Iontová mobilita, MALDI, MS Imaging, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníProteomika, Klinická analýza
VýrobceBruker
Význam tématu
MALDI Guided SpatialOMx představuje inovativní přístup kombinující zobrazovací MALDI analýzu s hlubokou proteomikou. Umožňuje zachovat prostorové informace o heterogenních nádorových subpopulacích a identifikovat molekulární charakteristiky přímo v tkáňových řezech. Tento přístup je důležitý pro biomarkerový výzkum a přesnější cílení léčebných intervencí.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat workflow SpatialOMx na modelu karcinomu prsu. Autoři si stanovili za cíl:
- Definovat regiospecifické oblasti zájmu (ROI) pomocí lipidového MALDI Imaging.
- Propracovat obrazovou segmentaci k vymezení tří tumorových subpopulací.
- Prozkoumat proteomické profily každé subpopulace pomocí laserové mikrodisekce a PASEF technologie.
Použitá metodika a instrumentace
Workflow zahrnovalo následující kroky:
- Příprava tkáňových řezů karcinomu prsu ve formě 12 µm tenkých sekcí na PEN membránových skleách.
- Nanesení norharmanu jako MALDI matrix a lipidová obrazová analýza na timsTOF fleX s 50 µm prostorovým rozlišením.
- Unsupervised segmentace spektrálních dat v SCiLS Lab pomocí k-means algoritmu a vyhlazení segmentačních hranic v MATLABu.
- Koreference MALDI obrazu s optickým snímkem H&E barvení a přesné vyříznutí ROI pomocí laserové mikrodisekce (Leica LMD7000).
- Proteinová extrakce, redukce, alkylace a tryptická digesce mikrodisekovaných oblastí (~2000 buněk).
- Peptidová analýza na timsTOF fleX v režimu PASEF s nanoElute LC, gradient 100 minut.
- Bioinformatická identifikace proteinů v PEAKS X a funkční analýza biologických procesů v PANTHER V.13.1.
Hlavní výsledky a diskuse
- Segmentace zobrazovacích dat odhalila tři variabilní subpopulace nádoru.
- Proteomická analýza identifikovala v průměru 3500 proteinů na subpopulaci z pouhých 160 ng materiálu.
- Různé subpopulace vykazovaly odlišné zastoupení biologických procesů podle ontologie: např. regulace biologických procesů, buněčná komponentní organizace či organismusální procesy.
- Metoda umožnila detailní molekulární charakterizaci heterogenity karcinomu prsu in situ.
Přínosy a praktické využití metody
- Umožnění regiospecifického průzkumu proteomu v komplexních tkáňových vzorcích.
- Zachování prostorové informace pro korelaci zobrazovacích a proteomických dat.
- Vysoká citlivost a efektivita PASEF technologie pro malé vzorky.
- Jedno zařízení (timsTOF fleX) pokrývá MALDI Imaging i LC-MS/MS proteomiku.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření na další typy tkání a onemocnění pro detailní charakterizaci heterogenity.
- Integrace s multiomickými přístupy (metabolomika, lipidomika, genomika) pro komplexní biologický obraz.
- Využití umělé inteligence pro automatizovanou segmentaci a interpretaci dat.
- Aplikace v farmaceutickém vývoji pro lokalizovanou identifikaci cílových biomarkerů.
Závěr
SpatialOMx představuje inovativní jednotný přístup pro zobrazovací a hloubkovou proteomickou analýzu heterogenních nádorových subpopulací. Díky kombinaci MALDI Imaging, laserové mikrodisekce a PASEF technologie umožňuje detailní in situ charakterizaci proteinových profilů s vysokou citlivostí a zachováním prostorových souvislostí, což otevírá nové možnosti pro biomarkerový výzkum a personalizovanou medicínu.
Reference
- Meier F et al., 2015, J. Proteome Res., 14, 5378–5387
- Longuespée R et al., 2016, Methods, 104, 154–162
- Dewez F et al., 2019, Anal. Bioanal. Chem., 411, 5647–5633
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.