Profiling mammalian cell differentiation by MALDI-TOF MS: Developing a highly reproducible and robust sample preparation workflow
Aplikace | 2020 | BrukerInstrumentace
Matrix‐assisted laser desorpce/ionizace time‐of‐flight (MALDI‐TOF) hraje klíčovou roli v analytické chemii a farmacii zejména díky schopnosti rychle, bez značení a s nízkou spotřebou vzorku profilovat biologické materiály. Díky vysoké toleranci vůči běžným pufrům a minimálnímu čištění vzorku se MALDI‐TOF MS stává ideální metodou pro vysokopropustné skríningové (HTS) aplikace při objevování nových léčiv a fenotypování buněk.
MALDI, LC/TOF, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceBruker
Souhrn
Význam tématu
Matrix‐assisted laser desorpce/ionizace time‐of‐flight (MALDI‐TOF) hraje klíčovou roli v analytické chemii a farmacii zejména díky schopnosti rychle, bez značení a s nízkou spotřebou vzorku profilovat biologické materiály. Díky vysoké toleranci vůči běžným pufrům a minimálnímu čištění vzorku se MALDI‐TOF MS stává ideální metodou pro vysokopropustné skríningové (HTS) aplikace při objevování nových léčiv a fenotypování buněk.
Cíle a přehled studie / článku
- Navrhnout univerzální a vysoce reprodukovatelný pracovní postup přípravy vzorků pro analýzu savčích buněk pomocí MALDI‐TOF MS.
- Optimalizovat klíčové parametry: manipulaci se vzorkem, volbu matrix a postupy fixace buněk.
- Ověřit schopnost rozlišit mezi základním (naïvním) a diferencujícím se stádiem kmenových buněk myší embryonálních kmenových buněk (mESCs).
Použitá metodika a instrumentace
- Buňky: čtyři lidské buněčné linie (HEK293, U2OS, MCF7, THP-1) pro optimalizaci protokolu.
- Příprava vzorku: suspenze 1 × 106 buněk/mL, centrifugace, cyklus zmrazení-rozmrazení pro permeabilizaci membrán.
- Volba matrix: srovnání kyseliny sinapinové (SA), α-kyanhydroxycaffeové (CHCA) a dihydroxybenzoové (DHB) v různých koncentracích.
- Optimální buňky na místo: 50–2000 buněk na spot pro maximální intenzitu a počet detekovaných signálů.
- Instrumentace: rapifleX MALDI PharmaPulse (Bruker Daltonics), lineární pozitivní mód, laser 10 kHz, 10 000 ran v náhodném vzorkovacím vzoru.
- Software: FlexAnalysis 4.0 pro předzpracování, Perseus a vlastní skripty pro statistickou analýzu.
Hlavní výsledky a diskuse
- Cyklus zmrazení-rozmrazení významně zvyšuje počet detekovaných hmotností (o 50–80 %) díky permeabilizaci buněk.
- Matrix CHCA poskytuje nejvyšší počet spektrálních znaků, nejlepší poměr signál/šum a vysokou reprodukovatelnost (> 98 % identifikace nejintenzivnějších peptidů).
- Obtížně použitelná DHB vykazovala vysokou variabilitu, SA byla středně výkonná.
- PCA a hierarchické shlukování jasně rozlišily naïvní mESCs od diferencujících se populací díky několika specifickým signálům v oblasti m/z.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlá a bez značení: analýza od kultivace k datům za méně než hodinu.
- Vysoká citlivost: detekce proteomických změn i při nízkých počtech buněk.
- Reprodukovatelnost: vhodné pro HTS, screening malých molekul a farmakologická testování.
- Možnost automatizace: použití robotických pipetovacích systémů pro zvýšení propustnosti.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Další rozšíření na screening ARNi, CRISPR fenotypů a organoidů.
- Integrace s dalšími MS technikami pro získání hloubkové proteomické charakterizace.
- Vývoj standardizovaných kitů pro klinické a komerční laboratoře.
- Využití umělé inteligence a strojového učení pro automatizovanou interpretaci spekter.
Závěr
Systematická optimalizace přípravy vzorků s využitím cyklu zmraz-rozmraz a výběrem matrix CHCA vedla k robustní, citlivé a rychlé metodě pro fenotypování savčích buněk pomocí MALDI-TOF MS. Tento postup nabízí vysokou míru reproducibility, je vhodný pro vysokopropustné skríningy a má významný potenciál pro automatizaci v objevování nových léčiv a buněčných assay.
Reference
- Ritorto MS et al. Nature Communications 2014;5:4763.
- De Cesare V et al. Cell Chemical Biology 2018;25(9):1117–1127.e4.
- Winter M et al. SLAS DISCOVERY 2018;23(6):561–573.
- Heap RE et al. SLAS DISCOVERY 2017;22(10):1193–1202.
- Guitot K et al. Analytical and Bioanalytical Chemistry 2017;409(15):3767–3777.
- Weigt D et al. Cell Chemical Biology 2019.
- Winter M et al. SLAS DISCOVERY 2019;24(7):742–752.
- Tyanova S et al. Nature Methods 2016;13:731–740.
- Chen X et al. Scientific Reports 2017;7:17432.
- Heap RE et al. Analyst 2019;144(21):6371–6381.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Label-free compound profiling in K562 leukemia cells by MALDI-TOF mass spectrometry using heme B as response marker
2019|Bruker|Aplikace
Label-free compound profiling in K562 leukemia cells by MALDI-TOF mass spectrometry using heme B as response marker Bruker’s very fast rapifleX MALDI PharmaPulse solution has been successfully used in pharmaceutical research for compound screening in various cell-free biochemical assays that…
Klíčová slova
maldi, maldirapiflex, rapiflexabl, ablbcr, bcrinhibitors, inhibitorslaser, laserheme, hememarker, markercells, cellstof, tofresponse, responseimatinib, imatinibpharmacodynamic, pharmacodynamicintensity, intensityautomated
Kinase inhibition screening by label-free mass spectrometry employing the MALDI PharmaPulse HTS solution
2020|Bruker|Aplikace
© Title Image - Analytik Jena Kinase inhibition screening by label-free mass spectrometry employing the MALDI PharmaPulse HTS solution Bruker´s MALDI PharmaPulse solution, integrating the rapifleX high-speed MALDI-TOF instrument with the dedicated MALDI PharmaPulse software suite, represents an emerging technology…
Klíčová slova
maldi, maldipharmapulse, pharmapulsekinase, kinaseabl, ablbruker, brukerhts, htssubstrate, substrateinhibitor, inhibitormpp, mppinhibition, inhibitionrapiflex, rapiflexenzyme, enzymetof, toftyrosine, tyrosineconversion
Novel MALDI-TOF MS Workflow for Ultrahigh-Throughput Screening of Different Analytes at Each Position on a Plate
2020|Bruker|Aplikace
Novel MALDI-TOF MS Workflow for Ultrahigh-Throughput Screening of Different Analytes at Each Position on a Plate Novel Synthesis Screening workflow in MALDI PharmaPulse software that was developed for screening of synthetic chemical reactions is applied to screen a custom library…
Klíčová slova
maldi, maldiscreening, screeningsynthesis, synthesisplate, platepharmapulse, pharmapulsetof, tofultrahigh, ultrahighfailed, failedposition, positionruns, runslibrary, librarymolecule, moleculephotoredox, photoredoxnovel, novelmodule
High-throughput MALDI-MS based read-out of high-density droplet microarrays facilitating next generation on-chip drug discovery
2021|Bruker|Aplikace
High-throughput MALDI-MS based read-out of high-density droplet microarrays facilitating next generation on-chip drug discovery On-chip miniaturized and parallelized solution-based synthesis of novel compound libraries followed by on-chip characterization and screening in droplet microarrays has the potential to accelerate the drug…
Klíčová slova
chip, chipaquarray, aquarraymaldi, maldidroplet, dropletdma, dmasynthesis, synthesischembios, chembiosrapiflex, rapiflexpharmapulse, pharmapulsespot, spotarrays, arraysmicroarray, microarraythroughput, throughputcharacterization, characterizationread