Архивное фиксированных формалином и парафином (FFPE) клинические образцы ценный материал для исследования заболеваний. Здесь мы показываем, подготовки рабочего процесса образец, позволяющий в глубины протеомный анализ микродиссекции FFPE ткани.
Сохранилось клинический материал является уникальным источником для протеомного расследования нарушений в организме человека. Здесь мы опишем оптимизированный протокол, позволяющий крупномасштабное количественный анализ формалина фиксированной и парафин (FFPE) ткани. Процедура включает в себя четыре различных шагов. Первый препарат из секций с FFPE материала и микродиссекции клеток, представляющих интерес. На втором этапе выделенные клетки лизируют и обработаны с использованием автоматизированного фильтра 'пробоподготовки' (FASP) методике. На этом этапе белки обедненный из реагентов, используемых для лизиса пробы и перевариваются в двух шагов, используя эндопротеиназную LysC и трипсина.
После каждой варки, пептиды собирают в отдельные фракции и их содержание определяется с использованием высокочувствительного измерения флуоресценции. Наконец, пептиды на фракции на «пипетка-совет 'микроколонках. В LysC-пептиды разделены на четыре фракции, тогда как трипсином PEptides разделены на две фракции. Таким образом, подготовленные образцы позволяют анализ протеомов от незначительных количеств материала на глубину 10000 белков. Таким образом, описанный рабочий процесс является мощным средством для изучения заболеваний в общесистемной-моды, а также для выявления потенциальных биомаркеров и лекарственных препаратов.
Крепление с параформальдегидом и встраивания в парафин (FFPE) является стандартным методом для сохранения и патоморфологического исследования материала клинической ткани. Микроскопия сохранившейся ткани позволяет идентифицировать болезнь, связанная морфологических изменений и обнаружения и счет возникновения заболеваний, связанных с антигенами. Так как обычно лишь небольшая часть образца FFPE используется в этих анализах, большое количество клинического материала остаются в архиве и могут быть использованы в других типах исследований.
В последнее десятилетие исследования в области наук о жизни была усилена мощной протеомного технологии. Эта технология позволяет идентификация и количественное определение тысяч белков в сложных белковых смесей. Важной особенностью технологии является то, что только незначительное количество материала необходимы для крупномасштабного анализа. Последние протеомические исследования показали, что белки могут быть изучены по шкале от почти компLete протеомов 1, 2. Этот тип исследований позволяет системным широкие идеи в составе клеток и идентификации групп белков, происходящих при аномальных уровней в заболеваний. В то время как эти исследования необходимы большие мощности масс-спектрометрический, недавняя работа показала, что похож степень идентификации может быть достигнуто в течение одного дня измерения 3.
Требование относительно низким количеством образца и широкая доступность сохранившихся клинических образцов соблазн нас и других в разработке методов, позволяющих протеомный исследование в FFPE материала (см. обзор 4). Воспользовавшись обратимости фиксации формалином под термообработки мы разработали протокол, позволяющий количественно добычу белков из фиксированного ткани 5. Мы показали, что процедура фиксации сохраняет не только белки, но и по крайней мере некоторые посттрансляционных модификаций. Фосфорorylation и N-гликозилирования могут быть изучены с помощью FFPE образцы 5, однако необходимым условием для это тщательно контролируемых условиях сбора ткани, хранения и фиксации. Далее, мы оптимизировали метод лазерного захвата микродиссекции фиксированной ткани и для протеомного обработки образцов реактора на основе 6, 7. Крупномасштабная исследование по колоректального рака разрешено количественный анализ 7500 белков из микродиссекции из клинического материала 8. Наконец, мы улучшили способ освоения микродиссекции материала, применяя последовательно-два шага переваривания белков протокол 9. По сравнению с общей стратегии пищеварения с использованием одного фермента, эта процедура позволяет генерировать более последовательностей-уникальный пептидов и, следовательно, приводит к увеличению глубины идентификации белков. Анализ микродиссекции человека толстой аденомы разрешено протеомный анализ на глубину 9500 белков в образце 3. В этом шпилькиу нас отображены 55000 пептидов на образец, позволяющий идентифицировать 88-89% белков с по крайней мере два пептидов. Здесь мы представим оптимизированный протокол для подготовки проб от FFPE материала для анализа LC-MS/MS. Этот протокол включает подготовку срезах тканей для микродиссекции, лизис изолированных клеток и обработка образца в формате реактора (ФАСП) 6. Затем мы описываем спектрофотометрическим определение урожайности пептидных; задачу с высокой важностью для оптимальной идентификации пептидов по масс-спектрометрии. Наконец, мы демонстрируем сильный анионит (SAX) на основе методики разделения для пептида фракционирования. В этом методе как разделение пептид и последний очистка осуществляются с использованием пипетки-наконечник Микроколонки 10, 11. Этот шаг является необязательным, но рекомендуется в исследованиях, в которых более нескольких микрограмм пептиды могут быть получены из одного образца. SAX-фракционирование может существенно увеличить количество и динамический диапазон идентifications и расширить охват последовательность белка 3, 10.
Возможность изучать FFPE материал по протеомного технологии на глубину сопоставимой с секвенирования нуклеиновых кислот и методов микрочипов открывает новые перспективы в биомаркеров и целевой лекарственных препаратов. Описанный протокол позволяет характеристику и количественную оценку протеомов популяций микродиссекции клеток по шкале от 10 000 белков. При использовании менее в микродиссекции материала через небольшие наборы данных могут быть созданы, но, возможно, во многих случаях те, также может обеспечить ценные клинические данные. Таким образом, либо образцы могут быть проанализированы непосредственно после процедуры MED-FASP или могут быть разделены на менее фракций. Поскольку процедура ФАСП совместим с любым типом протеазы, другие ферменты или их комбинации можно использовать из белковых пищеварения 6.
По-видимому, самый важный вопрос анализа Качество FFPE материала. Мы испытали, что фиксированная ткань того же происхождения, но исходя из отличатьсяЛОР клиники были различными свойствами. Использование ткани из одного источника, мы смогли произвести пептидов при высоких урожаев, тогда как аналогичный материал из другого клинике было практически бесполезно. Вполне вероятно, что применяется фиксация и вложения процедуры, а также условия хранения являются основными факторами, влияющими на свойства клинического материала 12. Поэтому целесообразно тестировать несколько свойств образцов перед началом больший проект.
Многие издания сообщили об использовании в FFPE материала в прошлом. Тем не менее, количество белков, идентифицированных в этих исследованиях не превышала более 1000-2000 белки 4. Принимая во внимание размер человеческих конкретных протеомов клеток, составляющих более 10 000 белков, такие исследования смогли только обеспечить весьма поверхностное картину, почти ограничивается весьма обильных белков, участвующих в функции домашнего хозяйства. Наш протокол позволяет эффективно изолировать клинической или биологической материальной ером сохраняется ткань и оптимизирован для лизиса, обработки белка и пептида фракционирование. Как следствие наша подготовка рабочего процесса образец, в сочетании с масс-спектрометрии высокого класса, позволяет взглянуть на почти полное протеомов. Примечательно, что это возможно в минуту требований количество пробы.
Основное преимущество использования сохранившиеся ткани является их относительная широкая доступность. Образцы FFPE архивируются в течение многих лет и десятилетий, а иногда рассматривается как бесполезно, теперь, благодаря протеомного технологии, появляются как высоко ценный материал для клинических исследований. В то время как многие болезни могут быть изучены с помощью свежие или замороженные материальную расследование FFPE материала, кажется, особенно важно для изучения редких заболеваний 12, были сбор представитель набор образца обычно занимает много времени.
The authors have nothing to disclose.
Автор благодарит д-р Маттиас Манн за постоянную поддержку и миссис Katharina Zettl для демонстрации метода.
Эта работа была поддержана Макса Планка общества содействия развитию науки.
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 |