A complete and automated end-to-end sample preparation strategy for high-throughput and standardized proteomics with high sensitivity

Význam tématu

Proteomika je klíčová pro pochopení biologických procesů a identifikaci biomarkerů. Efektivní a standardizovaná příprava vzorků je nezbytná pro dosažení vysoké citlivosti, opakovatelnosti a throughputu v rozsáhlých analýzách.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout plně automatizovaný end-to-end protokol pro přípravu vzorků proteomiky, který zajistí vysokou citlivost, reprodukovatelnost a schopnost zpracovat velké množství vzorků během jediného pracovního dne. Studie představuje integraci protein aggregation capture na platformě Opentrons OT-2 s následným naložením peptidů na Evotips pro hmotnostní spektrometrické analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika využívá protokol protein aggregation capture (PAC) na magnetických mikročásticích v plně automatizované pracovní stanici Opentrons OT-2. Peptidy jsou po štěpení enzymem a čištění na Evotips naloženy do hmotnostního spektrometru Evosep Biosystems. Rozbor byl proveden s 30 a 100 SPD (samples per day) metodami.

Hlavní výsledky a diskuse

Protokol umožňuje zpracovat až 192 vzorků za méně než osm hodin, což odpovídá připravení až 384 vzorků během jednoho pracovního dne. Optimální štěpení bylo dosaženo za čtyři hodiny, které poskytlo nejlepší poměr mezi rychlostí a efektem štěpení. Při vstupu 1 µg proteinu bylo identifikováno přes 7 000 proteinů, při 125 ng až 1 000 proteinů. Reprodukovatelnost byla vynikající, se středními CV 13 % na úrovni proteinových skupin a 22 % na úrovni prekurzorů. Stabilita peptidů na Evotips byla potvrzena desetidenním skladováním při 4 °C bez výrazné ztráty identifikací.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoký throughput: až 384 vzorků za den
• Nízká spotřeba vzorku: od 1 ng do 20 µg
• Výborná citlivost: identifikace tisíců proteinů i při ultranízkých vstupech
• Kostní efektivita: minimalizace ztrát a spotřeby reaktivů
• Standardizace: minimalizace variability mezi běhy

Budoucí trendy a možnosti využití

Oblasti možného rozvoje zahrnují integraci umělé inteligence pro optimalizaci protokolů, rozšíření na další typy vzorků (tkáňové extrakty, biofluidy) a kombinaci s dalšími separačními technologiemi pro hlubší proteomické pokrytí. Dále lze uvažovat o miniaturizaci a paralelizaci pro ještě vyšší throughput.

Závěr

Prezentovaný automatizovaný protokol na platformě Opentrons OT-2 v kombinaci s Evotips poskytuje rychlou, citlivou a vysoce reprodukovatelnou přípravu vzorků pro proteomiku. Díky standardizaci a vysoké efektivitě je vhodný pro rozsáhlé studie, klinické aplikace i průmyslový monitoring.

Reference

• Huusfeldt M., Vej-Nielsen J., Bekker-Jensen D.B., Falkenby L., Olsen J.V., Bache N. A complete and automated end-to-end sample preparation strategy for high-throughput and standardized proteomics. Evosep Biosystems & University of Copenhagen.