Cómo SpatialOMx está entregando nuevos discernimientos en la investigación de la enfermedad

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Una entrevista con Shannon Cornett Ph.D., gerente del revelado de usos en Bruker Daltonics, discutiendo el uso de MALDI condujo SpatialOMx para ganar un discernimiento más profundo en la investigación de la enfermedad.

¿Por qué los científicos quieren realizar análisis molecular espacial, determinado en tejido enfermo?

Primero debemos reconocer que la enfermedad es un proceso celular y el análisis in situ del tejido ofrece el acceso directo y sensible la mayoría a los cambios moleculares que ocurren dentro de las células.

El análisis de biofluids tales como sangre, saliva u orina tiene la ventaja de ser como mínimo invasor cerco, pero descubrir las biomoléculas específicas a las células enfermas puede ser complicado debido a la dilución y la interferencia de productos de las células sanas.

El uso de herramientas moleculares espacial-orientadas tales como SpatialOMx ofrece a investigadores la capacidad de investigar cambios moleculares directamente en su origen en el tejido.

Mancha de óxido de H&E de la adenocarcinoma del pulmón. (Haber de imagen: David A. Litman/Shutterstock.com)Mancha de óxido de H&E de la adenocarcinoma del pulmón. (Haber de imagen: David A. Litman/Shutterstock.com)

SpatialOMx conducido MALDI es una técnica escritura de la etiqueta-libre que permite que los investigadores visualicen una amplia gama de imágenes moleculares regionalmente específicas in situ. A diferencia de técnicas de proyección de imagen anticuerpo-basadas, SpatialOMx produce centenares a los millares de imágenes moleculares, colocando de los metabilitos a las proteínas, para una investigación más completa en caminos de la enfermedad.

El actual de la resolución unicelular comercial de la aproximación de sistemas de SpatialOMx. En una resolución rutinaria de 20 µm/pixel, la información que los científicos pueden generar las tapas una amplia gama de clases de la composición y son muy específicos para los atados de célula apuntada. Esto ofrece una profundidad mucho mayor del discernimiento molecular sobre las técnicas existentes que se limitan a comparativamente pocas composiciones.

¿Cómo se pueden espacial los datos resueltos utilizar para entender mejor enfermedades tales como cáncer?

Para el análisis molecular, una biopsia del cáncer se divide a menudo en tejido cacerígeno y no-cacerígeno. Sin embargo, el maquillaje celular del tejido es mucho más complejo, siendo comprendido de muchos diversos fenotipos de la célula, cada los procesos bioquímicos únicos de realización. Cuando todos los fenotipos se extraen en uno o dos soluciones para el análisis molecular, los indicadores moleculares de la llave pueden ser perdidos.

SpatialOMx ofrece las huellas dactilares moleculares específicas a los atados celulares. Ha habido muchos estudios piloto publicados demostrando que las huellas dactilares moleculares únicas distinguen fenotipos de la célula, a menudo cuando no puede la histología. En otros casos. Los datos de SpatialOMx ofrecen discernimiento muy específico en los cambios bioquímicos que ocurren en las regiones próximas o distantes a la enfermedad.  

Los investigadores pueden también utilizar SpatialOMx para investigar cómo la histología molecular correlaciona con resultados clínicos para obtener una mejor comprensión de caminos moleculares. Histológico, dos biopsias pueden presentar características muy similares, pero molecular, puede haber varios diversos fenotipos, y éste es algo que se ha mostrado en la literatura.

Otros investigadores clínicos están investigando la viabilidad de construir una biblioteca de la clasificación de huellas dactilares moleculares comparado con historia paciente. Si es acertado, el análisis molecular puede poder ayudar a perfeccionar resultados diagnósticos y pronósticos agregando un componente molecular más específico a la patología.

¿Qué métodos somos que usan actualmente para analizar cambios moleculares dentro de tejidos?

Los patólogos utilizan muchas técnicas para analizar un tejido. Uno del mas comun es la coloración histológica, que se ha utilizado como herramienta diagnóstica por más de 100 años. Aquí, una sección del tejido se mancha con un tinte no específico y un patólogo examina la sección manchada del tejido bajo el microscopio y hace las diagnosis basadas en cómo la morfología de la célula compara a una escala que nivela. En muchos casos, la histología no ofrece una diagnosis sin obstrucción debido a la naturaleza subjetiva del proceso.

Una segunda aproximación, coloración (IHC) ImmunoHistoChemical, es también común. Con IHC, una sección del tejido se expone a un específico marcado con etiqueta del anticuerpo para una proteína sabida del marcador de la enfermedad. La diagnosis patológica entonces se basa en el análisis visual de la etiqueta del anticuerpo.

La naturaleza de IHC requiere conocer la proteína específica del objetivo que no es compatible con un flujo de trabajo del descubrimiento. En cambio, SpatialOMx visualiza un espectro mucho más amplio de metabilitos y los lípidos así como las proteínas sin las etiquetas moleculares.

¿Cómo SpatialOMx conducido MALDI difiere de estas técnicas, y qué ventajas ofrece para los análisis del omics del `?

SpatialOMx conducido MALDI es habilitado por el instrumento de la formación flex del timsTOF de Bruker. Con nuestra fuente doble única, los clientes pueden ahora inconsútil combinar resultados de la proyección de imagen de LC-MS Omics y de MALDI para la especificidad y la sensibilidad sin precedentes.

La proyección de imagen de MALDI conduce a investigadores a las regiones de células que presenten el fenotipo molecular deseado para realizar análisis más específicos de LC-MS para un análisis verdadero de SpatialOMx.

Si usted revisa la extensión de la investigación clínica usando la espectrometría de masa durante los 20 años pasados, técnicas las 'del omics (proteomics, metabolomics, lipidomics) han llegado a ser cada vez más populares y potentes.

Generalmente, estos estudios implican las cohortes de las muestras clínicas se extraen que cada uno y analizado por datos de LC-MS/MS. entonces se examina para determinar las diferencias moleculares a través de la cohorte o de los cambios que han ocurrido en relación con el estado de la biopsia de la muestra original.

Una de las ventajas de los análisis tradicionales del omics del ` es que el proceso de la extracción llega hasta un cumplido grande del material de especímenes del tejido. Sin embargo, la extracción del tejido heterogéneo en una única solución ciega uno a las contribuciones moleculares de cualquier fenotipo individual de la célula y lo hace imposible rastrear cualesquiera cambios descubiertos en la expresión molecular a un origen celular.

Retina del ratónLa retina del ratón midió para los lípidos en el µm 10 en manera del zoom. La barra de la escala indica el µm 100
(Imagen Ctredit: Bruker Daltonics y Jeffrey Spraggins, Ph.D., centro de investigación de la espectrometría de masa, universidad de Vanderbilt)

Varios estudios piloto han combinado diversos instrumentos para examinar las cohortes del tejido usando análisis de LC-MS y proyección de imagen de MALDI. Con la introducción de la formación flex del timsTOF, nuestros clientes ahora tienen una única plataforma integrada para la proyección de imagen de MALDI y LC-MS.

En la práctica, utilizamos proyección de imagen de MALDI para determinar situaciones de los fenotipos únicos de la célula de los datos de la proyección de imagen de MALDI, y después apuntamos esos coordenadas espaciales para el microextraction y el análisis de LC-MS/MS.  

La histología ofrece un cierto grado de selectividad celular, pero hay ejemplos publicados numerosos donde está incapaz la histología de distinguir fenotipos de la célula, pero las firmas moleculares derivadas de la imagen de MALDI se han mostrado para distinguir. SpatialOMx conducido MALDI ofrece el grado más alto de selectividad y de especificidad para determinar fenotipos celulares específicos y estudiar diferencias moleculares entre ellas.

La técnica también se está utilizando en la industria farmacéutica. ¿Cómo esto compara a las técnicas anteriores?

Dentro de la industria del pharma, hay dos usos obvios para SpatialOMx. El primer es medir la abundancia y la distribución de composiciones terapéuticas dosificadas en temas de prueba, en juicios preclínicas.

¿Después de dosificar un animal, SpatialOMx puede ayudar a determinar exacto dónde la composición de la droga distribuye y si apunta el órgano apropiado, o las células enfermas? La técnica también ofrece una manera directa de distribuciones del metabilito de la droga de la supervisión.

SpatialOMx apuntado es posible cuando conocemos el recinto (o recintos) que estamos buscando. Si podemos descubrir la composición, las imágenes revelan donde está la más abundante dentro del órgano o del animal sí mismo, y estas distribuciones se pueden correlacionar con la información de otras modalidades de la proyección de imagen. A menudo, los metabilitos de la composición de la prueba son también reflejados en la misma medición.

Comparado con la entero-carrocería tradicional SpatialOMx apuntado autoradiografía ofrece ventajas únicas. En autoradiografía de la entero-carrocería, los animales de prueba se dosifican con las composiciones radiactivas de la droga y se analizan posteriormente para determinar sitios de la radiactividad. Generalmente, hay especificidad molecular escasa para determinar si el radioisótopo descubierto está sujetado a una molécula de la droga o a un metabilito intacta de la droga.

Secundario, el costo y la época para generar y manejar composiciones radioactivas pueden ser muy altos lindando estas mediciones a más adelante en la tubería del descubrimiento de la droga.  En cambio, una medición apuntada de SpatialOMx requiere solamente algunas horas y tiene un costo operativo muy inferior y ofrece un contenido de información mucho más profundo.

La cuantificación de la cantidad de composición presente en cada región de tejido es también importante. LC-MS es una herramienta estándar para la cuantificación del tejido extraído. La medición rinde una única cantidad de presente de la composición y eso se asume para ser distribuida uniformemente sobre el pedazo entero de tejido extraído. No es posible determinar cualquier cosa sobre distribuciones dentro de las sub-divisiones de ese tejido original. Con SpatialOMx apuntado, la distribución compuesta dentro de cada pixel puede ser cuantificada.

Una ventaja secundaria del análisis de SpatialOMx es que la medición que produce los mapas de composiciones y de metabilitos apuntados también contiene los mapas de la distribución de muchas otras composiciones endógenas al tejido, para el análisis untargeted o del descubrimiento de la farmacodinámica de la droga.

¿Cómo la formación flex del timsTOF difiere del timsTOF favorable? ¿Para los laboratorios que están utilizando actualmente un timsTOF favorable, deben considerar aumentar al más nuevo modelo?

Según lo mencionado anterior, la formación flex del timsTOF es un timsTOF favorable con una fuente de alta velocidad de MALDI. Así pues, en términos básicos, el timsTOF favorable es capaz solamente de LC-MS mientras que la formación flex del timsTOF es capaz de proyección de imagen de LC-MS y de MALDI. Además, es importante observar que la formación flex del timsTOF requiere cambios no mecánicos o basados en la configuración al interruptor entre los análisis de LC-MS o de MALDI.

Para un laboratorio que pudo ya tener un timsTOF favorable, fue comprado muy probablemente para realizar proteomics o metabolomics. A veces, las mediciones serán hechas de los extractos de especímenes del tejido, y otras veces, pueden utilizar especímenes flúidos originales.

Para esos investigadores que proyecten analizar biopsias del tejido, es importante entender los límites de técnicas comunes, si implican la homogeneización del tejido y la extracción de los pedazos de tejido o hechos después del microextraction histología-conducido.  Según lo discutido ya, estas aproximaciones pierden la información espacial totalmente o faltan la especificidad para apuntar fenotipos moleculares específicos de células.

La formación flex de TimsTOF, con la capacidad combinada de LC-MS y de MALDI, habilita SpatialOMx conducido MALDI que ofrezca mayor especificidad celular para realizar la extracción y el análisis de LC-MS.

¿Cómo usted piensa el campo en proteomics desarrollará como las tecnologías tales como la formación flex del timsTOF llegan a ser más avanzadas y más extensamente - disponible a los investigadores?

El área más importante del cambio a preveer será la capacidad de incorporar el componente espacial completo en la tubería molecular de la información usando SpatialOMx MALDI-conducido. Las publicaciones han mostrado que el fenotipo molecular puede ser mucho más específico y selectivo que histología solamente y usar SpatialOMx permite que los investigadores capitalicen completo en la especificidad más alta.

En Bruker, proveemos de nuestros clientes tecnologías más rápidas que ofrezcan una sensibilidad más alta y mejoren la resolución espacial. Integre la tecnología tal como la formación flex del timsTOF se coloca para aumentar grandemente flujos de trabajo tradicionales porque si usted está haciendo ya proteomics o metabolomics para determinar cambios moleculares, después es una agregación natural para tener esa capacidad MALDI-conducida para entender donde están ocurriendo esos cambios moleculares. Entregando nuevas soluciones innovadoras, permitimos a investigadores tomar la opción, rutas más rewarding.

¿Dónde pueden nuestros programas de lectura encontrar más información?

MALDI condujo SpatialOMx en la formación flex del timsTOF

Sobre Shannon Cornett

Imagen de Shannon CornettDale Shannon Cornett, Ph.D., universidad de Georgia, 1993, Bruker ensamblado en 1994 como científico de los usos y era en 2002 Director de producto de los sistemas del benchtop MALDI. Él entonces se trasladó a la universidad de Vanderbilt para hacer profesor adjunto de la investigación de la bioquímica que trabajaba con profesor Richard Caprioli para desarrollar las nuevas herramientas y las metodologías en el campo entonces-emergente de la espectrometría de masa de la proyección de imagen.

Shannon reagrupó Bruker Daltonics en 2009 para soportar productos de la proyección de imagen y ahora maneja el asunto de la proyección de imagen del ms en las Américas y el Ásia-Pacífico.  Él continúa celebrar una cita como profesor de la investigación del adjunto en bioquímica en Vanderbilt.


Observe por favor: Los productos discutidos aquí están para el uso de la investigación solamente.  No son aprobados para el uso en procedimientos diagnósticos clínicos.


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