MALDI FTMS Imaging Mass Spectrometry of N-glycans as Tissue Biomarkers of Cancer

Aplikace | 2017 | BrukerInstrumentace
MALDI, MS Imaging, LC/MS, LC/Ultra-HRMS
Zaměření
Klinická analýza
Výrobce
Bruker

Význam tématu


Analýza N-glykanů pomocí MALDI FTMS imaging nabízí cenný pohled na složité glykosylační změny v nádorové tkáni.
N-glykanové modifikace proteinů ovlivňují strukturu a funkci proteinů a jsou klíčové pro procesy jako buněčná adheze, migrace či imunitní reakce.
Ve výzkumu rakoviny mohou specifické glykanové vzorce sloužit jako biomarkery pro diagnostiku, prognózu a cílené terapie.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem aplikace bylo demonstrovat workflow pro uvolnění, detekci a prostorové vyobrazení N-glykanů z formalin-fixovaných parafínem zabalených (FFPE) vzorků štítné žlázy s anaplastickým karcinomem.
Studie využívá solariX MALDI FTMS platformu pro dosažení vysoké citlivosti a rozlišení N-glykanového spektra přímo na tkáňových řezech.

Použitá metodika a instrumentace


Metodika:
  • Deparafinace 5 µm FFPE řezu, antigen retrieval v 10 mM citraconanu (pH 3) při 60 °C.
  • Enzymatické uvolnění N-glykanů nanesením rekombinantního PNGase F (0,1 µg/µl), inkubace při 37 °C pod vysokou vlhkostí po dobu 2 hodin.
  • Aplikace matrice α-cyano-4-hydroxycinnamové kyseliny (7 mg/ml v 50 % acetonitrilu, 0,1 % TFA) pomocí robotického stříkače.
Instrumentace:
  • 7 T solariX MALDI FTMS se zdrojem Smartbeam II laserem.
  • TM-Sprayer™ pro uniformní nanášení enzymu a matrice.
  • FlexImaging 4.1 pro tvorbu 2D map a vytvoření seznamu iontů.
  • GlycoWorkbench 2.0 pro putativní identifikaci glykanů s tolerancí ±5 ppm.
  • SCiLS Lab 2016b s algoritmem bisecting K-means pro segmentaci a statistickou analýzu.

Hlavní výsledky a diskuse


Ve shodě s cíli bylo detekováno více než 111 unikátních N-glykanových struktur (včetně vysokomannózových, hybridních, komplexních a sialylovaných forem) v rozsahu m/z 1 257–4 000.
Zachování sialových kyselin bylo umožněno díky vysokotlakému koliznímu chladicímu plynu, což vedlo k rovnoměrnému zaznamenání termolabilních glykanů.
Segmentace dat odhalila odlišné glykanové profily ve třech patologických oblastech tkáně: nontumor, anaplastické a nekrotické.
Příkladem jsou strukturální vzorce: vysokomannózový Man9 zvýšený v okolní netumorózní tkáni, biantennární glykan dominantní v nekrotických zónách a fukosylovaný tetrantennární glykan v progresivně malignějších oblastech.

Přínosy a praktické využití metody


Workflow umožňuje:
  • Analýzu archivovaných klinických FFPE vzorků bez ztráty taxativních informací.
  • Vysokou citlivost a rozlišení ve spektrálním okně vhodném pro komplexní glykany.
  • Prostorovou lokalizaci glykosylačních změn přímo v tkáňovém kontextu.

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekávané směry rozvoje:
  • Rozšíření přístupu na další typy nádorů a patologických stavů.
  • Integrace glykomických dat s proteomikou a genomikou pro hlubší molekulární charakterizaci.
  • Automatizace a standardizace přípravných a datových postupů pro klinické nasazení.

Závěr


Vyvinuté MALDI FTMS imaging workflow na platformě solariX poskytuje robustní a vysoce citlivou metodu pro prostorové mapování N-glykanů v FFPE tkáních.
Metoda odhaluje heterogenitu glykosylace v mikroprostředí nádoru, což přináší nové možnosti pro biomarkerový výzkum a cílené terapie.

Reference


  1. Moremen KW, Tiemeyer M, Nairn AV. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2012;13:448–462.
  2. Stanley P, Schachter H, Taniguchi N. In: Varki A, et al., editors. Essentials of Glycobiology. Cold Spring Harbor Lab Press; 2009. Chapter 8.
  3. Varki A. Glycobiology. 2017;27(1):3–49.
  4. Pinho SS, Reis CA. Nature Reviews Cancer. 2015;15:540–555.
  5. Powers TW, Neely BA, Shao Y, Tang H, Troyer DA, et al. PLoS One. 2014;9:e106255.
  6. Drake RR, Powers TW, Jones EE, Bruner E, Mehta AS, Angel PM. Advances in Cancer Research. 2017;134:85–116.
  7. Gorzolka K, Walch A. Histology and Histopathology. 2014;29:1365–1376.
  8. Ceroni A, Maass K, Geyer H, Geyer R, Dell A, Haslam SM. Journal of Proteome Research. 2008;7:1650–1659.
  9. Lin R-Y. Nature Reviews Endocrinology. 2011;7:609–616.
  10. O’Connor PB, Mirgorodskaya E, Costello CE. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 2002;13:402–407.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Bruker MRMS Applications Handbook
Bruker MRMS Applications Handbook
2020|Bruker|Příručky
High-performance MALDI imaging analysis of on-tissue digested proteins in mammalian FFPE tissues using the Bruker rapifleX MALDI-TOF/TOF
MALDI Guided SpatialOMx uncovers proteomic profiles in tumor subpopulations of breast cancer
Advantages of Ion Mobility for MALDI Imaging of N-glycans from Tumor Bearing FFPE Tissue in Clinical Research