Archivo formol fija y embebidos en parafina (FFPE) muestras clínicas son un material valioso para la investigación de enfermedades. Aquí se demuestra un flujo de trabajo de preparación de muestras permite el análisis en profundidad proteómico de tejidos FFPE microdissected.
Material clínico en conserva es una fuente única para la investigación proteómica de trastornos humanos. Aquí se describe un protocolo optimizado que permite a gran escala de análisis cuantitativo de formol fija y embebidos en parafina (FFPE) los tejidos. El procedimiento comprende cuatro etapas distintas. La primera es la preparación de secciones de material FFPE y microdisección de las células de interés. En la segunda etapa las células aisladas se lisan y se procesan utilizando 'filtro asistido por preparación de la muestra "técnica (FASP). En este paso, las proteínas se agotan a partir de reactivos utilizados para la lisis de la muestra y se digieren en-dos pasos utilizando endoproteinasa LysC y tripsina.
Después de cada digestión, los péptidos se recogen en fracciones separadas, y su contenido se determina mediante una medición de fluorescencia de alta sensibilidad. Finalmente, los péptidos se fraccionaron en microcolumnas 'pipeta de punta. Los lysC-péptidos se separan en fracciones de 4 mientras que el pe trípticoptides se separan en 2 fracciones. De esta manera muestras preparadas permiten el análisis de proteomas de cantidades diminutas de material a una profundidad de 10.000 proteínas. Por lo tanto, el flujo de trabajo descrito es una poderosa técnica para el estudio de enfermedades en una de todo el sistema de la moda, así como para la identificación de biomarcadores potenciales y objetivos de medicamentos.
La fijación con paraformaldehído y la incrustación en parafina (FFPE) es el método estándar para la preservación y la investigación patomorfológicas de material tejido clínica. Microscopía del tejido preservado permite la identificación de las enfermedades relacionadas con los cambios morfológicos, y la detección y la puntuación de la aparición de antígenos relacionados con la enfermedad. Puesto que típicamente sólo una pequeña porción de la muestra FFPE se utiliza en estos análisis, grandes cantidades de material clínico permanecen archivados y pueden ser explotados en otros tipos de estudios.
Durante la última década la investigación en ciencias de la vida se ha visto reforzada por la potente tecnología proteómica. Esta tecnología permite la identificación y cuantificación de miles de proteínas en mezclas complejas de proteínas. Una característica importante de la tecnología es que se necesitan cantidades sólo minutos de material para análisis a gran escala. Estudios proteómicos recientes han demostrado que las proteínas se pueden estudiar en una escala de un borrador casilete proteomas 1, 2. Este tipo de investigaciones permite amplios conocimientos del sistema en la composición de las células y la identificación de grupos de proteínas que se producen a niveles anómalos en enfermedades. Mientras que estos estudios requieren grandes capacidades de espectrometría de masas, el trabajo reciente ha demostrado que la medida similar de identificación puede lograrse en un solo día de la medición 3.
El requisito de la cantidad relativamente baja de la muestra y la amplia disponibilidad de las muestras clínicas conservadas nosotros y otros tentados a desarrollar métodos que permitan la exploración proteómico del material FFPE (para una revisión ver 4). Tomando ventaja de la reversibilidad de la fijación con formalina bajo un tratamiento térmico hemos desarrollado un protocolo que permite la extracción cuantitativa de las proteínas del tejido fijo 5. Hemos demostrado que el procedimiento de fijación conserva no sólo las proteínas, sino también por lo menos algunas modificaciones postraduccionales. Phosphorylation y N-glicosilación se pueden estudiar usando las muestras de FFPE 5, sin embargo un requisito previo para ello es un bien controladas las condiciones de recogida de tejidos, almacenamiento y fijación. A continuación, se ha optimizado el método para una microdisección de captura por láser del tejido fijo y para el reactor basado en proteómica procesamiento de la muestra 6, 7. Un estudio a gran escala sobre el cáncer colorrectal permite el análisis cuantitativo de 7.500 proteínas de microdissected de material clínico 8. Finalmente, se ha mejorado la forma de exploración de material microdissected aplicando consecutivo de dos protocolos de digestión de proteínas paso 9. En comparación con las estrategias de digestión comunes utilizando sola enzima, este procedimiento permite la generación de más péptidos de secuencia única y, en consecuencia, se traduce en una mayor profundidad de la identificación de proteínas. Análisis de microdissected adenoma de colon humano permitió el análisis proteómico a una profundidad de 9.500 proteínas por muestra 3. En esta ganaderíay trazamos 55.000 péptidos por muestra que permitan la identificación de las proteínas 88-89% con un mínimo de 2 péptidos. Aquí presentamos un protocolo optimizado para la preparación de muestras a partir del material FFPE para el análisis LC-MS/MS. Este protocolo comprende la preparación de cortes de tejido para microdisección, la lisis de las células aisladas, y procesamiento de la muestra en un formato de reactor de (FASP) 6. A continuación se describe la determinación de los rendimientos espectrofluorométrico péptidos; una tarea con gran importancia para la identificación óptima péptido mediante la espectrometría de masas. Por último, demostrar un intercambiador aniónico fuerte (SAX)-basada en las técnicas de separación para el fraccionamiento de los péptidos. En este método tanto la separación de péptidos y limpieza final se llevan a cabo usando microcolumnas pipeta de punta 10, 11. Este paso es opcional pero se recomienda en estudios en los que más de unos pocos microgramos de péptidos se pueden obtener a partir de una sola muestra. El SAX-fraccionamiento puede aumentar sustancialmente el número y el rango dinámico de identcaciones y extienden la proteína secuencia de cobertura de 3, 10.
La capacidad para estudiar el material FFPE por la tecnología proteómica a una profundidad comparable con la secuenciación de ácidos nucleicos y técnicas de microarrays abre nuevas perspectivas en el descubrimiento de biomarcadores y blanco de la droga. El protocolo descrito permite la caracterización y la cuantificación de los proteomas de las poblaciones de células microdissected en una escala de 10.000 proteínas. Cuando se utiliza menos del material microdissected un conjuntos de datos más pequeños se pueden generar, pero tal vez en muchos casos también pueden proporcionar los datos clínicos valiosos. Por lo tanto, cualquiera de las muestras pueden ser analizadas directamente después del procedimiento-FASP MED o se pueden separar en fracciones menos. Desde procedimiento FASP es compatible con cualquier tipo de proteasa, otras enzimas o su combinación se pueden utilizar de digestiones de proteínas 6.
La calidad del material FFPE parece ser el problema más crítico del análisis. Hemos experimentado que el tejido fijado del mismo origen, pero procedentes de diferentesclínicas tes tenían propiedades diferentes. El uso de tejido de una fuente hemos sido capaces de generar péptidos en altos rendimientos, mientras que el material similar de otra clínica era casi inútil. Es probable que la fijación aplicado y procedimientos de incrustación, así como las condiciones de almacenamiento son los principales factores que afectan a las propiedades del material clínico 12. Por lo tanto, es aconsejable probar las propiedades de algunas muestras antes de iniciar un proyecto más amplio.
Muchas publicaciones informaron de la utilización del material de FFPE en el pasado. Sin embargo, el número de proteínas identificadas en estos estudios no superó nunca más de 1.000-2.000 proteínas 4. Teniendo en cuenta el tamaño de los proteomas específicos de células humanas que comprenden más de 10.000 proteínas, tales estudios fueron capaces sólo para proporcionar una imagen muy superficial, casi limitados a muy abundantes proteínas implicadas en funciones de mantenimiento. Nuestro protocolo permite el aislamiento eficiente del material clínico o biológico from conserva tejido y está optimizado para la lisis, el procesamiento de la proteína y péptido fraccionamiento previo. Como consecuencia de nuestra muestra de flujo de trabajo de preparación, cuando se acopla a la espectrometría de masas de alta gama, permite penetraciones en una casi completa proteomas. Notable, esto es posible a los requisitos de cantidad de muestra minutos.
La principal ventaja de utilizar los tejidos conservados es su amplia disponibilidad relativa. FFPE muestras archivadas durante muchos años y décadas, y, a veces considerados como inútiles, ahora, gracias a la tecnología proteómica, aparecen como material de gran valor para la investigación clínica. Mientras que muchas enfermedades se pueden estudiar usando fresco o congelado investigación de material de material FFPE parece ser particularmente importante para el estudio de enfermedades raras 12, fueron colección de un conjunto representativo de la muestra tarda generalmente un tiempo largo.
The authors have nothing to disclose.
El autor agradece al Dr. Matthias Mann por el apoyo continuo y la Sra. Katharina Zettl para demostrar el método.
Este trabajo fue apoyado por la Sociedad Max-Planck para el Avance de la Ciencia.
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 |