sıra, halihazırda slaytlarda bulunan arşiv dokusunun kullanılmasına da olanak tanır.
2. Metabolit görüntüleme verilerinin toplanması
3. N'ye bağlı glikan görüntüleme için numune hazırlama
4. N-Bağlantılı glikan görüntüleme verilerinin toplanması
5. Triptik peptit görüntüleme için numune hazırlama
6. Triptik peptit görüntüleme verilerinin toplanması
7. Histolojik boyama
NOT: Hematoksilen ve eozin için çeşitli yöntemler mevcuttur. Burada, bu laboratuvarda sıklıkla kullanılan değiştirilmiş bir Carazzi Yöntemi sunulmaktadır.
8. Veri görselleştirme
NOT: SCiLS Lab ile bu protokolün kapsamı dışında yapılabilecek kapsamlı analizler vardır. Burada, temel dosya oluşturma, veri görselleştirme ve varsayılan tanımlama için veritabanlarına karşı tepe noktalarının aranmasını açıklayacağız.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu protokolün tamamlanması, aynı doku bölümünden üç sağlam MSI veri kümesi ile sonuçlanmalıdır. Metabolit verilerinin tam spektrumunun görselleştirilmesinde, spektruma m/z 157 ve 315'teki matris tepe noktaları ağırlıklı olarak hakim olacaktır. Bu FFPE dokusu için normaldir. Birçok metabolit ve yağ asidi sinyali, m/z <155 ve 250 ile 300 arasındaki aralıklara yakınlaştırılarak gözlemlenecektir. Şekil 3 , dokudan elde edilen karmaşık metabolit spektrumlarını vurgulayan tam spektrum ve yakınl...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Tek bir doku kesitinden sıralı MSI verilerinin toplanması, ayrıntılara dikkat edilmesini gerektirir. Yüksek kaliteli veriler elde etmek için kesinlikle çok önemli olan birkaç adım vardır. Öncelikle aynı anda birden fazla slayt hazırlanıyorsa dikkatli olunmalıdır. Slaytları Coplin kavanozlarına yerleştirirken veya aralarında hareket ederken, iki slaytları kavanozda aynı konuma yerleştirmemeye dikkat edin. Bu, doku yüzeyinin yetersiz solvente maruz kalmasına neden olur veya bir lam dokuyu ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarların açıklayacak herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
EHS ve Austin'deki Texas Üniversitesi Kütle Spektrometresi Görüntüleme Tesisi, Teksas Kanser Önleme ve Araştırma Enstitüsü Ödülü (RP240559) tarafından desteklenmektedir. Bu araştırma kısmen Yumurtalık Kanseri Araştırma İttifakı (OCRA 811621 ve 891490), Sie Vakfı ve Stephanie C. Stelter Bağış Fonu tarafından finanse edildi. Bu araştırma, kısmen Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından MD Anderson'ın Kanser Merkezi Destek Hibesi P30 CA016672 ve Jared Burks'un NCI'nin Araştırma Uzmanı 1 R50 CA243707-01A1 aracılığıyla desteklenen Akış Sitometrisi ve Hücresel Görüntüleme Çekirdek Tesisi ile işbirliği içinde gerçekleştirildi.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 1,5-diaminonaftalin | Fisher Bilimsel | D010125G | Metabolit görüntüleme için MALDI Matrisi |
| Asetonitril | Fisher Bilimsel | A955-4 Serisi | Matris hazırlama için kullanılan LC-MS sınıfı çözücü |
| &alfa;-siyano-4-hidroksisinnamik asit | Sigma-Aldrich | 70990-1G-F | Glikan ve peptit görüntüleme için MALDI matrisi |
| Amonyum Bikarbonat | Fisher Bilimsel | A643-500 Cep Telefonu | Enzimler için tampon |
| Amonyum fosfat | Sigma-Aldrich | 467782-50G | Görüntüleme sırasında matris kümelerini azaltmak için katkı maddesi |
| Gizleme Odası NxGen | Biocare Medikal | YOK | Dokunun antijen alımı için kullanılır |
| Etanol | Fisher Bilimsel | 04-355-223 | Matris hazırlama ve boyama için kullanılan LC-MS sınıfı çözücü |
| M5 Robotik Reaktif Püskürtücü | HTX Görüntüleme | YOK | Enzimlerin ve matrislerin dokuya uygulanması için kullanılır |
| Metanol | Fisher Bilimsel | A456-4 Serisi | Kırmızı fosfor süspansiyonu yapmak için LC-MS sınıfı çözücü |
| MS Sınıfı Tripsin | Fisher Bilimsel | PI90058 | Protein sindirimi için enzim |
| MTP Slayt Adaptörü II | Bruker Daltoniği | 8235380 | Mikroskop slaytlarını kütle spektrometresine yerleştirmek için adaptör |
| NanoZoomer SQ Dijital Slayt Tarayıcı | Hamamatsu Şirketi | YOK | Lekeli dokunun dijital mikroskopi görüntülerini oluşturmak için kullanılır |
| Perfection V600 Düz Yataklı Barkod Okuyucu | Epson'un | YOK | MSI veri toplama için slaydın optik görüntüsünü oluşturmak için kullanılır |
| Petri mührü | Fisher Bilimsel | 50-212-518 | Enzimatik sindirim sırasında petri kabını kapatmak için |
| PNGaseF | Bulldog Biyografisi | NZPP550LY | N-bağlı glikanların proteinlerden bölünmesi için enzim |
| Kırmızı Fosfor | Sigma-Aldrich | 04004-250G | Hem pozitif hem de negatif iyon modu için MALDI kalibrant |
| SCiLS Laboratuvarı (2025b) | Bruker Daltoniği | YOK | MSI veri görselleştirme yazılımı |
| timsTOF fleX QTOF Kütle Spektrometresi | Bruker Daltoniği | YOK | Kütle spektrometresi veri toplama için kullanılır |
| Triflorasetik asit | Fisher Bilimsel | 85183 | Pozitif iyon modu görüntüleme için pH'ı düşürmek için matris katkı maddesi |
| Tris Tabanı | Fisher Bilimsel | BP152-500 Serisi | Antijen alımı için tampon |
| Su | Fisher Bilimsel | W64 | Matrisler, enzimler ve boyama için kullanılan LC-MS sınıfı çözücü |
| WypAll X60 | Fisher Bilimsel | 19-413-113 | Nemlendirilmiş enzim inkübasyonu için emici mendil |
| Ksilen | Fisher Bilimsel | X3P-1GAL | Boyama için temizleme maddesi |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission