MALDI Guided SpatialOMx uncovers proteomic profiles in tumor subpopulations of breast cancer

Aplikace | 2020 | BrukerInstrumentace
Iontová mobilita, MALDI, MS Imaging, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
Zaměření
Proteomika, Klinická analýza
Výrobce
Bruker

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:
  1. Příprava tkáňových řezů karcinomu prsu ve formě 12 µm tenkých sekcí na PEN membránových skleách.
  2. Nanesení norharmanu jako MALDI matrix a lipidová obrazová analýza na timsTOF fleX s 50 µm prostorovým rozlišením.
  3. Unsupervised segmentace spektrálních dat v SCiLS Lab pomocí k-means algoritmu a vyhlazení segmentačních hranic v MATLABu.
  4. Koreference MALDI obrazu s optickým snímkem H&E barvení a přesné vyříznutí ROI pomocí laserové mikrodisekce (Leica LMD7000).
  5. Proteinová extrakce, redukce, alkylace a tryptická digesce mikrodisekovaných oblastí (~2000 buněk).
  6. Peptidová analýza na timsTOF fleX v režimu PASEF s nanoElute LC, gradient 100 minut.
  7. 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.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Bruker timsTOF fleX - MALDI Guided SpatialOMx
CCS-aware SpatialOMx® enables highly confident and automatic lipid annotations with regiospecific context
Tumor heterogeneity of glioblastoma analyzed via SpatialOMx and HiPLEX-IHC MALDI Imaging
Novel MALDI Imaging solution empowered by a timsTOF fleX and dedicated bioinformatics pipeline for identification of lipids from tissue