Formol archives fixé et inclus en paraffine (FFPE) échantillons cliniques sont un matériel précieux pour l'étude des maladies. Ici, nous démontrons une préparation flux d'échantillons permettant une analyse en profondeur protéomique des tissus FFPE microdissection.
Matériel clinique préservé est une source unique pour la recherche protéomique des maladies humaines. Ici, nous décrivons un protocole optimisé permettant l'analyse quantitative à grande échelle de formol et inclus en paraffine fixé (FFPE) tissus. Le procédé comprend quatre étapes distinctes. Le premier est la préparation d'articles à partir du matériau de FFPE et microdissection de cellules d'intérêt. Dans la deuxième étape, les cellules isolées sont lysées et traitées à l'aide 'filtre assistée préparation des échantillons' (FASP) technique. Dans cette étape, les protéines sont épuisées à partir de réactifs utilisés pour la lyse de l'échantillon et sont digérés en deux étapes à l'aide de l'endoprotéinase LysC et trypsine.
Après chaque digestion, les peptides sont recueillis dans des fractions séparées et leur contenu est déterminée en utilisant une mesure de fluorescence très sensible. Enfin, les peptides sont fractionnés sur microcolonnes «pipette à pointe». Les LysC-peptides sont séparés en 4 fractions alors que la pe tryptiqueptides sont séparés en deux fractions. De cette manière, les échantillons préparés permettent l'analyse des protéomes de quantités infimes de matière à une profondeur de 10 000 protéines. Ainsi, le flux de travail décrit est une technique puissante pour étudier les maladies dans un système à l'échelle de la mode ainsi que pour l'identification de biomarqueurs potentiels et de cibles thérapeutiques.
Fixation au paraformaldéhyde et l'intégration dans la paraffine (FFPE) est la méthode standard pour la conservation et l'enquête pathomorphologiques de matériel tissulaire clinique. Microscopie du tissu conservé permet l'identification des maladies liées à des changements morphologiques, et la détection et la notation de l'apparition de maladies liées à des antigènes. Etant donné que généralement seule une petite partie de l'échantillon FFPE est utilisé dans ces analyses, de grandes quantités de matériel clinique restent archivés et peuvent être exploitées dans d'autres types d'études.
Au cours de la dernière décennie de la recherche en sciences de la vie a été renforcé par la technologie protéomique puissant. Cette technologie permet l'identification et la quantification de milliers de protéines dans des mélanges complexes de protéines. Une caractéristique importante de cette technologie est que seulement des quantités infimes de matière sont nécessaires pour des analyses à grande échelle. Études protéomiques récentes ont démontré que les protéines peuvent être étudiés sur une échelle de un échantillon de près deLete Protéomes 1, 2. Ce type de système permet d'investigations larges perspectives dans la composition des cellules et l'identification des groupes de protéines qui se produisent à des niveaux anormaux de maladies. Considérant que ces études doivent grandes capacités de spectrométrie de masse, le travail récent a montré que dans la même mesure de l'identification peut être réalisée en une seule journée de mesure 3.
L'exigence de la quantité d'échantillon relativement faible et la grande disponibilité des échantillons cliniques et d'autres conservés nous tentés de développer des méthodes permettant l'exploration protéomique de la matière de la FFPE (pour une revue voir 4). Profitant de la réversibilité de la fixation au formol sous un traitement thermique, nous avons mis au point un protocole permettant l'extraction quantitative des protéines à partir du tissu fixe 5. Nous avons montré que la procédure de fixation conserve pas seulement des protéines, mais aussi au moins certaines modifications post-traductionnelles. Phosphorylation et de N-glycosylation peuvent être étudiés en utilisant les échantillons FFPE 5, cependant une condition préalable pour cela est une des conditions de collecte de tissus, de stockage et de fixation contrôlés soigneusement. Ensuite, nous avons optimisé la méthode de microdissection par capture laser de tissu fixe et pour le réacteur en fonction protéomique traitement des échantillons 6, 7. Une étude à grande échelle sur le cancer colorectal a permis une analyse quantitative des protéines à partir de 7500 par microdissection de matériel clinique 8. Enfin, nous avons amélioré la façon de l'exploration de la matière microdissection par l'application consécutive de deux protéines de l'étape protocole de digestion 9. En comparaison avec les stratégies de digestion communes utilisant enzyme unique, cette procédure permet la génération de plusieurs peptides de séquence unique et, par conséquent, se traduit par une plus grande profondeur de l'identification des protéines. Analyse de microdissection adénome colique humaine a permis l'analyse protéomique à une profondeur de 9500 protéines par exemple 3. Dans ce goujony nous avons cartographié 55 000 peptides par échantillon permettant l'identification de 88-89% de protéines d'au moins 2 peptides. Ici, nous présentons un protocole optimisé pour la préparation d'échantillons à partir du matériau pour l'analyse LC-MS/MS FFPE. Ce protocole comprend la préparation de coupes de tissu pour microdissection, la lyse des cellules isolées, et le traitement des échantillons dans un format de réacteur (FASP) 6. Ensuite, nous décrivons une détermination spectrofluorométrique des rendements peptidiques; une tâche avec une grande importance pour l'identification de peptides optimale par la spectrométrie de masse. Enfin, nous démontrons un échangeur fort d'anions (SAX) à base de technique de séparation pour le peptide fractionnement. Dans ce procédé, à la fois la séparation du peptide et le nettoyage final sont effectués en utilisant une pipette à pointe micro-colonnes 10, 11. Cette étape est facultative mais recommandée dans les études où plus de quelques microgrammes peptides peuvent être obtenus à partir d'un seul échantillon. Le SAX-fractionnement peut augmenter considérablement le nombre et la gamme dynamique de identfications et étendre la couverture de la séquence de protéine 3, 10.
La possibilité d'étudier la matière FFPE par la technologie protéomique à une profondeur comparable à séquençage des acides nucléiques et des techniques de puces à ADN ouvre de nouvelles perspectives dans les biomarqueurs et la découverte de cibles de médicament. Le protocole décrit permet la caractérisation et la quantification des protéomes des populations de cellules par microdissection sur une échelle de 10 000 protéines. Lorsque vous utilisez moins de la matière microdisséqués un petits ensembles de données peuvent être générés, mais peut-être dans de nombreux cas, les personnes peuvent aussi fournir de précieuses données cliniques. Ainsi, soit les échantillons peuvent être analysés directement après la procédure MED-FASP ou peuvent être séparés en fractions moins. Depuis procédure de FASP est compatible avec tout type de protéase, d'autres enzymes ou leur combinaison peuvent être utilisés à partir de digestions protéiques 6.
La qualité de la matière FFPE semble être le problème le plus critique de l'analyse. Nous avons fait l'expérience que le tissu fixé de la même origine, mais provenant de différentscliniques de rentes ont des propriétés distinctes. En utilisant des tissus provenant d'une source, nous avons pu générer des peptides à des rendements élevés, tandis que d'un autre matériau similaire clinique était presque inutile. Il est probable que la fixation et appliqué les procédures d'enrobage ainsi que les conditions de stockage sont les principaux facteurs qui influent sur les propriétés du matériau clinique 12. Par conséquent, il est conseillé de tester les propriétés de quelques échantillons avant de commencer un projet plus vaste.
De nombreuses publications ont signalé l'utilisation de la matière de FFPE dans le passé. Cependant, le nombre de protéines identifiées dans ces études n'a jamais dépassé plus de protéines 1000-2000 4. Compte tenu de la taille des protéomes spécifiques de cellules humaines comprenant plus de 10 000 protéines, ces études ont pu seulement de fournir une image très superficielle, presque limité à des protéines hautement abondantes impliquées dans les fonctions d'entretien ménager. Notre protocole permet l'isolement efficace du matériel clinique ou biologique from conservé tissu et est optimisé pour la lyse, la transformation des protéines et des peptides préfractionnement. En conséquence notre échantillon préparation flux de travail, lorsqu'il est couplé à la spectrométrie de masse haut de gamme, permet un aperçu des protéomes presque complets. Notable, cela est possible à des exigences minute montant de l'échantillon.
L'avantage majeur de l'utilisation des tissus conservés est leur large disponibilité relative. Échantillons FFPE archivés pendant de nombreuses années et des décennies, et parfois considérés comme inutiles, maintenant, grâce à la technologie protéomique, apparaissent comme matériau de grande valeur pour la recherche clinique. Alors que de nombreuses maladies peuvent être étudiés en utilisant l'enquête de matière fraîche ou congelée de matériel FFPE semble être particulièrement important pour l'étude des maladies rares 12, étaient collecte d'un ensemble représentatif de l'échantillon prend généralement beaucoup de temps.
The authors have nothing to disclose.
L'auteur remercie le Dr Matthias Mann pour le soutien continu et Mme Katharina Zettl pour démontrer la méthode.
Ce travail a été soutenu par la Société Max-Planck pour l'avancement des sciences.
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 |