アーカイブホルマリン固定し、パラフィンに包埋(FFPE)の臨床試料は、病気の調査のための貴重な資料である。ここでは、顕微解剖FFPE組織の詳細なプロテオーム解析を可能にする試料調製のワークフローを示す。
プリザーブドフラワー臨床材料はヒトの疾患のプロテオミクス研究のためのユニークなソースです。ここでは、ホルマリン固定、パラフィン包埋(FFPE)組織の大規模定量分析を可能にする最適化されたプロトコルを記述します。手順は4つの別個のステップを含む。最初のものは、目的の細胞のFFPE材料およびマイクロダイセクションからの切片の調製である。第二工程において、単離された細胞を溶解し、 'フィルタ支援試料調製'(FASP)技術を使用して処理される。このステップでは、タンパク質は、サンプル溶解に使用される試薬から枯渇され、エンドプロテイナーゼのLysC及びトリプシンを用いて2段階で消化される。
各消化後、ペプチドは、別々の画分に回収され、それらの内容は、高感度の蛍光測定を用いて決定される。最後に、ペプチドは、「ピペットチップ」マイクロカラムで分画している。のLysC-ペプチドは、トリプシン、PEに対し、4画分に分離されているptides 2画分に分離される。このようにして調製したサンプルは、10,000のタンパク質の深さまで材料の微量からプロテオームの分析を可能にする。このように、説明したワークフローは、潜在的なバイオマーカーおよび薬物標的の同定のためだけでなく、システム全体のファッション疾患を研究するための強力な手法です。
ホルムアルデヒドで固定し、パラフィン(FFPE)に埋め込むこと保全と臨床組織材料のpathomorphologic調査のための標準的な方法である。保存された組織の顕微鏡検査は、疾患に関連する形態学的変化の同定を可能にし、疾患関連抗原の発生の検出およびスコアリング。典型的には、FFPEサンプルの小さな部分のみがこれらの分析で使用されるので、臨床材料の大量のアーカイブされたままと研究の他のタイプで利用することができる。
最近の十年の間、生命科学の研究は、強力なプロテオミクス技術によって強化されている。この技術は、複雑なタンパク質混合物中のタンパク質の何千もの同定および定量を可能にします。技術の重要な特徴は、大規模分析のための材料の分だけ量が必要とされることである。最近のプロテオミクス研究は、タンパク質がほぼカンプの規模で研究することができることを実証デリートプロテオーム1、2。調査のこのタイプは、細胞の組成物および疾患において異常なレベルで存在するタンパク質のグループの同定におけるシステム全体の洞察を可能にします。これらの研究は、大質量分析能力を必要とし、一方、最近の研究は、特定の類似の程度は、測定3の一日以内に達成することができることを実証した。
比較的低いサンプル量の要件、保存の臨床サンプルの幅広い利用可能性は、(レビュー4を参照してください)FFPE材料のプロテオミクス探査を可能にする方法を開発するために、私たちと他の人を誘惑。我々は5固定組織からのタンパク質の定量的抽出を可能にするプロトコルを開発した熱処理下でホルマリン固定の可逆性を利用すること。我々は、固定手順は、タンパク質だけでなく、少なくともいくつかの翻訳後修飾だけを保存することが示されている。ホスホorylationおよびN-グリコシル化は、FFPEサンプル5を用いて研究することができるが、そのための前提条件は、十分に制御された組織の収集、記憶および固定条件である。次に、固定組織のレーザーキャプチャーマイクロダイセクションおよびプロテオミクスのための反応器ベースの検体処理6,7のための方法を最適化した。大腸がんでの大規模な研究では、臨床材料8からマイクロダイセクションからの7500のタンパク質の定量分析を可能にした。最後に、我々は連続した、二段階のタンパク質消化プロトコル9を適用することにより、顕微解剖材料の探査方法を改善している。単一の酵素を用いて消化共通の戦略と比較して、この手順は、よりユニークなペプチド配列の生成を可能にし、その結果として、タンパク質同定のより高い深さをもたらす。マイクロダイセクションヒト結腸腺腫の分析は、サンプル3当たり9500タンパク質の深さにプロテオーム解析が可能になった。このスタッド中yは、我々は、少なくとも2つのペプチドと88から89パーセントのタンパク質の同定を可能にするサンプルあたり55,000ペプチドをマッピングした。ここでは、LC-MS/MS分析のためのFFPE材料からのサンプルの調製のために最適化されたプロトコルを提示する。このプロトコルは、反応器形式(FASP)6に顕微解剖、単離された細胞の溶解、および試料処理のための組織切片の調製を含む。その後、我々は、ペプチドの収量の分光蛍光定量について説明し、質量分析による最適なペプチドを同定するための重要度の高いタスク。最後に、我々は強力な陰イオン交換体(サックス)ベースのペプチド分画用分離技術を実証する。この方法では、ペプチド分離および最終的なクリーンアップの両方を、ピペットチップ·マイクロカラム10、11を用いて行われる。この手順はオプションですが、マイクログラムを超える数のペプチドは、単一のサンプルから得ることができる研究にお勧めします。 SAX-分画は、実質的にidentの数とダイナミックレンジを増加させることができるificationsとは、タンパク質配列カバー3,10を拡張する。
核酸配列決定及びマイクロアレイ技術に匹敵深さにプロテオミクス技術によりFFPE材料を研究する能力は、バイオマーカーや創薬ターゲットの発見に新しい展望を開きます。説明されたプロトコルは、特性評価および万タンパク質の規模で顕微解剖した細胞の集団のプロテオームの定量化を可能にします。顕微解剖の材料を使用する場合より少ない小さなデータセットを生成することができるが、おそらく多くの場合、それらはまた、貴重な臨床データを提供することができる。従って、試料のいずれかMED-FASP手順後、直接分析することができる以下の画分に分離することができる。 FASP手順は、プロテアーゼの任意のタイプと互換性があるので、他の酵素またはそれらの組合せは、タンパク質消化物6を用いることができる。
FFPE材料の品質は、分析の中で最も重要な問題であると思われる。私たちは、同じ起源の固定組織ことを経験したが、異なるから来ていますENTクリニックは、異なる特性を有していた。別の診療所から同様の物質がほとんど役に立たなかったのに対し、我々は高い収率でペプチドを生成することができた1のソースから組織を使用して。なお、塗布固定及び包埋手順ならびに保存条件は、臨床材料12の特性に影響を及ぼす主要な要因である可能性がある。そのためには、大規模なプロジェクトを開始する前に、いくつかのサンプルの特性を試験することをお勧めします。
多くの刊行物は、過去にFFPE材料の使用を報告した。しかしながら、これらの研究で同定されたタンパク質の数が1,000〜2,000以上のタンパク質が4を超えなかった。 10,000以上のタンパク質を含むヒト細胞特異的プロテオームの大きさを考えると、このような研究は、ほとんどのハウスキーピング機能に関与して非常に豊富なタンパク質に限ら非常に表面的な映像を提供することだけができました。我々のプロトコルは、臨床的または生物学的物質fの効率的な単離を可能にしますromは、組織を保存し、溶解、タンパク質プロセシングおよびペプチドの前分画のために最適化される。その結果、私たちのサンプル調製ワークフローは、ハイエンドの質量分析に結合されたときには、ほぼ完全なプロテオームへの洞察を可能にします。注目すべきは、これは微細なサンプル量の要件で可能です。
保存された組織を使用することの主な利点は、それらの相対的な広い利用可能性である。 FFPEサンプルを長年して数十年のためにアーカイブし、時には無用であると考え、今、プロテオミクス技術のおかげで、臨床研究のための非常に貴重な資料として表示されます。多くの病気は、FFPE材料の新鮮または凍結材料の調査を使用して研究することができるのに対し、希少疾患12を研究するために特に重要と思われる、サンプルの代表的なセットの集まりだった通常時間がかかります。
The authors have nothing to disclose.
著者の方法を実証するための継続的な支援と夫人カタリーナZettlのおかげで博士マティアスマン。
この作品は、科学振興マックス·プランク協会によってサポートされていました。
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 |