Come SpatialOMx sta consegnando le nuove comprensioni nella ricerca di malattia

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

Un'intervista con il Ph.D. di cornetto di Shannon Town, le applicazioni Development Manager a Bruker Daltonics, discutente l'uso di MALDI ha guidato SpatialOMx per il guadagno della comprensione più profonda nella ricerca di malattia.

Perché gli scienziati vogliono effettuare l'analisi molecolare spaziale, specialmente sul tessuto malato?

In primo luogo dobbiamo riconoscere che la malattia è un trattamento cellulare e l'analisi in situ del tessuto consente l'accesso diretto e sensibile la maggior parte ai cambiamenti molecolari che accadono all'interno delle celle.

L'analisi dei biofluids quali sangue, la saliva o l'urina presenta il vantaggio di essere come minimo dilagante raccogliersi, ma individuare le biomolecole specifiche alle celle malate può essere complicata a causa di diluizione e di interferenza dai prodotti dalle celle in buona salute.

L'uso agli degli strumenti molecolari orientati a spaziale quale SpatialOMx fornisce ai ricercatori la capacità di studiare i cambiamenti molecolari direttamente alla loro origine nel tessuto.

Macchia di H&E dellMacchia di H&E dell'adenocarcinoma del polmone. (Credito di immagine: David A. Litman/Shutterstock.com)

SpatialOMx guida MALDI è una tecnica contrassegna contrassegno che permette che i ricercatori prevedano una vasta gamma di immagini molecolari regionalmente specifiche in situ. A differenza alle delle tecniche di rappresentazione basate a anticorpo, SpatialOMx produce le centinaia a migliaia di immagini molecolari, varianti dai metaboliti alle proteine, per una ricerca più completa sulle vie di malattia.

La generazione corrente di risoluzione unicellulare di approccio sistemico commerciale di SpatialOMx. Ad una risoluzione sistematica di 20 µm/pixel, le informazioni che gli scienziati possono generare i coperchi una vasta gamma di classi del composto ed è abbastanza specifici per i cluster delle cellule mirate a. Ciò offre una profondità molto maggior di comprensione molecolare sopra le tecniche attuali che sono limitate a comparativamente pochi composti.

Come possono nello spazio i dati risolti essere usati per capire meglio le malattie quale cancro?

Per l'analisi molecolare, una biopsia del cancro è divisa spesso nel tessuto cancerogeno e non cancerogeno. Tuttavia, il trucco cellulare del tessuto è molto più complesso, essendo comprendendo molti fenotipi differenti delle cellule, ogni trattamenti biochimici unici d'avanzamento. Quando tutti i fenotipi sono estratti in una o due soluzione per l'analisi molecolare, gli indicatori molecolari di tasto possono essere persi.

SpatialOMx fornisce le impronte digitali molecolari specifiche ai cluster cellulari. Ci sono stati molti studi pilota pubblicati dimostrando che le impronte digitali molecolari uniche differenziano i fenotipi delle cellule, spesso quando l'istologia non può. In altre istanze. I dati di SpatialOMx offrono la comprensione molto specifica nei cambiamenti biochimici che accadono nelle regioni prossimali o distanti alla malattia.  

I ricercatori possono anche usare SpatialOMx per studiare come l'istologia molecolare correla con i risultati clinici per ottenere una migliore comprensione delle vie molecolari. Istologicamente, due biopsie possono presentare le caratteristiche molto simili, ma molecolare, ci possono essere vari fenotipi e questo è qualcosa che sia stato indicato nella letteratura.

Altri ricercatori clinici stanno studiando la possibilità di costruzione della libreria di classificazione con impronte digitali molecolari contro cronologia paziente. Se riuscita, l'analisi molecolare può potere contribuire a migliorare i risultati diagnostici e prognostici aggiungendo una componente molecolare più specifica alla patologia.

Che metodi siamo corrente che usando per analizzare i cambiamenti molecolari all'interno dei tessuti?

I patologi usano molte tecniche per analizzare un tessuto. Uno dei la più comuni è macchiatura istologica, che è stata usata come strumento diagnostico per oltre 100 anni. Qui, una sezione del tessuto è macchiata con una tintura non specifica e un patologo esamina la sezione macchiata del tessuto sotto il microscopio e fa le diagnosi basate su come la morfologia delle cellule confronta ad un disgaggio di classificazione. In molti casi, l'istologia non fornisce una chiara diagnosi a causa della natura soggettiva del trattamento.

Un secondo approccio, macchiatura (IHC) ImmunoHistoChemical, è egualmente comune. Con IHC, una sezione del tessuto è esposta ad un anticorpo etichettato specifico per una proteina conosciuta dell'indicatore di malattia. La diagnosi patologica poi è basata sull'analisi visiva del tag dell'anticorpo.

La natura di IHC richiede conoscere la proteina bersaglio specifica che non è compatibile con un flusso di lavoro di scoperta. Al contrario, SpatialOMx prevede una gamma molto più vasta di metaboliti e lipidi come pure proteine senza tag molecolari.

Come SpatialOMx guida MALDI differisce da queste tecniche e che vantaggi offre per le analisi di omics del `?

SpatialOMx guida MALDI è permesso a dallo strumento della flessione del timsTOF di Bruker. Con la nostra sorgente doppia unica, i clienti possono ora senza cuciture combinare i risultati dalla rappresentazione di LC-MS Omics e di MALDI per la specificità e la sensibilità senza precedenti.

La rappresentazione di MALDI guida i ricercatori alle regioni di celle che presentano il fenotipo molecolare desiderato per l'esecuzione delle analisi più specifiche di LC-MS per una vera analisi di SpatialOMx.

Se esaminate la portata della ricerca clinica facendo uso di spettrometria di massa durante gli ultimi 20 anni, 'le tecniche di omics (proteomics, metabolomics, lipidomics) sono diventato sempre più popolari e potenti.

Solitamente, questi studi comprendono i gruppi dei campioni clinici che ciascuno sono estratti ed analizzato dai dati di LC-MS/MS. poi è esaminato per identificare le differenze molecolari attraverso il gruppo o i cambiamenti che si sono presentate riguardante lo stato della biopsia del campione originale.

Uno dei vantaggi delle analisi tradizionali di omics del ` è che il trattamento dell'estrazione accede ad un grande complimento di materiale dagli esemplari del tessuto. Tuttavia, estrarre il tessuto eterogeneo in una singola soluzione acceca uno ai contributi molecolari da tutto il fenotipo determinato delle cellule e lo rende impossible tenere la carreggiata qualunque cambiamenti individuati nell'espressione molecolare ad un'origine cellulare.

Retina del mouseLa retina del mouse ha misurato per i lipidi a µm 10 nel modo dello zoom. La barra del disgaggio indica il µm 100
(Immagine Ctredit: Bruker Daltonics e Jeffrey Spraggins, Ph.D., centro di ricerca di spettrometria di massa, Vanderbilt University)

Parecchi studi pilota hanno combinato gli strumenti differenti per esaminare i gruppi del tessuto facendo uso sia delle analisi di LC-MS che della rappresentazione di MALDI. Con l'introduzione della flessione del timsTOF, i nostri clienti ora hanno una singola piattaforma integrata per la rappresentazione di MALDI e LC-MS.

In pratica, usiamo la rappresentazione di MALDI per identificare le posizioni dei fenotipi unici delle cellule dai dati della rappresentazione di MALDI e poi miriamo a quelle coordinate spaziali per il microextraction e l'analisi di LC-MS/MS.  

L'istologia offre un certo grado di selettività cellulare, ma ci sono numerosi esempi pubblicati dove l'istologia non può differenziare i fenotipi delle cellule, ma le impronte molecolari derivate dall'immagine di MALDI sono state indicate per differenziarsi. SpatialOMx guida MALDI offre il più alto grado di selettività e di specificità per l'identificazione dei fenotipi cellulari specifici e lo studio delle differenze molecolari fra loro.

La tecnica egualmente sta utilizzanda nell'industria farmaceutica. Come questo confronta alle tecniche precedenti?

All'interno dell'industria di pharma, ci sono due domande ovvie di SpatialOMx. Il primo è di misurare l'abbondanza e la distribuzione di composti terapeutici dosati nei soggetti, nelle prove precliniche.

Dopo il dosaggio dell'animale, SpatialOMx può contribuire a determinare precisamente dove il composto della droga distribuisce e se mira all'organo adeguato, o le celle malate? La tecnica egualmente fornisce un modo diretto delle distribuzioni del metabolita della droga di video.

SpatialOMx mirato a è possibile quando conosciamo il composto (o composti) che stiamo cercando. Se possiamo individuare il composto, le immagini rivelano dove è il più abbondante all'interno dell'organo o dell'animale stesso e queste distribuzioni possono essere correlate con informazioni da altre modalità della rappresentazione. Spesso, i metaboliti del composto della prova sono egualmente imaged nella stessa misura.

Rispetto all'intero-organismo tradizionale SpatialOMx mirato a autoradiografia offre i vantaggi unici. Nell'autoradiografia dell'intero-organismo, gli animali da esperimento sono dosati con i composti radioattivi della droga e successivamente sono analizzati per determinare i siti di radioattività. Solitamente, c'è specificità molecolare insufficiente per determinare se il radioisotopo individuato è fissato ad una molecola della droga o ad un metabolita intatta della droga.

Secondariamente, il costo ed il momento per la generazione e la manipolazione dei composti radioattivi possono essere abbastanza alti limitando queste misure a più successivamente nella conduttura di scoperta della droga.  Al contrario, una misura mirata a di SpatialOMx richiede soltanto alcune ore ed ha un costo operativo molto basso e fornisce un contenuto di informazioni molto più profondo.

La misura della quantità di composto presente in ogni regione di tessuto è egualmente importante. LC-MS è uno strumento standard per la quantificazione dal tessuto estratto. La misura rende una singola quantità di presente del composto e quella è presupposta per distribuirsi costante sopra l'intero pezzo di tessuto estratto. Non è possibile determinare qualche cosa circa le distribuzioni all'interno dei sotto-compartimenti di quel tessuto originale. Con SpatialOMx mirato a, la distribuzione composta all'interno di ogni pixel può essere quantificata.

Un vantaggio secondario dell'analisi di SpatialOMx è che la misura che produce le mappe dei composti e dei metaboliti mirati a egualmente contiene le mappe di distribuzione di molti altri composti endogeni al tessuto, per l'analisi di scoperta o untargeted delle farmacodinamica della droga.

Come la flessione del timsTOF differisce dal timsTOF pro? Per i laboratori che corrente stanno usando un timsTOF pro, dovrebbero studiare la possibilità di migliorare al più nuovo modello?

Come citato più presto, la flessione del timsTOF è un timsTOF pro con una sorgente ad alta velocità di MALDI. Così, nei termini di base, il timsTOF pro è capace soltanto di LC-MS mentre la flessione del timsTOF è capace sia della rappresentazione di MALDI che di LC-MS. Più ulteriormente, è importante notare che la flessione del timsTOF richiede i cambiamenti non meccanici o di configurazione all'opzione fra le analisi di MALDI o di LC-MS.

Per un laboratorio che potrebbe già avere un timsTOF pro, molto probabilmente è stato approvvigionato per effettuare il proteomics o il metabolomics. A volte, le misure saranno fatte dagli estratti di esemplari del tessuto ed altre volte, possono usare gli esemplari fluidi originali.

Per quei ricercatori che pianificazione analizzare le biopsie del tessuto, è importante capire i limiti delle tecniche comuni, se comprendano l'omogeneizzazione del tessuto e l'estrazione dei pezzi del tessuto o fatti dopo il microextraction istologia-guida.  Come già discusso, questi approcci perdono le informazioni spaziali completamente o mancano della specificità per l'ottimizzazione dei fenotipi molecolari specifici delle celle.

La flessione di TimsTOF, con la capacità combinata di MALDI e di LC-MS, permette a SpatialOMx guida MALDI che fornisce la maggior specificità cellulare per l'esecuzione l'estrazione e dell'analisi di LC-MS.

Come pensate il campo al proteomics evolverete mentre le tecnologie quale la flessione del timsTOF diventano più avanzate e più ampiamente - disponibile ai ricercatori?

L'area più significativa di cambiamento da prevedere sarà la capacità di comprendere la componente spaziale completamente nella conduttura molecolare di informazioni facendo uso di SpatialOMx MALDI-guida. Le pubblicazioni hanno indicato che il fenotipo molecolare può essere molto più specifico e selettivo che l'istologia da solo ed usando SpatialOMx permette che i ricercatori completamente sfruttino il più alta specificità.

A Bruker, forniamo ai nostri clienti le tecnologie più veloci che offrono il più alta sensibilità e migliorano la risoluzione spaziale. Integri la tecnologia quale la flessione del timsTOF è posizionato notevolmente per migliorare i flussi di lavoro tradizionali perché se già state facendo il proteomics o il metabolomics per determinare i cambiamenti molecolari, quindi è un'adjunta naturale per avere quella capacità MALDI-guida per capire dove quei cambiamenti molecolari stanno accadendo. Consegnando le nuove soluzioni innovarici, permettiamo ai ricercatori di catturare l'alternativa, itinerari più rewarding.

Dove possono i nostri lettori trovare più informazioni?

MALDI ha guidato SpatialOMx sulla flessione del timsTOF

Circa il cornetto di Shannon Town

Immagine di cornetto di Shannon TownIl cornetto di Shannon Town della vallata, il Ph.D., l'università di Georgia, 1993, Bruker unito nel 1994 come scienziato delle applicazioni e da ora al 2002 erano Product Manager dei sistemi del benchtop MALDI. Poi si è mosso verso la Vanderbilt University per diventare un assistente universitario della ricerca della biochimica che lavora con il professor Richard Caprioli per sviluppare i nuovi strumenti e le metodologie nel campo allora emergente di spettrometria di massa della rappresentazione.

Shannon Town ha ricongiunto nel 2009 Bruker Daltonics per supportare i prodotti della rappresentazione ed ora gestisce l'affare della rappresentazione del ms in Americhe ed il Pacifico asiatico.  Continua a tenere una nomina come professore della ricerca dell'aggiunta in biochimica a Vanderbilt.


Noti prego: I prodotti discussi qui sono per uso della ricerca soltanto.  Non sono approvati per uso nelle procedure diagnostiche cliniche.


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