Software, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceWaters
Význam tématu
Studium metabolických toků pomocí značeného glukózového substrátu je klíčové pro pochopení buněčné energetiky a adaptace nádorových buněk. Porovnání 2D monovrstev s 3D sféroidy přináší hlubší vhled do rozdílů mikroprostředí in vitro a lépe napodobuje podmínky in vivo. Tyto znalosti mohou ovlivnit vývoj protinádorových terapií a interpretaci výsledků biochemických experimentů.
Cíle a přehled studie / článku
Analýza relativních toků 13C-glukózy ve dvou a třech dimenzích kultivovaných buněk nemalobuněčného karcinomu plic (linie H1299). Studie demonstruje použití softwaru Symphony ve spojení s PollyPhi pro automatizované zpracování dat z LC–MS a následnou vizualizaci distribuce izotopů v klíčových metabolických drahách.
Použitá metodika a instrumentace
- Cell kultura: H1299 pěstované jako monovrstva v DMEM a jako 3D sféroidy na površích potažených pHEMA
- Značení: inkubace s [U-13C] glukózou
- Extrahování metabolitů: lyze teplotním šokem, extrakce MeOH/CHCl3, srážení a sušení vzorků
- Chromatografie: ACQUITY UPLC I-Class, kolona BEH C18 1,7 μm 2,1×50 mm, gradientní eluce s 0,1% kyselinou ve vodě a acetonitrilu
- Hmotnostní spektrometrie: Xevo G2-XS QTof, ESI-, MS E, rozlišení 30000 FWHM, rozsah 50–1200 m/z
- Informatika: MassLynx pro akvizici, Symphony pipeline spouštějící MSConvert (mzXML), ElMaven pro detekci a integraci, PollyPhi pro korekci přirozené abundance a vizualizaci
Hlavní výsledky a diskuse
- Sféroidy vykazují výrazně vyšší obohacení laktátu izotopem 13C3 než monovrstvy, což indikuje zvýšenou glykolýzu
- Intermediáty TCA cyklu nesou vyšší podíl 13C2 izotopologu ve sféroidech, což svědčí o intenzivnějším přenosu uhlíku z glukózy přes pyruvát a acetyl-CoA
- Rozdíly v nutrientním využití mezi 2D a 3D kulturami mohou zásadně ovlivnit přenos experimentálních poznatků do in vivo modelů
Přínosy a praktické využití metody
Automatizovaný LC-MS-based workflow zrychluje zpracování velkých datasetů a snižuje variabilitu ručních kroků. Kombinace Symphony a PollyPhi umožňuje rychlou detekci metabolitů, korekci izotopové abundance a intuitivní mapování toků na metabolické dráhy. Metoda je vhodná pro farmakologický výzkum, QA/QC studií a základní i preklinický výzkum onkologie.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace dat z proteomiky a lipidomiky pro komplexní systémovou analýzu
- Použití mikrofluidických 3D kultivací pro vysokopropustné screeningy
- Využití strojového učení pro predikci metabolických adaptací
- Rozšíření o imaging hmotnostní spektrometrii pro prostorové mapování metabolitů
Závěr
Kultivační geometrie výrazně modifikuje metabolické toky, což má zásadní dopad na interpretaci in vitro studií. Automatizované řešení založené na Symphony a PollyPhi poskytuje robustní platformu pro analýzu izotopového značení a podporuje přenos výzkumných zjištění do in vivo modelů a klinické praxe.
Reference
- Li a kol. Survival advantages of multicellular spheroids vs monolayers of HepG2 cells in vitro. Oncol Rep. 2008 Dec;20(6):1465–71
- Wallace a kol. A Model for Spheroid versus Monolayer Response of SK-N-SH Neuroblastoma Cells to Treatment with 15-Deoxy-PGJ2. Comput Math Methods Med. 2016;2016:3628124
- Fernandez a kol. The mitochondrial citrate carrier, SLC25A1, drives stemness and therapy resistance in non-small cell lung cancer. Cell Death Differ. 2018 Jul;25(7):1239–1258
- Waters Corporation. Automating Metabolic Flux Analysis with Symphony and Polly. Technical Brief 720006380EN. 2018
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.