AUTOMATED HIGH-THROUGHPUT FLUX ANALYSIS OF NON-SMALL CELL LUNG CARCINOMA CELLS GROWN IN VITRO IN TWO AND THREE DIMENSIONS
Postery | 2019 | WatersInstrumentace
Analýza metabolických toků v buněčných kulturách je klíčová pro pochopení biochemických adaptací nádorových buněk. Tradiční monovrstvové (2D) kultury neplně vystihují komplexitu in vivo mikroprostředí. Trojrozměrné (3D) sféry lépe reprezentují fyziologické podmínky a mohou odhalit rozdíly v nutrientní využitelnosti a energetickém metabolismu.
Cílem studie bylo porovnat metabolické toky lidských nesmělobuněčných karcinomových buněk pěstovaných jako monovrstvy a jako sféry po 13C značení glukózy. Autoři představili zautomatizované vysokoprůtokové workflow založené na softwarové platformě Symphony spojené s nástroji MSConvert, El-MAVEN a Polly pro zpracování a vizualizaci dat z LC-MS analýz.
Vzorky buněk H1299 byly pěstovány jako 2D monovrstvy a 3D sféry za použití pHEMA na Petri miskách. Po inkubaci s [U-13C6]-glukózou následovala extrakce metabolitů studeným metanolem a chloroformem, následné sušení a resuspenze v acetonitrilu. Analýza proběhla na UPLC systému ACQUITY UPLC I-Class s BEH C18 kolonkou při 40 °C a na hmotnostním spektrometru Xevo G2-XS QTof v režimu ESI negativní jonizace. Data byla přenesena na server, převedena pomocí MSConvert do formátu mzXML, detekována a křivkově integrovaná v El-MAVEN a nakonec korigována a vizualizována v prostředí PollyPhi.
Sféry vykazovaly výrazně vyšší frakční obohacení laktátu 13C3 ve srovnání s monovrstvemi, což ukazuje na nárůst glykolytické aktivity. Zároveň byly detekovány vyšší podíly 13C2 isotopologů klíčových metabolitů TCA cyklu, což nasvědčuje posunu glukózového uhlíku skrze pyruvát dehydrogenázu do acetyl-CoA. Rozdílné toky glukózy v 2D a 3D systémech mají zásadní dopad na interpretaci in vitro dat a jejich přenos do in vivo podmínek.
Integrace dalších modulů strojového učení pro automatické rozpoznávání vzorců ve velikých datech metabolomiky. Rozšíření platformy o analýzu lipidomiky a proteomiky. Využití 3D biotisků a organoidů pro ještě realističtější modely nádorového mikroprostředí. Možnost kombinace výsledků s in vivo daty pro lepší překladitelnost výzkumu do klinické praxe.
Studie demonstruje, že 3D sféry H1299 buněk výrazně změnily metabolické toky glukózy ve srovnání s 2D monovrstvemi. Automatizované vysokoprůtokové workflow založené na Symphony, MSConvert, El-MAVEN a PollyPhi poskytuje efektivní nástroj pro detailní fluxovou analýzu, podporující přesnější interpretaci experimentálních dat a jejich aplikaci v onkologickém výzkumu.
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Analýza metabolických toků v buněčných kulturách je klíčová pro pochopení biochemických adaptací nádorových buněk. Tradiční monovrstvové (2D) kultury neplně vystihují komplexitu in vivo mikroprostředí. Trojrozměrné (3D) sféry lépe reprezentují fyziologické podmínky a mohou odhalit rozdíly v nutrientní využitelnosti a energetickém metabolismu.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo porovnat metabolické toky lidských nesmělobuněčných karcinomových buněk pěstovaných jako monovrstvy a jako sféry po 13C značení glukózy. Autoři představili zautomatizované vysokoprůtokové workflow založené na softwarové platformě Symphony spojené s nástroji MSConvert, El-MAVEN a Polly pro zpracování a vizualizaci dat z LC-MS analýz.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky buněk H1299 byly pěstovány jako 2D monovrstvy a 3D sféry za použití pHEMA na Petri miskách. Po inkubaci s [U-13C6]-glukózou následovala extrakce metabolitů studeným metanolem a chloroformem, následné sušení a resuspenze v acetonitrilu. Analýza proběhla na UPLC systému ACQUITY UPLC I-Class s BEH C18 kolonkou při 40 °C a na hmotnostním spektrometru Xevo G2-XS QTof v režimu ESI negativní jonizace. Data byla přenesena na server, převedena pomocí MSConvert do formátu mzXML, detekována a křivkově integrovaná v El-MAVEN a nakonec korigována a vizualizována v prostředí PollyPhi.
Hlavní výsledky a diskuse
Sféry vykazovaly výrazně vyšší frakční obohacení laktátu 13C3 ve srovnání s monovrstvemi, což ukazuje na nárůst glykolytické aktivity. Zároveň byly detekovány vyšší podíly 13C2 isotopologů klíčových metabolitů TCA cyklu, což nasvědčuje posunu glukózového uhlíku skrze pyruvát dehydrogenázu do acetyl-CoA. Rozdílné toky glukózy v 2D a 3D systémech mají zásadní dopad na interpretaci in vitro dat a jejich přenos do in vivo podmínek.
Přínosy a praktické využití metody
- Automatizace workflow umožňuje zpracovat velké množství vzorků v krátkém čase s minimem manuálních zásahů.
- Ucelený software pro převod dat, detekci isotopologů a korekci přirozené abundance zkracuje dobu analýzy a snižuje riziko chyb.
- Metoda poskytuje detailní přehled o změnách v glykolýze a TCA cyklu, což je cenné pro onkologický výzkum a vývoj léčiv.
Budoucí trendy a možnosti využití
Integrace dalších modulů strojového učení pro automatické rozpoznávání vzorců ve velikých datech metabolomiky. Rozšíření platformy o analýzu lipidomiky a proteomiky. Využití 3D biotisků a organoidů pro ještě realističtější modely nádorového mikroprostředí. Možnost kombinace výsledků s in vivo daty pro lepší překladitelnost výzkumu do klinické praxe.
Závěr
Studie demonstruje, že 3D sféry H1299 buněk výrazně změnily metabolické toky glukózy ve srovnání s 2D monovrstvemi. Automatizované vysokoprůtokové workflow založené na Symphony, MSConvert, El-MAVEN a PollyPhi poskytuje efektivní nástroj pro detailní fluxovou analýzu, podporující přesnější interpretaci experimentálních dat a jejich aplikaci v onkologickém výzkumu.
Reference
- Li et al. Survival advantages of multicellular spheroids vs. monolayers of HepG2 cells in vitro. Oncol Rep. 2008 Dec;20(6):1465-71.
- Wallace et al. A Model for Spheroid versus Monolayer Response of SK-N-SH Neuroblastoma Cells to Treatment with 15-Deoxy-PGJ2. Comput Math Methods Med. 2016;2016:3628124.
- Fernandez et al. The mitochondrial citrate carrier, SLC25A1, drives stemness and therapy resistance in non-small cell lung cancer. Cell Death Differ. 2018 Jul;25(7):1239-1258.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
13C Qualitative Flux Analysis with Symphony Software and Polly Software of Non-Small Cell Lung Carcinoma Cells Grown in vitro in Two and Three Dimensions 
2018|Waters|Aplikace
[ APPLICATION NOTE ] C Qualitative Flux Analysis with Symphony Software and Polly Software of Non-Small Cell Lung Carcinoma Cells Grown in vitro in Two and Three Dimensions 13 David Heywood, 1 Hans Vissers, 1 Abhishek Jha, 2 Raghav Sehgal,…
Klíčová slova
symphony, symphonypolly, pollyvitro, vitrocarcinoma, carcinomagrown, growncell, cellsoftware, softwarelung, lungflux, fluxcells, cellscultures, culturesrecreate, recreateglucose, glucosesmall, smallqualitative
Extracellular Flux Analysis and 13C Stable-Isotope Tracing Reveals Metabolic Changes in LPS-Stimulated Macrophages
2020|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Cell Analysis and Metabolomics Extracellular Flux Analysis and 13C Stable-Isotope Tracing Reveals Metabolic Changes in LPS-Stimulated Macrophages Authors Agnieszka Broda and Gerald Larrouy-Maumus MRC Centre for Molecular Bacteriology and Infection, Department of Life Sciences, Faculty of Natural Sciences,…
Klíčová slova
lps, lpsseahorse, seahorsemetabolic, metabolicmacrophages, macrophagesphenotype, phenotypecells, cellsmetabolite, metabolitemitochondrial, mitochondrialecar, ecarmetabolites, metabolitesmacrophage, macrophageflux, fluxtracing, tracingglycolytic, glycolyticxfp
Automating Metabolic Flux Analysis with Symphony and Polly
2018|Waters|Technické články
[ TECHNOLOGY BRIEF ] Automating Metabolic Flux Analysis with Symphony and Polly David Heywood and Hans Vissers, Waters Corporation, Wilmslow, UK; Abhishek Jha, Elucidata, Cambridge, MA, USA; Raghav Sehgal, Kailash Yadav, and Sahil Kumar, Elucidata, New Delhi, India Increase throughput…
Klíčová slova
symphony, symphonydata, dataflux, fluxpipeline, pipelineelmaven, elmavenmetabolic, metabolicprocessing, processingincorporation, incorporationcustomized, customizedtools, toolsbrief, briefiterative, iterativedesigned, designedstudies, studiestriggered
13C Glucose Qualitative Flux Analysis in HepG2 cells
2020|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Metabolomics C Glucose Qualitative Flux Analysis in HepG2 cells 13 Using an Agilent 6546 LC/Q-TOF and VistaFlux Authors Siriluck Wattanavanitchakorn and Sarawut Jitrapakdee Department of Biochemistry, Faculty of Science, Mahidol University, Bangkok, Thailand Israr Ansari, Melissa J. Longacre,…
Klíčová slova
knockdown, knockdownisotopologues, isotopologuesflux, fluxcarboxylase, carboxylaseisotope, isotopeprofinder, profinderglucose, glucosetca, tcapyruvate, pyruvateglutamate, glutamateomix, omixanaplerotic, anapleroticmetabolite, metaboliteabundance, abundanceisotopologue