Comment SpatialOMx fournit des analyses neuves dans la recherche de la maladie

insights from industryShannon Cornett Ph.D.Applications Development ManagerBruker Daltonics

Une entrevue avec Shannon Cornett Ph.D., gestionnaire de développement d'applications chez Bruker Daltonics, discutant l'utilisation de MALDI a guidé SpatialOMx pour gagner une analyse plus profonde dans la recherche de la maladie.

Pourquoi les scientifiques veulent-ils effectuer l'analyse moléculaire spatiale, en particulier sur le tissu malade ?

Nous d'abord devons identifier que la maladie est un processus cellulaire et l'analyse in situ du tissu fournit l'accès direct et sensible de la plupart aux modifications moléculaires se produisant dans des cellules.

L'analyse des biofluids tels que le sang, la salive ou l'urine a l'avantage d'être d'une façon minimum invasive se rassembler, mais trouver des biomolécules spécifiques aux cellules malades peut être compliqué à cause de la dilution et de l'interférence des produits des cellules saines.

L'utilisation des outils moléculaires orientés spatial tels que SpatialOMx fournit des chercheurs la capacité de vérifier les changements moléculaires directement à leur origine du tissu.

Souillure de H&E dSouillure de H&E d'adénocarcinome de poumon. (Crédit d'image : David A. Litman/Shutterstock.com)

SpatialOMx guidé par MALDI est une technique marque marque qui permet à des chercheurs de concevoir un large éventail d'images moléculaires régionalement spécifiques in situ. À la différence des techniques d'imagerie basées sur anticorps, SpatialOMx produit des centaines aux milliers d'images moléculaires, s'échelonnant des métabolites aux protéines, pour une recherche plus complète sur des voies de la maladie.

Le de la génération actuelle de la définition unicellulaire commerciale d'approche systématisée de SpatialOMx. À une définition courante de 20 µm/pixel, l'information que les scientifiques peuvent produire des panneaux un large éventail de classes de composé et sont tout à fait spécifiques pour des boîtiers de cellules visées. Ceci offre une profondeur beaucoup plus grande d'analyse moléculaire au-dessus des techniques existantes qui sont limitées à comparativement peu de composés.

Comment les caractéristiques dans l'espace résolues peuvent-elles être employées pour comprendre mieux les maladies telles que le cancer ?

Pour l'analyse moléculaire, une biopsie de cancer est souvent divisée en tissu cancéreux et non-cancéreux. Cependant, le renivellement cellulaire du tissu est beaucoup plus complexe, étant composé de beaucoup de différents phénotypes de cellules, chaque de seuls procédés biochimiques de mise en oeuvre. Quand tous les phénotypes sont extraits dans un ou deux solutions pour l'analyse moléculaire, des indicateurs moléculaires de clavette peuvent être détruits.

SpatialOMx fournit les empreintes digital moléculaires spécifiques aux boîtiers cellulaires. Il y a eu beaucoup d'études pilotes publiées expliquant que les seules empreintes digital moléculaires différencient des phénotypes de cellules, souvent quand l'histologie ne peut pas. Dans d'autres cas. La caractéristique de SpatialOMx offre l'analyse très spécifique dans des modifications biologiques se produisant dans les régions proximales ou éloignées à la maladie.  

Les chercheurs peuvent également employer SpatialOMx pour vérifier comment l'histologie moléculaire marque avec des résultats cliniques pour obtenir une meilleure compréhension des voies moléculaires. Histologiquement, deux biopsies peuvent présenter les caractéristiques très assimilées, mais moléculairement, il peut y avoir plusieurs différents phénotypes, et c'est quelque chose qui a été montré dans la littérature.

D'autres chercheurs cliniques vérifient la faisabilité de construire une bibliothèque de catégorie avec des empreintes digital moléculaires contre l'histoire patiente. Si couronnée de succès, l'analyse moléculaire peut pouvoir aider à améliorer des résultats diagnostiques et pronostiques en ajoutant plus de composante moléculaire spécifique à la pathologie.

Quelles méthodes sommes-nous employant actuel pour analyser les modifications moléculaires dans des tissus ?

Les pathologistes emploient beaucoup de techniques pour analyser un tissu. Un des plus courante est la souillure histologique, qui a été employée comme outil de diagnostic pendant plus de 100 années. Ici, une partie de tissu est souillée avec une teinture non spécifique et un pathologiste examine la partie souillée du tissu sous le microscope et effectue des diagnostics basés sur la façon dont la morphologie de cellules compare à une écaille de classement. Dans de nombreux cas, l'histologie ne fournit pas un diagnostic clair à cause de la nature subjective du procédé.

Une deuxième approche, immunohistochimique (IHC) souillant, est également courante. Avec l'IHC, une partie de tissu est exposée à un détail étiqueté d'anticorps pour une protéine connue de borne de la maladie. Le diagnostic pathologique est alors basé sur l'analyse visuelle de la balise d'anticorps.

La nature de l'IHC exige connaître la protéine d'objectif spécifique qui n'est pas compatible avec un flux de travail de découverte. En revanche, SpatialOMx conçoit un éventail beaucoup plus grand des métabolites et les lipides ainsi que les protéines sans balises moléculaires.

Comment SpatialOMx guidé par MALDI diffère-t-il de ces techniques, et quels avantages offre-t-il pour des analyses d'omics de ` ?

SpatialOMx guidé par MALDI est activé par l'instrument de point d'inflexion du timsTOF de Bruker. Avec notre seule double source, les propriétaires peuvent maintenant sans joint combiner des résultats de la représentation de LC-MS Omics et de MALDI pour la spécificité et la sensibilité sans précédent.

La représentation de MALDI guide des chercheurs aux régions des cellules qui présentent le phénotype moléculaire désiré pour exécuter des analyses plus spécifiques de LC-MS pour une véritable analyse de SpatialOMx.

Si vous observez l'étendue de la recherche clinique utilisant la spectrométrie de masse au cours des 20 dernières années, techniques les 'd'omics (protéomique, metabolomics, lipidomics) ont populaire de plus en plus et puissant étés.

Habituellement, ces études concernent des cohortes des échantillons cliniques qui chacun sont extraits et analysé par des caractéristiques de LC-MS/MS. est alors examiné pour recenser les différences moléculaires en travers de la cohorte ou des modifications qui se sont produites relativement à la condition de la biopsie témoin originel.

Un des avantages des analyses traditionnelles d'omics de ` est que le procédé d'extraction atteint un grand compliment de matériau des spécimens de tissu. Cependant, extraire le tissu hétérogène dans une solution unique aveugle un aux cotisations moléculaires de n'importe quel phénotype individuel de cellules et le rend impossible de suivre tous les changements trouvés d'expression moléculaire à une lignée cellulaire.

Rétine de sourisLa rétine de souris a mesuré des lipides au µm 10 dans le mode zoom. La barre d'écaille indique le µm 100
(Image Ctredit : Bruker Daltonics et Jeffrey Spraggins, Ph.D., centre de recherche de spectrométrie de masse, université de Vanderbilt)

Plusieurs études pilotes ont combiné différents instruments pour examiner des cohortes de tissu utilisant des analyses de LC-MS et la représentation de MALDI. Avec l'introduction du point d'inflexion de timsTOF, nos propriétaires ont maintenant une plate-forme intégrée unique pour la représentation de MALDI et le LC-MS.

Dans la pratique, nous employons la représentation de MALDI pour recenser l'emplacement de seuls phénotypes de cellules des caractéristiques de représentation de MALDI, et puis visons ces coordonnées spatiales pour le microextraction et l'analyse de LC-MS/MS.  

L'histologie offre un certain degré de sélectivité cellulaire, mais il y a de nombreux exemples publiés où l'histologie ne peut pas différencier des phénotypes de cellules, mais des signatures moléculaires dérivées de l'image de MALDI ont été montrées pour différencier. SpatialOMx guidé par MALDI offre le degré le plus élevé de sélectivité et de spécificité pour recenser des phénotypes cellulaires spécifiques et étudier des différences moléculaires entre elles.

La technique également est employée dans l'industrie pharmaceutique. Comment est-ce que ceci compare aux techniques précédentes ?

Dans l'industrie de pharma, il y a deux demandes évidentes de SpatialOMx. Le premier est de mesurer l'abondance et la distribution des composés thérapeutiques dosés dans des sujets d'expérience, dans des essais précliniques.

Après le dosage d'un animal, SpatialOMx peut aider à déterminer avec précision où le composé de médicament distribue et s'il vise l'organe correcte, ou les cellules malades ? La technique fournit également une voie directe des distributions de métabolite de médicament de surveillance.

SpatialOMx visé est possible quand nous connaissons le composé (ou composés) que nous recherchons. Si nous pouvons trouver le composé, les images indiquent où il est le plus abondant dans l'organe ou l'animal lui-même, et ces distributions peuvent être marquées avec l'information d'autres modalités d'imagerie. Souvent, les métabolites du composé de test sont également imagées dans la même mesure.

Avec SpatialOMx visé par autoradiographie du corps entier traditionnelle offre de seuls avantages. Dans l'autoradiographie du corps entier, des animaux de test sont dosés avec les composés radioactifs de médicament et par la suite analysés pour déterminer des sites de la radioactivité. Habituellement, il y a spécificité moléculaire insuffisante pour déterminer si le radio-isotope trouvé est fixé à une molécule de médicament ou à une métabolite intacte de médicament.

Secondairement, le coût et le moment pour produire et traiter des composés radioactifs peuvent être tout à fait élevés logeant ces mesures à plus tard dans le pipeline de découverte de médicaments.  En revanche, une mesure visée de SpatialOMx a besoin de seulement quelques heures et a un coût d'exploitation très inférieur et fournit un contenu de l'information beaucoup plus profond.

La mesure de la quantité de composé actuelle dans chaque région de tissu est également importante. LC-MS est un outil normal pour la quantitation du tissu extrait. La mesure fournit une seule quantité de présent de composé et on assume que cela est uniformément réparti sur la pièce entière de tissu extraite. Il n'est pas possible de déterminer n'importe quoi au sujet des distributions dans des sous-compartiments de ce tissu originel. Avec SpatialOMx visé, la distribution composée dans chaque pixel peut être mesurée.

Un avantage secondaire d'analyse de SpatialOMx est que la mesure qui produit des plans des composés et des métabolites visés également contient des plans de distribution de beaucoup d'autres composés endogènes au tissu, pour l'analyse untargeted ou de découverte de la pharmacodynamie du médicament.

Comment le point d'inflexion de timsTOF diffère-t-il du timsTOF pro ? Pour les laboratoires qui emploient actuel un timsTOF pro, devraient-ils envisager d'améliorer au modèle plus neuf ?

Comme cité précédemment, le point d'inflexion de timsTOF est un timsTOF pro avec une source de la haute vitesse MALDI. Ainsi, en termes fondamentaux, le timsTOF pro est capable de LC-MS seulement alors que le point d'inflexion de timsTOF est capable de la représentation de LC-MS et de MALDI. De plus, il est important de noter que le point d'inflexion de timsTOF n'exige les modifications pas mécaniques ou basées sur la configuration au contact entre les analyses de LC-MS ou de MALDI.

Pour un laboratoire qui pourrait déjà avoir un timsTOF pro, il a été très probablement acheté pour effectuer la protéomique ou le metabolomics. Parfois, des mesures seront faites des extraits des spécimens de tissu, et d'autres fois, elles peuvent employer les spécimens liquides originels.

Pour ces chercheurs qui planification pour analyser des biopsies de tissu, il est important de comprendre les limites des techniques courantes, si elles concernent homogénéiser de tissu et extraction des pièces de tissu ou faites après microextraction histologie-guidé.  Comme déjà discuté, ces approches détruisent l'information spatiale complet ou manquent de la spécificité pour viser des phénotypes moléculaires spécifiques des cellules.

Le point d'inflexion de TimsTOF, avec la capacité combinée de LC-MS et de MALDI, active SpatialOMx guidé par MALDI qui fournit une spécificité cellulaire plus grande pour exécuter l'extraction et l'analyse de LC-MS.

Comment pensez-vous l'inducteur à la protéomique évoluerez-vous pendant que les technologies telles que le point d'inflexion de timsTOF deviennent plus avancées et plus largement - procurable aux chercheurs ?

L'endroit le plus significatif de la modification à prévoir sera la capacité de comporter la composante spatiale entièrement au pipeline moléculaire de l'information utilisant SpatialOMx MALDI-guidé. Les publications ont prouvé que le phénotype moléculaire peut être beaucoup plus de détail et de sélecteur que seule histologie et l'emploi de SpatialOMx permet à des chercheurs de capitaliser entièrement de la spécificité plus élevée.

Chez Bruker, nous fournissons à nos propriétaires des technologies plus rapides qui offrent une sensibilité plus élevée et une meilleure résolution spatiale. Intégrez la technologie telle que le point d'inflexion de timsTOF est positionné pour améliorer grand des flux de travail traditionnels parce que si vous faites déjà la protéomique ou le metabolomics pour déterminer les modifications moléculaires, alors c'est une extension naturelle pour avoir cette capacité MALDI-guidée pour comprendre ces modifications moléculaires se produisent. En fournissant les solutions novatrices neuves, nous permettons à des chercheurs de prendre l'alternative, routes plus rewarding.

Où peuvent nos lecteurs trouver plus d'informations ?

MALDI a guidé SpatialOMx sur le point d'inflexion de timsTOF

Au sujet de Shannon Cornett

Image de Shannon CornettDale Shannon Cornett, Ph.D., Université de Géorgie, 1993, Bruker jointif en 1994 comme scientifique d'applications et était d'ici 2002 chef de produit des systèmes du benchtop MALDI. Il a alors déménagé à l'université de Vanderbilt pour devenir un professeur d'aide à la recherche des biochimies fonctionnant avec professeur Richard Caprioli pour développer les outils neufs et les méthodologies dans le domaine alors-apparaissant de la spectrométrie de masse de représentation.

Shannon a rejoint Bruker Daltonics en 2009 pour supporter des produits de représentation et manage maintenant les affaires de représentation de milliseconde en Amériques et Asie Pacifique.  Il continue à retenir une nomination en tant que professeur de recherches de complément en biochimies chez Vanderbilt.


Notez s'il vous plaît : Les produits discutés ici sont pour l'usage de recherches seulement.  Ils ne sont pas approuvés pour l'usage dans des diagnostics cliniques.


Citations

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