MALDI-nanochip based Screening of Exosomal Biomarkers: Application to Cancer Diagnostics

Postery | 2020 | ShimadzuInstrumentace
MALDI, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
Zaměření
Klinická analýza
Výrobce
Shimadzu

Význam tématu


Exozomy jsou malé nanočástice uvolňované buňkami a obsahují řadu proteinových markerů odrážejících stav buněk původu. Analýza proteomu exozomů má zásadní význam pro nekontaktní diagnostiku nádorových onemocnění („liquid biopsy“), protože umožňuje rychlé, minimálně invazivní sledování biomarkerů v krevním oběhu.

Cíle a přehled studie


Cílem studie bylo srovnat proteomický profil exozomů izolovaných z plazmy čtyř skupin pacientů: pre- a postoperativní kolorektální karcinom (CRC), zánětlivé střevní onemocnění (IBD) a zdraví dárci. Hlavním úkolem bylo identifikovat diskriminační proteiny a ověřit výkonnost vysokovýkonného MALDI-nanochipového workflowu pro potenciální klinické použití.

Použitá metodika a instrumentace


Postup přípravy vzorků:
  • Sběr krve a separace plazmy centrifugací.
  • Izolace exozomů sekvenční ultracentrifugací (300 g, 10 000 g, 100 000 g).
  • Extrahování proteinů organickým rozpouštědlem, vysušení ve vakuu a skladování při –80 °C.
  • On-chip tryptická digestace přímo na MALDI-nanochipu Tethis; alternativně in-solution digestace a vyčištění pomocí C18-ZipTips.
  • Nanesení matice (0,5 µL CHCA v ACN:2,5 % TFA) a akvizice hmotnostních spekter.

Hlavní přístroje:
  • Shimadzu Axima Performance (lineární benchtop MALDI-TOF)
  • Shimadzu MALDI-7090 (TOF/TOF, HE-CID) s FlexiMass-DS targetem
  • Software Clover MS Data Analysis a eMSTAT pro statistiku
  • Mascot pro identifikaci proteinů (SwissProt/UniProt)

Hlavní výsledky a diskuse


Porovnání spekter v rozsahu m/z 2 000–20 000 ukázalo jasné rozdíly nad m/z 8 000 po isolaci exozomů. Multivariační analýza (PLS-DA) umožnila rozdělení čtyř pacientských skupin. On-chip proces čištění na Tethis slide efektivně odstranil vysoce abundantní proteiny, což vedlo k zesílení signálu méně hojně zastoupených diskriminačních peptidů oproti ZipTip čistění. Mezi naměřenými prekurzory byl cíleně identifikován např. imunoglobulin α-řetězec (IGHA1), ale také další méně hojné proteiny, charakteristické pro jednotlivé skupiny.

Přínosy a praktické využití metody


Platforma MALDI-nanochip nabízí:
  • Rychlou, vysoce propustnou analýzu proteomů exozomů přímo z plazmy.
  • Možnost diskriminovat pacientské skupiny podle proteomického otisku.
  • Snížení interference abundantních proteinů pro odhalení nových biomarkerů.

Metoda je vhodná pro klinické workflowy v onkologii a sledování odpovědi na terapii.

Budoucí trendy a možnosti využití


Další rozvoj technologie může směřovat k:
  • Automatizaci izolace exozomů a on-chip digestace v jednom zařízení.
  • Rozšíření databází biomarkerů pro různé typy nádorů.
  • Integraci s dalšími MS metodami (nLC-MS/MS) pro hlubší proteomickou charakterizaci.

Závěr


Studie prokázala, že kombinace nanochipové MALDI-TOF analýzy a sofistikované statistické interpretace umožňuje spolehlivou detekci a identifikaci exozomálních proteinových markerů pro diagnostiku kolorektálního karcinomu a dalších patologií. Platforma představuje nadějný nástroj pro rychlé a neinvazivní klinické vyšetření.

Reference


  • Serafim V. et al. Classification of cancer cell lines using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry and statistical analysis. International Journal of Molecular Medicine, 40, 1096–1104 (2017).
  • Stübiger G. et al. MALDI-MS Protein Profiling of Chemoresistance in Extracellular Vesicles of Cancer Cells. Analytical Chemistry, 90, 13178–13182 (2018).

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Identification of proteins and lipids found in varying abundances in pre-and post-operative cancer patients using a MALDI-TOF-MSMS approach
MALDI-MS Protein Profiling of Chemoresistance in Extracellular Vesicles of Cancer Cells
A Comparative Proteomics Study of Six Serum Exosome Isolation Procedures
Konference CEEPC/IPM/CMSC 2022 - Sborník abstraktů