档案福尔马林固定,石蜡包埋(FFPE)的临床样本进行疾病调查有价值的材料。在这里,我们展示了一个样品制备工作流程允许显微FFPE组织的深入蛋白质组学分析。
保存完好的临床材料是用于人类疾病的蛋白质组学研究的独特来源。在这里,我们描述了一个优化的协议,允许福尔马林大规模定量分析固定,石蜡包埋(FFPE)的组织。该过程包括四个不同的步骤。第一个是从FFPE材料和所关注的细胞的显微切片的制备方法。在第二步骤中分离的细胞溶解,并使用“滤计算机辅助样品制备”(FASP)技术进行处理。在此步骤中,蛋白质被从用于该样品裂解试剂耗尽,被消化中使用内切蛋白酶型lysC和胰蛋白酶两步。
每个消化后,将肽收集在单独的组分和它们的内容是使用一个高度敏感的荧光测量来确定。最后,肽分馏的“吸管尖端”微柱。该LYSC肽被分离成4部分,而胰蛋白酶的peptides被分离成2部分。以这种方式制备的样品允许蛋白质组分析从微量物质到10000的蛋白质的深度。因此,所描述的工作流是一种强大的技术用于研究疾病在一个系统范围内的时尚以及用于识别潜在的生物标志物和药物靶标。
固定用多聚甲醛和在石蜡(FFPE)的嵌入是用于保存和临床组织材料病理形态学研究的标准方法。保留的组织的显微镜可以识别疾病相关的形态学变化,并检测发生疾病相关抗原和得分。自FFPE样品通常只有一小部分被用来在这些分析中,大量的临床材料保持封存,可以在其他类型的研究中被利用。
在最近的十年中,生命科学研究已加强了功能强大的蛋白质组学技术。这项技术可以识别成千上万的蛋白质在复杂的蛋白质混合物和定量。该技术的一个重要特征是,所需要的材料只有微量的大规模分析。最近的蛋白质组学研究表明,蛋白可以研究的规模为近小样图勒特蛋白质组1,2。这种类型的调查能够在细胞的组合物和鉴定在异常水平的疾病发生的蛋白质的基团的全系统的见解。而这些研究需要大量的质谱能力,最近的工作表明,识别相似程度可以在测量3的单日实现。
相对低的样品量的要求,保留的临床样本的广泛可用性诱惑我们和其他人开发的方法使蛋白质勘探FFPE材料(综述见4)。考虑下,我们开发了一个协议,允许蛋白质从固定组织5定量提取热处理优势福尔马林固定的可逆性。我们已经表明,在固定过程保留不仅蛋白质,而且至少在某些翻译后修饰。 Phosph过磷酸化和N-糖基化可以使用FFPE样品5,但是一个前提条件,因为这是一个彻头彻尾的控制组织收集,存储和固定的条件进行研究。接下来,我们优化的方法中,固定组织的激光捕获显微切割和蛋白质组学基于反应器样品处理6,7。对结肠直肠癌的大规模研究允许的7,500蛋白质从临床资料8显微切割定量分析。最后,我们通过应用连续,两步蛋白质的消化协议9显微提高材料的探索之路。相比于使用单一酶共同消化策略,此过程能够产生更多的序列独特的肽,并因此导致更高的深度的蛋白质鉴定。允许显微人类结肠腺瘤的蛋白质组分析来分析每个样品3 9,500蛋白质的深度。在这种螺柱Ý我们映射每个样品55000的肽允许标识88-89%的蛋白质具有至少2个肽。在这里,我们提出了一个优化的协议,用于样品制备从FFPE材料LC-MS/MS分析。这个协议包括在反应器中的格式(FASP)制备组织切片进行显微解剖,分离的细胞的裂解,和样品处理6。然后,我们描述了一个荧光分光光度测定肽的产量,与最佳的肽段鉴定高度重视任务的质谱。最后,我们展示了基于 – 肽分馏分离技术强阴离子交换(SAX)。在这种方法既肽分离和最后的清理工作采用吸管尖端微柱10,11。这一步是可选的,但建议在其中超过几微克肽可以从单个样品得到的研究。该SAX-分馏可以大幅提高的ident的数目和动态范围ifications和延长蛋白质序列覆盖率3,10。
通过蛋白质组学技术研究FFPE材料的深度与核酸测序和基因芯片技术相媲美的能力,在打开的生物标志物和药物靶标发现新的前景。所描述的协议使表征和的规模为10,000蛋白质显微细胞群体的蛋白质组定量。当使用较少的显微切割材料的较小的数据集可以被生成,但也许在许多情况下,这些也可以提供有价值的临床数据。因此,无论试样可直接在MED-FASP程序后进行分析,或者可以在更少的馏分分隔。因为FASP过程是与任何类型的蛋白酶相容,其它酶或它们的组合可用于从蛋白质消化6。
将FFPE材料的质量似乎是分析中最关键的问题。我们经历了同样的起源固定的组织,但来自哪里不同耳鼻喉科诊所有不同的特性。从一个源采用组织,我们能够在高产量,产生肽,而来自另一家诊所类似的材料几乎是无用的。它很可能是所施加的固定和嵌入程序,以及存储条件是影响临床材料12的性能的主要因素。因此,建议启动一个大项目之前测试几个样品的性质。
许多出版物报道,在过去使用的FFPE材料制成。然而,在这些研究中所发现的蛋白质的数量没有超过超过1000-2000蛋白4。考虑到包括超过10,000的蛋白质人体细胞特异性蛋白质组的规模,这样的研究能够只提供一个非常肤浅的画面,几乎仅限于参与管家的功能非常丰富的蛋白质。我们的协议使临床或生物材料F的高效分离ROM保存的组织,并为裂解,蛋白加工和肽预分馏优化。因此我们的样品制备工作流程中,耦合到高端的质谱时,允许见解一个几乎完整的蛋白质组。显着的,这有可能在分钟样品量要求。
使用保存的组织的主要优点是它们的相对广泛的可用性。 FFPE样品封存多年,甚至几十年,有时认为是没用的,现在,多亏了蛋白质组学技术,对出现临床研究作为非常有价值的材料。而许多疾病都可以使用FFPE材料的新鲜或冷冻的材料进行调查研究,似乎是研究罕见疾病12特别重要的,是收集的一组样本的代表性,通常需要很长的时间。
The authors have nothing to disclose.
作者感谢马蒂亚斯·曼恩博士的鼎力支持和卡塔琳娜Zettl夫人展示的方法。
这项工作是科学进步的支持马克斯 – 普朗克协会。
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
MembraneSlide 1.0 PEN | Carl-Zeiss Microscopy GmBH, Goettingen, Germany | 415190-9041-000 | |
Adhesive Cap 200 opaque | Carl-Zeiss Microscopy GmBH, Goettingen, Germany | 415190-9181-000 | |
Mayer’s hematoxylin solution | Sigma-Aldrich St. Louis, MO | MHS32 | |
Forensic 30k | Merck Millipore Darmstadt, Germany | MRCF0R030 | (Previously sold as Microcon YM-30) |
Empore Anion | Bioanalytical technologies 3M Company ST. Paul, MN | 2252 | |
Empore C18 | Bioanalytical technologies 3M Company ST. Paul, MN | 2215 | |
Trypsin | Promega | 2014-06-27 | |
Endoproteinase Lys-C | Wako | 129-02541 |