Multiomics analysis for advanced tumor typing of lung cancer using 116plex MALDI HiPLEX-IHC and released N-glycans on the neofleX

Význam tématu

Prostorově rozlišená multiomics analýza nádorových tkání představuje klíčový přístup pro detailní pochopení biologické heterogenity, přesnou klasifikaci podtypů plicního karcinomu a podporu personalizované medicíny.

Cíle a přehled studie

Studie představuje proof-of-concept metodu kombinující 116-plex MALDI HiPLEX-IHC pro současnou detekci více než stovky proteinových markerů s následnou analýzou uvolněných N-glykanů. Experiment byl proveden na vzorcích adenokarcinomu plic, spinocelulárního karcinomu plic a zdravé plicní tkáně za účelem prostorového rozlišení a molekulární typizace nádorových oblastí.

Použitá metodika a instrumentace

• Imunobarvení pomocí MALDI HiPLEX-IHC s fotocleavovatelnými hmotnostními tagy AmberGen Inc.
• NeofleX Imaging Profiler (Bruker) s rozlišením 30 µm v pozitivním iontovém režimu.
• On-tissue PNGase F enzymatická digesce pro uvolnění N-glykanů.
• Po experimentech standardní barvení H&E pro morfologickou validaci.
• Vyhodnocení dat v softwaru SCiLS Lab 2025a.

Hlavní výsledky a diskuse

• Robustní segmentační analýza oddělila zdravou tkáň od nádorové a rozlišila adenokarcinom od spinocelulárního karcinomu s vysokou reprodukovatelností mezi dvěma přístroji.
• Markery TTF-1 a Napsin A byly specificky zvýhodněny v oblasti adenokarcinomu, což potvrzuje jejich diagnostickou hodnotu.
• Známky hypoxie (HIF-1α), angiogeneze (VEGFA/VEGFR-1), metabolické adaptace (GLUT-1, LDHA) a proliferace (Ki67) se lišily v jednotlivých nádorových oblastech a odrážely odlišné biologické procesy.
• Integrace s uvolněnými N-glykany odhalila rozdíly ve glykosylaci adhezních molekul typu CEA/CD66e mezi podtypy, naznačující význam glykosylace pro metastatický potenciál.

Přínosy a praktické využití metody

• Simultánní zobrazení více než 100 proteinů výrazně šetří čas a spotřební materiál ve srovnání s jednotlivými barveními.
• Rozšířená molekulární pokrytí umožňuje identifikaci nových biomarkerů nad rámec konvenčních panelů.
• Víceomická integrace proteomiky a glykomiky přináší komplexní charakterizaci tumoru v jediném workflow.
• Metoda je vhodná pro preklinický výzkum, farmaceutický vývoj i QC laboratoře v biomedicíně.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj směřuje k zahrnutí dalších molekulárních tříd, jako jsou lipidy a metabolity, automatizaci experimentálních kroků a nasazení moderních algoritmů umělé inteligence pro pokročilou segmentaci a analýzu dat. V horizontu klinického využití se předpokládá integrace těchto přístupů do digitální patologie a rutinní diagnostiky.

Závěr

116-plex MALDI HiPLEX-IHC v kombinaci s analýzou N-glykanů představuje spolehlivý a reprodukovatelný nástroj prostorové multiomics charakterizace nádorových subtypů plic, který může podpořit přesnou diagnostiku, vývoj cílených terapií a hlubší biologické porozumění.

Reference

1. Yagnik G, Liu Z, Rothschild KJ, Lim MJ (2021) J Am Soc Mass Spectrom. 32(4):977–988.
2. Turner BM et al. (2012) Arch Pathol Lab Med. 136(2):163–171.
3. Reticker-Flynn NH, Bhatia SN (2015) Cancer Discovery. 5(2):168–181.