يصف هذا البروتوكول طريقة لجمع عينات الدموع باستخدام شرائط شيرمر وسير عمل كمي متكامل لاكتشاف المؤشرات الحيوية للبروتين المسيل للدموع غير الغازية. يتيح سير عمل تحضير عينة محاصرة التعليق إعداد سريع وقوي لعينة الدموع والتحليل الطيفي للكتلة ، مما يؤدي إلى زيادة إنتاجية استرداد الببتيد وتحديد البروتين مقارنة بالإجراءات القياسية في المحلول.
السائل المسيل للدموع هو أحد السوائل الحيوية التي يمكن الوصول إليها بسهولة والتي يمكن جمعها بشكل غير جراحي. البروتيوميات المسيل للدموع لديها القدرة على اكتشاف المؤشرات الحيوية للعديد من أمراض وحالات العين. تم الإبلاغ عن أن عمود محاصرة التعليق هو سير عمل فعال وسهل الاستخدام لإعداد العينات للتطبيق الواسع للتحليل البروتيني النهائي. ومع ذلك ، لم تتم دراسة هذه الاستراتيجية جيدا في تحليل البروتين المسيل للدموع البشري. يصف البروتوكول الحالي سير عمل متكامل من عينات الدموع البشرية السريرية إلى الببتيدات المنقاة لأبحاث العلامات الحيوية للبروتين المسيل للدموع غير الغازية باستخدام قياس الطيف الكتلي ، والذي يوفر رؤى حول المؤشرات الحيوية للمرض والمراقبة عند دمجها مع تحليل المعلوماتية الحيوية. تم تطبيق تحضير عينة محاصرة معلق البروتين وأظهر اكتشاف بروتين الدموع بإجراءات سريعة وقابلة للتكرار وسهلة الاستخدام ، كتحضير عينة عالمي محسن لتحليل السائل المسيل للدموع البشري. على وجه الخصوص ، تفوقت عملية محاصرة التعليق على تحضير العينة في المحلول من حيث استعادة الببتيد ، وتحديد البروتين ، ووقت تحضير العينة الأقصر.
تلقت البروتينات المسيل للدموع الاهتمام لاستكشاف المؤشرات الحيوية المحتملة لأمراض وظروف العين1،2،3،4،5،6 ، للوصول إلى التسبب في حالة العين والجهازية ، وكذلك لاستغلال ميزة جمع عينات الدموع غير الغازية باستخدام شرائط شيرمر. مكن التقدم التكنولوجي للجيل التالي من قياس الطيف الكتلي من تحديد كمية البروتين في الدموع على نطاق ميكرولتر بدقة ودقة لم تكن ممكنة في الماضي. طرق تحضير العينات ليست موحدة بعد. يعد سير عمل إعداد العينات القوي والموحد أمرا ضروريا لنجاح التطبيق السريري في أبحاث العلامات الحيوية للبروتين المسيل للدموع. تم الإبلاغ مؤخرا عن سير عمل تحضير عينة محاصرة التعليق (S-Trap) كطريقة تحضير عينة فعالة وحساسة للتحليل البروتيني الواسع النطاق 7,8. ومع ذلك ، لم يتم الإبلاغ عن هذه الاستراتيجية بشكل جيد في تحليل البروتين المسيل للدموع البشري ، وتفوقت على تحضير العينات بمساعدة المرشح (FASP) والهضم داخل المحلول من حيث كفاءة الهضم الأنزيمي والعدد الأكبر من تحديد البروتين عن طريق التحليل الطيفيالكتلي 9. تم توضيح النهج القائم على S-Trap في تحضير أنسجة الشبكية 10 ، والأنسجة الثابتة بالفورمالين ، والأنسجة المضمنة بالبارافين (FFPE)11 ، والخلايا 12 ، والكائنات الحية الدقيقة 13 ، والخزعات السائلة14،15.
يصف هذا البروتوكول سير عمل كمي متكامل من العينات السريرية إلى البروتين المهضوم إنزيميا لاكتشاف لوحة العلامات الحيوية للبروتين المسيل للدموع غير الغازية مع استراتيجية تقنية سريعة وقابلة للتكرار وقوية. لفترة وجيزة ، تم جمع السائل المسيل للدموع باستخدام شريط شيرمر القياسي وتجفيفه على الفور باستخدام سخان إطار العيون لمنع التحلل الذاتي للبروتين في درجة حرارة الغرفة. تم استخراج البروتينات الكلية المضمنة باستخدام محلول تحلل كبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS) بنسبة 5٪ وفقا لاقتراح الشركة المصنعة ، متبوعا بقياس مقايسة البروتين. ثم خضعت المحللة المستخلصة لاختزال قياسي مع ديثيوثريتول (DTT) والألكلة مع يودواسيتاميد (IAA).
بعد التحمض بحمض الفوسفوريك ، تمت إضافة محلول ترسيب بروتين عمود محاصرة معلق يحتوي على 90٪ ميثانول و 100 مللي متر ثلاثي إيثيل الأمونيوم بيكربونات (TEAB) إلى البروتينات الكلية. ثم تم نقل العينة إلى عمود صغير جديد لمحاصرة التعليق. الهضم الأنزيمي مع القيام به مع تسلسل درجة التربسين بنسبة 1:25 (وزن / وزن ، التربسين: البروتين) عند 47 درجة مئوية لمدة 1 ساعة. ثم تم استخلاص الببتيدات الناتجة عن طريق الطرد المركزي ، بالتتابع مع 50 mM TEAB ، و 0.2٪ حمض الفورميك المائي (FA) ، و 50٪ acetonitrile (ACN) التي تحتوي على 0.2٪ FA. تم تجفيف الببتيدات المستخلصة بالفراغ وإعادة تشكيلها بنسبة 0.1٪ FA. تم قياس تركيز الببتيد وتعديله إلى 0.5 ميكروغرام / ميكرولتر لتحليل مطياف الكتلة.
لتحقيق نتائج دقيقة باستخدام هذه الطريقة ، يجب ارتداء قفازات خالية من الطاقة يمكن التخلص منها في جميع الإجراءات من جمع عينات الدموع لتجنب تلوث العينة. من المهم تجنب الفقاعات والفجوات الهوائية بين المرشح ومحلول العينة في كل خطوة من خلال استخدام أعمدة الغزل الدقيقة. إذا كان حجم العينة أكبر من سعة الأعمدة ، فمن المستحسن تكرار العملية. أثبت هذا البروتوكول أنه أكثر كفاءة من البروتوكول التقليدي في المحلول من حيث وقت التحضير واستعادة البروتين وتحديد البروتين الكلي. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أن العينات تخضع لمعظم الإجراءات المطلوبة في نفس العمود ، على عكس طريقة المحلول التي تتضمن خطوات نقل متعددة مثل ترسيب الأسيتون والهضم والتنظيف (التحلية) ، مما يزيد من احتمال حدوث اختلافات في البيانات الناتجة.
بالإضافة إلى عينات المسيل للدموع التي تم جمعها باستخدام طريقة الشعيرات الدموية الدقيقة16,17 ، يوفر سير عمل FASP هذا مع العمود الصغير لمحاصرة التعليق طريقة بديلة لإعداد العينات تسمح بإعداد عينة تمزق سريعة وقوية تم جمعها باستخدام شرائط شيرمر ، مع الحد الأدنى من تحضير المواد وخطوات سهلة الاستخدام يجب اتباعها. وهذا يسمح بإعداد عينة الدموع القابلة للتكرار لدراسات الأتراب الكبيرة عبر أمراض أو حالات العين المتعددة مع تحسين استعادة الببتيد وتحديد البروتين بواسطة مرض التصلب العصبي المتعدد على الإجراءات داخل المحلول. يمكن استخدام هذه العملية الموثوقة بانتظام في تحضير عينات العلامات الحيوية المسيل للدموع لأغراض البحث والأغراض السريرية الأخرى. الأهم من ذلك ، أنه يتطلب الحد الأدنى من تدريب الموظفين للتجميع في الموقع ويلغي الحاجة إلى تخزين العينات في الثلاجة. يتم تجفيف العينات في الموقع لتقليل التحلل الذاتي للبروتين وتدهوره. وبالتالي ، فإن هذا يسمح بالشحن المريح عن طريق البريد لتسهيل التحليل النهائي ، بدلا من استخدام الأنابيب الشعرية الدقيقة.
The authors have nothing to disclose.
وحظي هذا العمل بدعم مبادرة إنو هونغ كونغ وحكومة منطقة هونغ كونغ الإدارية الخاصة؛ مركز أبحاث رؤية شارب ؛ ومركز أبحاث ابتكار الطب الصيني (RCMI) في جامعة هونغ كونغ للفنون التطبيقية.
9 mm Plastic Screw Thread Vials | Thermo Scientific | C4000-11 | |
Acetonitrile, LCMS Grade | Anaqua | AC-1026 | |
Centrifuge MiniSpin plus | Eppendorf | 5453000097 | |
DL-dithiothreitol (DTT), BioUltra | Sigma-Aldrich | 43815 | |
Eppendorf Safe-Lock Tubes, 1.5 mL | Eppendorf | 30120086 | |
Formic acid, ACS reagent, ≥96% | Sigma-Aldrich | 695076 | |
Frame Heater OPTIMONSUN Electronic | Breitfeld & Schliekert GmbH | 1203166 | |
Iodoacetamide (IAA), BioUltra | Sigma-Aldrich | I1149 | |
Methanol, HPLC Grade | Anaqua | MA-1292 | |
Nunc Biobanking and Cell Culture Cryogenic Tubes, 2 mL | Thermo Fisher Scientific | 368632 | |
Phosphoric acid, 85 wt.% in H2O | Sigma-Aldrich | 345245 | |
Pierce Quantitative Colorimetric Peptide Assay | Thermo Fisher Scientific | 23275 | |
Pierce Rapid Gold BCA Protein Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | A53225 | |
Quadrupole Time-of-Flight Mass Spectrometry | Sciex | TripleTOF 6600 | |
Schirmer Ophthalmic Strips | Entod Research Cell UK Ltd | I-DEW Tearstrips | |
S-Trap Micro Column | Protifi | C02-micro-80 | |
SureSTART 9 mm Screw Caps | Thermo Scientific | CHSC9-40 | |
Triethylammonium bicarbonate (TEAB), 1 M | Sigma-Aldrich | 18597 | |
Ultra-performance Liquid Chromatography | Eksigent | NanoLC 400 | |
UltraPure Sodium dodecyl sulfate (SDS) | Thermo Fisher Scientific | 15525017 |