谱技术成像授权组学为前所未有的分子在空间上下文洞察力

分析单个细胞的分子概要文件对于发现是至关重要的机制未见研究大量的细胞时,特别是当人口是由多种细胞类型。正如我们所知,单个细胞是孤独的,需要研究空间如何结构化社区背景下单个细胞的行为和交互的网络bet188真人环境。

质谱(MS)技术已经成为蛋白质组和代谢组的重要分析工具分析单个细胞,和我们一直认可label-free matrix-assisted激光解吸电离(MALDI) /女士成像作为一个有价值的工具,用于识别和空间关联各种分子化合物包括代谢物,直接从组织脂质和蛋白质。但是单个细胞内分子的动态范围提出了挑战,其相对较低的分子敏感性和特异性。

蛋白质组学分析液相色谱质谱分析(质)的条件被MALDI成像可以提供高灵敏度的组学研究,但直到最近,这种方法需要两个单独的工具。空间组学工作流程,提供了机会,把从MALDI regiospecific信息成像与深蛋白质组生物标志物的发现和分子特性。¹

空间组学现在更高效和经济的最新进展双源仪表提供女士谱技术和电喷雾电离(ESI),使层次MALDI成像和来源质功能在同一仪器。

小说空间的实用程序组学工作流使用单一仪器很好地证明了在最近的一项研究中观察microproteomic描述肿瘤的亚种群分割血脂水平。荷兰马斯特里赫特大学的研究人员已经利用这种工作流来揭示蛋白质组学资料在乳腺癌的肿瘤的细胞亚群。²

异质性在肿瘤微环境可以影响肿瘤的发展和治疗结果。通常,细胞出现相似的组织学检查,但由于不同的生化引擎驱动不同的肿瘤发生。因此,我们需要能够识别不同的肿瘤亚种群使用regiospecific分子信息。空间组学允许子类型化的组织使用成千上万的label-free分子图像,和随后的组学分析有助于我们了解单个细胞的行为和交互的上下文异构肿瘤环境。

在这个工作流程中,研究人员使用无监督分割亚型组脂质图像的感兴趣的区域(roi)组织部分(图1)。这些图像处理策略提供边界信息段肿瘤亚种群的激光捕获显微解剖(LMD)。

图1:图像处理管道生产ROI边界信息,x, y坐标激光捕获显微解剖的分割原始数据。工作流包括平滑,去除小对象,洞填满,光学图像边界检测和发展。信贷:力量Daltonics。点击图片查看完整大小。

研究接着与蛋白质的提取和胰蛋白酶消化少量microdissected材料(ca。从每个区2000个细胞)其次是蛋白质组学分析双重来源困离子流动(蒂姆)四极飞行时间质谱仪(QTOF)使用PASEF(并行积累串行碎片)。这里,PASEF允许极高速分析而不失去敏感性或决议——分析很小microextracted地区至关重要。空间组学提供了前所未有的微萃取、深入了解特定的roi蛋白质组学分析来描述regiospecific分子亚型变化。

以及空间组学,蒂姆斯女士QTOF技术的发展使得开发新谱技术成像策略。最近引进了激光post-ionization (PI)技术,称为MALDI-2,成像提供了一种灵敏度提高,打开大门化合物通常难以接近传统谱如脂类、维生素、和聚糖。³谱技术成像是低聚糖的高通量分析包括也很受欢迎N -有关聚糖和MALDI-2实现时,灵敏度为复合图像增加了三个数量级。⁴

蒂姆和MALDI-2独特强大的空间组学。细胞内容跨越了一个各种各样的分子类,特别是当MALDI-2增强,呈现商旅分离的关键生产成千上万的图像从一个单一的测量。一个额外的好处是,体现在传统的离子抑制MALDI成像实验与MALDI-2减少。

所有这些优势都让研究人员超越有限的世界蛋白质成像深入研究代谢产物的作用,脂质和糖基化模式在发展和发病机制不同的癌症,包括卵巢癌、乳腺癌和黏液样脂肪肉瘤。

研究总结了这里众多的例子包括一小部分行业发展的方向。这些技术也有可能将靶向药物和代谢物成像在制药研究中,帮助做出关键决定在药物发现,或帮助桥4 d-omics和病理之间的差距。

引用

1。Dewez F, Oejten J,德国汉高C, et al。女士成像量引导microproteomics空间组学在一个乐器。蛋白质组学。2020;20 (23):1900369。doi: 10.1002 / pmic.201900369

2。Oetjen J,﹒荷伯R, Dewez F,汉高C,巴鲁夫B, Heeren R . MALDI引导SpatialOMx揭示蛋白质组学资料在乳腺癌的肿瘤的细胞亚群。(应用注意)。力量Daltonics》2020。
3所示。Soltwisch J, Kettling H, Vens-Cappell年代,Wiegelmann M, Muthing J, Dreisewerd k .质谱与激光成像postionization。科学。2015,348 (6231):211 - 215。doi: 10.1126 / science.aaa1051
4所示。Heijs B, Potthoff Soltwisch J, Dreisewerd k MALDI-2 N-linked聚糖增强分析的质谱影像。肛门化学。2020;92 (20):13904 - 13911。doi: 10.1021 / acs.analchem.0c02732

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