Como SpatialOMx está entregando introspecções novas na pesquisa da doença

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Uma entrevista com Shannon Cornett Ph.D., gerente da revelação de aplicações em Bruker Daltonics, discutindo o uso de MALDI guiou SpatialOMx para ganhar uma introspecção mais profunda na pesquisa da doença.

Por que os cientistas querem realizar a análise molecular espacial, particularmente em tecido doente?

Nós primeiramente devemos reconhecer que a doença é um processo celular e a análise in situ do tecido fornece o acesso directo e sensível a maioria às mudanças moleculars que ocorrem dentro das pilhas.

A análise dos biofluids tais como o sangue, a saliva ou a urina tem a vantagem de ser mìnima invasora recolher, mas detectar as biomoléculas específicas às pilhas doentes pode ser complicada devido à diluição e à interferência dos produtos das pilhas saudáveis.

O uso de ferramentas moleculars espacial-orientadas tais como SpatialOMx fornece pesquisadores a capacidade para investigar mudanças moleculars directamente em sua origem no tecido.

Mancha de H&E do adenocarcinoma do pulmão. (Crédito de imagem: David A. Litman/Shutterstock.com)Mancha de H&E do adenocarcinoma do pulmão. (Crédito de imagem: David A. Litman/Shutterstock.com)

SpatialOMx guiado MALDI é uma técnica etiqueta-livre que permita que os pesquisadores visualizem uma vasta gama de imagens moleculars regionalmente específicas in situ. Ao contrário das técnicas de imagem lactente anticorpo-baseadas, SpatialOMx produz centenas aos milhares de imagens moleculars, variando dos metabolitos às proteínas, para uma investigação mais detalhada em caminhos da doença.

A geração actual de definição comercial da único-pilha da aproximação de sistemas de SpatialOMx. Em uma definição rotineira de 20 µm/pixel, a informação que os cientistas podem gerar as tampas uma vasta gama de classes compostas e são bastante específicos para conjuntos de pilha visada. Isto oferece uma profundidade muito maior da introspecção molecular sobre as técnicas existentes que são limitadas a comparativamente poucos compostos.

Como podem os dados espacial resolvidos ser usados para compreender melhor doenças tais como o cancro?

Para a análise molecular, uma biópsia do cancro é dividida frequentemente no tecido cancerígeno e não-cancerígeno. Contudo, a composição celular do tecido é muito mais complexa, sendo compreendido de muitos fenótipos diferentes da pilha, cada processos bioquímicos originais de execução. Quando todos os fenótipos são extraídos em uma ou dois soluções para a análise molecular, os indicadores moleculars da chave podem ser perdidos.

SpatialOMx fornece as impressões digitais moleculars específicas aos conjuntos celulares. Houve muitos estudos-pilotos publicados demonstrando que as impressões digitais moleculars originais diferenciam fenótipos da pilha, frequentemente quando a histologia não pode. Em outros exemplos. Os dados de SpatialOMx oferecem a introspecção muito específica nas mudanças bioquímicas que ocorrem nas regiões proximal ou distantes à doença.  

Os pesquisadores podem igualmente usar SpatialOMx para investigar como a histologia molecular correlaciona com os resultados clínicos para obter uma compreensão melhor de caminhos moleculars. Histològica, duas biópsias podem apresentar características muito similares, mas molecular, pode haver diversos fenótipos diferentes, e este é algo que foi mostrado na literatura.

Outros pesquisadores clínicos estão investigando a possibilidade de construir uma biblioteca da classificação de impressões digitais moleculars contra a história paciente. Se bem sucedida, a análise molecular pode poder ajudar a melhorar resultados diagnósticos e prognósticos adicionando um componente molecular mais específico à patologia.

Que métodos nós nos estamos usando actualmente para analisar mudanças moleculars dentro dos tecidos?

Os patologistas usam muitas técnicas para analisar um tecido. Um do mais comuns é a mancha histológica, que foi usada como uma ferramenta diagnóstica por mais de 100 anos. Aqui, uma secção do tecido é manchada com uma tintura não específica e um patologista examina a secção manchada do tecido sob o microscópio e faz os diagnósticos baseados em como a morfologia da pilha compara a uma escala de classificação. Em muitos casos, a histologia não fornece um diagnóstico claro devido à natureza subjetiva do processo.

Uma segunda aproximação, mancha (IHC) ImmunoHistoChemical, é igualmente comum. Com IHC, uma secção do tecido é expor a um específico etiquetado do anticorpo para uma proteína conhecida do marcador da doença. O diagnóstico patológico é baseado então na análise visual da etiqueta do anticorpo.

A natureza de IHC exige conhecer a proteína específica do alvo que não é compatível com uns trabalhos da descoberta. Ao contrário, SpatialOMx visualiza um espectro muito mais largo dos metabolitos e os lipidos assim como as proteínas sem etiquetas moleculars.

Como SpatialOMx guiado MALDI difere destas técnicas, e que vantagens oferece para análises do omics do `?

SpatialOMx guiado MALDI é permitido pelo instrumento do cabo flexível do timsTOF de Bruker. Com nossa fonte dupla original, os clientes podem agora sem emenda combinar resultados da imagem lactente de LC-MS Omics e de MALDI para especificidade e sensibilidade inauditas.

A imagem lactente de MALDI guia pesquisadores às regiões de pilhas que apresentam o fenótipo molecular desejado para executar umas análises mais específicas de LC-MS para uma análise verdadeira de SpatialOMx.

Se você revê o espaço da pesquisa clínica usando a espectrometria em massa durante os últimos 20 anos, 'as técnicas do omics (proteomics, metabolomics, lipidomics) tornaram-se cada vez mais populares e poderosas.

Geralmente, estes estudos envolvem coortes das amostras clínicas que cada um são extraídas e analisado por dados de LC-MS/MS. é examinado então para identificar as diferenças moleculars através da coorte ou das mudanças que ocorreram relativo ao estado da biópsia da amostra original.

Uma das vantagens de análises tradicionais do omics do ` é que o processo da extracção alcança um grande cumprimento do material dos espécimes do tecido. Contudo, extrair o tecido heterogêneo em uma única solução cega um às contribuições moleculars de todo o fenótipo individual da pilha e fá-lo impossível seguir quaisquer mudanças detectadas na expressão molecular a uma origem celular.

Retina do ratoA retina do rato mediu para lipidos no µm 10 no modo do zoom. A barra da escala indica o µm 100
(Imagem Ctredit: Bruker Daltonics e Jeffrey Spraggins, Ph.D., centro de pesquisa da espectrometria em massa, universidade de Vanderbilt)

Diversos estudos-pilotos combinaram instrumentos diferentes para examinar coortes do tecido usando análises de LC-MS e imagem lactente de MALDI. Com a introdução do cabo flexível do timsTOF, nossos clientes têm agora uma única plataforma integrada para a imagem lactente de MALDI e o LC-MS.

Na prática, nós usamos a imagem lactente de MALDI para identificar lugar de fenótipos originais da pilha dos dados da imagem lactente de MALDI, e visamos então aquelas coordenadas espaciais para o microextraction e a análise de LC-MS/MS.  

A histologia oferece algum grau de selectividade celular, mas há os exemplos publicados numerosos onde a histologia é incapaz de diferenciar fenótipos da pilha, mas as assinaturas moleculars derivadas da imagem de MALDI foram mostradas para diferenciar-se. SpatialOMx guiado MALDI oferece o grau o mais alto de selectividade e de especificidade para identificar fenótipos celulares específicos e estudar diferenças moleculars entre elas.

A técnica está sendo usada igualmente na indústria farmacêutica. Como isto compara às técnicas precedentes?

Dentro da indústria do pharma, há dois pedidos óbvios para SpatialOMx. O primeiro é medir a abundância e a distribuição de compostos terapêuticos dosados em assuntos de teste, em experimentações pré-clínicas.

Após ter dosado um animal, SpatialOMx pode ajudar a determinar precisamente onde o composto da droga distribui e se visa o órgão apropriado, ou as pilhas doentes? A técnica igualmente fornece uma maneira directa de distribuições do metabolito da droga da monitoração.

SpatialOMx visado é possível quando nós conhecemos o composto (ou compostos) que nós estamos procurando. Se nós podemos detectar o composto, as imagens revelam onde é o mais abundante dentro do órgão ou do animal próprio, e estas distribuições podem ser correlacionadas com a informação de outras modalidades da imagem lactente. Frequentemente, os metabolitos do composto do teste são igualmente imaged na mesma medida.

Comparado com autoradiografia de todo o organismo tradicional o SpatialOMx visado oferece vantagens originais. Na autoradiografia de todo o organismo, os animais de teste são dosados com os compostos rádio-etiquetados da droga e analisados subseqüentemente para determinar locais da radioactividade. Geralmente, há uma insuficiente especificidade molecular para determinar se o isótopo radioactivo detectado está anexado a uma molécula da droga ou a um metabolito intacto da droga.

Secundària, o custo e o momento para gerar e segurar compostos radioactivos podem ser bastante altos limitando estas medidas a mais tarde no encanamento da descoberta da droga.  Ao contrário, uma medida visada de SpatialOMx exige somente algumas horas e tem um custo operacional muito baixo e fornece um índice de informação muito mais profundo.

Determinar a quantidade de composto actual em cada região de tecido é igualmente importante. LC-MS é uma ferramenta padrão para a quantificação do tecido extraído. A medida rende uma única quantidade de presente do composto e aquela é supor para sea uniformemente sobre a parte inteira de tecido extraída. Não é possível determinar qualquer coisa sobre distribuições dentro dos secundário-compartimentos desse tecido original. Com SpatialOMx visado, a distribuição composta dentro de cada pixel pode ser determinada.

Um benefício secundário da análise de SpatialOMx é que a medida que produz mapas de compostos e de metabolitos visados igualmente contem mapas da distribuição de muitos outros compostos endógenos ao tecido, para a análise untargeted ou da descoberta das farmacodinâmica da droga.

Como o cabo flexível do timsTOF difere do timsTOF pro? Para os laboratórios que estão usando actualmente um timsTOF pro, devem considerar promover ao modelo mais novo?

Como mencionado mais cedo, o cabo flexível do timsTOF é um timsTOF pro com uma fonte de alta velocidade de MALDI. Assim, em termos básicos, o timsTOF pro é capaz somente de LC-MS visto que o cabo flexível do timsTOF é capaz da imagem lactente de LC-MS e de MALDI. Mais, é importante notar que o cabo flexível do timsTOF exige mudanças não mecânicas ou configurational ao interruptor entre análises de LC-MS ou de MALDI.

Para um laboratório que pudesse já ter um timsTOF pro, foi comprado muito provavelmente para realizar o proteomics ou o metabolomics. Às vezes, as medidas serão feitas dos extractos de espécimes do tecido, e outras vezes, podem usar espécimes fluidos originais.

Para aqueles pesquisadores que planeiam analisar biópsias do tecido, é importante compreender os limites de técnicas comuns, se envolvem a homogeneização do tecido e a extracção das partes de tecido ou feitas depois do microextraction histologia-guiado.  Como já discutido, estas aproximações perdem a informação espacial completamente ou faltam a especificidade para visar fenótipos moleculars específicos das pilhas.

O cabo flexível de TimsTOF, com a capacidade combinada de LC-MS e de MALDI, permite SpatialOMx guiado MALDI que fornece a maior especificidade celular executando a extracção e a análise de LC-MS.

Como você pensa o campo do proteomics evoluirá enquanto as tecnologias tais como o cabo flexível do timsTOF se tornam mais avançadas e mais amplamente disponíveis aos pesquisadores?

A área a mais significativa da mudança a esperar será a capacidade para incorporar inteiramente o componente espacial no encanamento molecular da informação usando SpatialOMx MALDI-guiado. As publicações mostraram que o fenótipo molecular pode ser muito mais específico e selectivo do que histologia sozinha e usar SpatialOMx permite que os pesquisadores capitalizem inteiramente na especificidade mais alta.

Em Bruker, nós fornecemos nossos clientes as tecnologias mais rápidas que oferecem uma sensibilidade mais alta e melhoram a definição espacial. Integre a tecnologia tal como o cabo flexível do timsTOF é posicionado para aumentar extremamente trabalhos tradicionais porque se você já está fazendo o proteomics ou o metabolomics para determinar mudanças moleculars, a seguir é um serviço adicional natural para ter essa capacidade MALDI-guiada para compreender onde aquelas mudanças moleculars estão ocorrendo. Entregando soluções inovativas novas, nós permitimos pesquisadores de tomar a alternativa, rotas mais rewarding.

Onde podem nossos leitores encontrar mais informação?

MALDI guiou SpatialOMx no cabo flexível do timsTOF

Sobre Shannon Cornett

Imagem de Shannon CornettDale Shannon Cornett, Ph.D., universidade da geórgia, 1993, Bruker juntado em 1994 como o cientista das aplicações e era em 2002 Director de produto de sistemas do benchtop MALDI. Transportou-se então à universidade de Vanderbilt para transformar-se um professor adjunto da pesquisa da bioquímica que trabalha com professor Richard Caprioli para desenvolver novas ferramentas e metodologias no campo então-emergente da espectrometria em massa da imagem lactente.

Shannon tornou a reunir Bruker Daltonics em 2009 para apoiar produtos da imagem lactente e controla agora o negócio da imagem lactente do MS nos Americas e no pacífico-asiático.  Continua a guardarar uma nomeação como o professor da pesquisa da adjunção na bioquímica em Vanderbilt.


Note por favor: Os produtos discutidos aqui são para o uso da pesquisa somente.  Não são aprovados para o uso em procedimentos diagnósticos clínicos.


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