Formalina de arquivo fixo e incluído em parafina (FFPE) amostras clínicas são material valioso para a investigação de doenças. Aqui demonstramos um fluxo de trabalho de preparação da amostra, permitindo uma análise em profundidade proteômica de tecido FFPE microdissecção.
Material clínico preservada é uma fonte única para a investigação proteômica de distúrbios humanos. Aqui nós descrevemos um protocolo otimizado permitindo a análise quantitativa em larga escala de fixados em formalina e incluído em parafina (FFPE) do tecido. O processo compreende quatro etapas distintas. A primeira é a preparação de secções do material de FFPE microdissecção e de células de interesse. Na segunda etapa, as células isoladas são lisadas e processados usando 'filtro auxiliado a preparação da amostra' (FASP) técnica. Neste passo, as proteínas são esgotadas de reagentes utilizados para a lise da amostra e são digeridas em solução em duas etapas utilizando a endoproteinase LysC e tripsina.
Após cada digestão, os péptidos são recolhidos em fracções separadas e o seu conteúdo é determinado usando uma medição de fluorescência altamente sensível. Finalmente, os peptídeos são fraccionados em microcolunas 'pipeta-tip'. Os IysC-péptidos são separadas em quatro fracções ao passo que a pe trípticaptides são separados em duas frações. Desta maneira as amostras preparadas permitir a análise de proteomas de quantidades diminutas de material para uma profundidade de 10.000 proteínas. Assim, o fluxo de trabalho descrito é uma técnica poderosa para o estudo de doenças em todo o sistema, da forma, bem como para a identificação de potenciais biomarcadores e alvos de drogas.
Fixação com paraformaldeído e inclusão em parafina (FFPE) é o método padrão para a preservação e investigação pathomorphologic de material tecido clínica. Microscopia do tecido preservado permite a identificação de doenças relacionadas com alterações morfológicas, e detecção e correção de ocorrência de antigénios da febre relacionada. Uma vez que tipicamente, apenas uma pequena porção da amostra FFPE é usado nestas análises, grandes quantidades de material clínico permanecem arquivados e podem ser exploradas em outros tipos de trabalhos.
Durante a última década a pesquisa em ciências da vida tem sido fortalecida pela poderosa tecnologia proteômica. Esta tecnologia permite a identificação e quantificação de milhares de proteínas em misturas complexas de proteínas. Uma característica importante da tecnologia é que a quantidade de material só minutos são necessários para as análises de grande escala. Estudos recentes demonstraram que proteomic proteínas pode ser estudada numa escala de amostra quaselete proteomas 1, 2. Este tipo de sistema permite investigações de largura conhecimentos na composição das células e identificação de grupos de proteínas que ocorrem em níveis anómalos de doenças. Considerando que estes estudos necessários grandes capacidades de espectrometria de massa, o trabalho recente demonstrou que medida semelhante de identificação pode ser alcançado dentro de um único dia de medição 3.
A exigência de valor relativamente baixo da amostra e da ampla disponibilidade das amostras clínicas preservadas nós e os outros tentados a desenvolver métodos que permitam a exploração proteômica do material FFPE (para uma revisão ver 4). Aproveitando a reversibilidade da fixação em formalina sob um tratamento térmico, temos desenvolvido um protocolo que permite a extracção quantitativa de proteínas a partir do tecido fixo 5. Nós mostramos que o procedimento de fixação não preserva apenas proteínas, mas também, pelo menos, algumas modificações pós-traducionais. Fosforylation e N-glicosilação pode ser estudado utilizando as amostras FFPE 5, porém um pré-requisito para isso é uma condições de coleta de tecido, de armazenamento e de fixação completamente controladas. Em seguida, temos aperfeiçoado o método para a captura de microdissecção a laser do tecido fixado e para a proteômica reator baseado processamento da amostra 6, 7. Um estudo em grande escala sobre o câncer colorretal permitiu a análise quantitativa de 7.500 proteínas da microdissectados de material clínico 8. Finalmente, temos melhorado a forma de exploração de material microdissecção aplicando consecutivo de dois protocolo digestão de proteínas passo 9. Em comparação com as estratégias de digestão comuns usando enzima única, este procedimento permite a geração de mais peptídeos seqüência única e, conseqüentemente, resulta em uma maior profundidade de identificação de proteínas. Análise de microdissecção adenoma do cólon humano permitiu análise proteômica a uma profundidade de 9.500 proteínas por amostra 3. Neste garanhãoy mapeamos 55.000 peptídeos por amostra, permitindo a identificação de 88-89% de proteínas com pelo menos 2 peptídeos. Aqui apresentamos um protocolo otimizado para preparação de amostras de material para análise FFPE LC-MS/MS. Este protocolo inclui a preparação de secções de tecido por microdissecção, a lise das células isoladas, e o processamento de amostras num formato de reactor (FASP) 6. Em seguida, descrevemos uma determinação espectrofluorométrico de rendimentos peptídeo, uma tarefa com grande importância para a identificação ideal peptídeo pela espectrometria de massa. Por fim, demonstramos uma forte permutador de aniões (SAX) à base de técnica de separação para peptídeo fracionamento. Neste método, tanto a separação de peptídeos e limpeza final, são realizadas utilizando microcolunas pipeta de ponta de 10, 11. Este passo é opcional, mas é recomendado em estudos em que mais do que alguns microgramas peptídeos podem ser obtidos a partir de uma única amostra. O SAX-fracionamento pode aumentar substancialmente o número ea gama dinâmica de identficações e estender a cobertura seqüência de proteína 3, 10.
A capacidade de estudar o material FFPE pela tecnologia proteômica a uma profundidade comparável com o sequenciamento de ácidos nucleicos e técnicas de microarray abre novas perspectivas em biomarcadores e droga descoberta alvo. O protocolo descrito permite a caracterização e quantificação de proteomas de populações de células microdissecadas a uma escala de 10.000 proteínas. Quando se utiliza menos do material de microdissecção um menor conjunto de dados pode ser gerada, mas, talvez, em muitos casos, estas podem também fornecer dados clínicos valiosos. Assim, qualquer uma das amostras pode ser analisada directamente após o processo de MED-FASP ou podem ser separados em fracções menos. Desde procedimento FASP é compatível com qualquer tipo de protease, outras enzimas ou sua combinação pode ser usado a partir de digestões de proteínas 6.
A qualidade do material FFPE parece ser o problema mais crítico da análise. Temos experimentado que o tecido fixo da mesma origem mas vindo de diferentesClínica de ORL tinha propriedades distintas. Usando tecido de uma fonte que foram capazes de gerar peptídeos com alto rendimento, enquanto material similar de outra clínica era quase inútil. É provável que a fixação aplicado e procedimentos de incorporação, bem como condições de armazenagem são os principais factores que afectam as propriedades do material clínico 12. Por isso, é aconselhável testar as propriedades de algumas amostras antes de iniciar um projeto maior.
Muitas publicações descreveram o uso do material de FFPE no passado. No entanto, o número de proteínas identificadas nestes estudos nunca excedeu mais do que 1.000-2.000 proteínas 4. Considerando o tamanho das proteomas específicos de células humanas compreendendo mais de 10.000 proteínas, esses estudos foram capazes apenas de proporcionar uma imagem muito superficial, quase se limitando a proteínas altamente abundantes envolvidas em funções de manutenção. Nosso protocolo permite isolamento eficiente do material clínico ou biológico from preservado tecido e é otimizado para lise, processamento de proteínas e peptídeos prefraccionamento. Como conseqüência nosso fluxo de trabalho de preparação da amostra, quando acoplado à espectrometria de massa de alta qualidade, permite insights sobre um proteomas quase completos. Notável, isso é possível em requisitos minutos quantidade de amostra.
A principal vantagem de utilizar os tecidos preservados é a sua vasta disponibilidade relativa. Amostras FFPE arquivados há muitos anos e décadas, e, por vezes considerada como inútil, agora, graças à tecnologia proteômica, aparecem como material de grande valor para a investigação clínica. Considerando que muitas doenças podem ser estudados utilizando fresco ou congelado exploração do material do material de FFPE parece ser particularmente importante para o estudo de doenças raras 12, foram recolha de um conjunto representativo da amostra leva geralmente um longo período de tempo.
The authors have nothing to disclose.
O autor agradece o Dr. Matthias Mann pelo apoio contínuo e Sra. Katharina Zettl para demonstrar o método.
Este trabalho foi apoiado pela Sociedade Max-Planck para o Avanço da Ciência.
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 |