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Method Article
Aquí, establecemos un método proteómico basado en espectrometría de masas utilizando regiones aisladas de interés en secciones de tejido fijadas en formol e incluidas en parafina. Este protocolo se utiliza para analizar el proteoma de áreas específicas de tejido en secciones de tejido archivadas fijadas en formol e incluidas en parafina.
La proteómica basada en espectrometría de masas (MS) permite un análisis exhaustivo del proteoma en una amplia gama de muestras biológicas, incluidas células, tejidos y fluidos corporales. Las secciones de tejido fijadas en formol e incluidas en parafina (FFPE), comúnmente utilizadas para el archivo a largo plazo, han surgido como recursos valiosos para los estudios proteómicos. Más allá de sus beneficios de almacenamiento, los investigadores pueden aislar regiones de interés (ROI) de regiones de tejido normal a través de esfuerzos de colaboración con patólogos. A pesar de este potencial, sigue faltando un enfoque simplificado para los experimentos proteómicos que abarque el aislamiento del ROI, la preparación de muestras proteómicas y el análisis de MS. En este protocolo, se presenta un flujo de trabajo integrado que combina la macrodisección de ROI, la preparación de muestras basada en trampeo de suspensión y el análisis de MS de alto rendimiento. A través de este enfoque, se macrodiseccionaron, recolectaron y analizaron las ROI de los tejidos FFPE de los pacientes, que consisten en neoplasias quísticas serosas benignas (SCN) y neoplasias mucinosas papilares intraductales precancerosas (IPMN) diagnosticadas por patólogos, lo que resultó en una alta cobertura de proteoma. Además, se identificaron con éxito las diferencias moleculares entre las dos neoplasias quísticas pancreáticas distintas, lo que demuestra la aplicabilidad de este enfoque para avanzar en la investigación proteómica con tejidos FFPE.
Durante décadas, los tejidos humanos extirpados quirúrgicamente se han archivado como bloques fijados en formol e incluidos en parafina (FFPE). Estos bloques de tejido conservan inicialmente la estructura tridimensional (3D) incrustada en la parafina. Posteriormente, los tejidos se cortan con micrótomos, se montan en portaobjetos y se tiñen, comúnmente con hematoxilina y eosina (HE) o inmunohistoquímica (IHQ), para facilitar el diagnóstico histopatológico por patólogos experimentados 1,2. Los tejidos FFPE ofrecen claras ventajas para el almacenamiento a largo plazo debido a la reticulación de proteínas inducida por la formalina, que detiene la actividad enzimática y proteolítica3. Debido a que apoyan la construcción de conjuntos de muestras grandes y bien archivados, los tejidos FFPE se han considerado como una piedra angular para el descubrimiento de biomarcadores en diversos campos, incluida la genómica 4,5,6,7.
Sin embargo, su aplicación en la proteómica basada en cromatografía líquida y espectrometría de masas (LC-MS) ha planteado históricamente desafíos. Una limitación clave es la reticulación de proteínas inducida por la formalina, que interfiere con la digestión tríptica, un paso crítico enel análisis global del proteoma. Además, la pequeña cantidad de proteína que se puede recuperar de los portaobjetos de tejido a menudo hace que los métodos convencionales de preparación de muestras no sean adecuados. A pesar de estos desafíos, los avances han demostrado que los enlaces cruzados de proteínas pueden revertirse a través de un tratamiento prolongado a alta temperatura 9,10,11. Al mismo tiempo, los métodos de preparación de muestras optimizados para muestras de proteínas de baja cantidad han ampliado el uso de tejidos FFPE en la investigación proteómica 12,13,14,15.
Una ventaja significativa del uso de portaobjetos de tejido FFPE en proteómica radica en su capacidad para permitir un análisis específico de la región. Los portaobjetos FFPE suelen contener tanto lesiones como tejido normal adyacente (ANT). El análisis indiscriminado de todo el tejido corre el riesgo de confundir los resultados debido a las firmas moleculares mixtas. Por el contrario, el aislamiento y el análisis de las regiones de interés (ROI) (lesiones frente a ANT) permiten una caracterización más precisa de las características moleculares específicas de las regiones patológicas. En consecuencia, los enfoques basados en FFPE se han vuelto cada vez más populares en los estudios de proteómica 16,17,18,19,20. A pesar de su creciente aplicación, un flujo de trabajo optimizado que describa todo el experimento proteómico paso a paso sigue siendo escaso. En particular, no se ha publicado un protocolo basado en vídeo.
En este estudio, se estableció un sólido flujo de trabajo proteómico basado en LC-MS diseñado para el perfil preciso de los cambios moleculares dentro de las regiones específicas de la lesión. Utilizando tejidos FFPE diagnosticados por dos patólogos, se macrodiseccionaron, recolectaron y analizaron las ROI de las neoplasias quísticas serosas benignas (NSQ) y las neoplasias mucinosas papilares intraductales precancerosas (IPMN). El protocolo incorpora una macrodisección de los ROI, una preparación de muestras basada en trampas de suspensión optimizada para entradas mínimas de proteínas y un análisis de adquisición independiente de datos (DIA)-MS de rango estrecho. Este método permitió la identificación de más de 9.000 proteínas de áreas de tejido de aproximadamente 1 cm², descifrando distintas firmas proteómicas asociadas con SCN e IPMN.
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Este estudio fue revisado y aprobado por la Junta de Revisión Institucional del Hospital Universitario Nacional de Seúl (IRB No. 1904-114-1028). Todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito para participar en el estudio. La información detallada sobre todos los materiales utilizados en este protocolo se presenta en la Tabla de Materiales.
1. Recuperación de antígenos tisulares FFPE para la preparación de muestras de proteómica
NOTA: Asegúrese de que los bisturíes y todos los materiales, como el tubo utilizado, sean estériles para evitar cualquier contaminación cruzada. Los protocolos de este estudio se pueden adaptar para cualquier tejido FFPE con pequeñas modificaciones en función de la configuración del laboratorio.
2. Extracción de proteínas tisulares FFPE
3. Cuantificación de proteínas del lisado tisular FFPE
NOTA: La mayoría de los pasos del ensayo de ácido bicinconínico para la cuantificación de proteínas se basan en las instrucciones del fabricante con pequeñas modificaciones. Se recomienda que los reactivos se preparen de acuerdo con las directrices del fabricante.
4. Precipitación de acetona de proteínas
NOTA: Asegúrese de que se utilice un total de 100-300 μg de proteína para la precipitación de acetona y la digestión de proteínas basada en atrapamiento de suspensión.
5. Digestión de proteínas basada en atrapamiento de suspensión
NOTA: El procedimiento de digestión de proteínas basado en filtro de captura de suspensión se adaptó de las instrucciones del fabricante con pequeñas modificaciones.
6. Cuantificación de péptidos
NOTA: La mayoría de los pasos del ensayo cuantitativo de péptidos colorimétricos están adaptados de las instrucciones del fabricante con pequeñas modificaciones. Se recomienda que los reactivos se preparen de acuerdo con las directrices del fabricante.
7. Análisis de cromatografía líquida-espectrometría de masas
8. Análisis de datos para la búsqueda de proteómica
NOTA: Para la búsqueda proteómica de datos brutos de MS, se utilizaron herramientas de código abierto para convertir el formato de datos LC-MS y realizar la búsqueda de proteoma (consulte la Tabla de materiales). Los parámetros utilizados para el análisis de los datos se detallan en el Fichero Complementario 2. Para obtener instrucciones básicas de uso de las herramientas de código abierto, consulte el enlace incluido en la Tabla de materiales.
9. Análisis estadístico
NOTA: Para el análisis estadístico para identificar proteínas expresadas diferencialmente, se utilizó una herramienta de código abierto para realizar el análisis univariado (por ejemplo, la prueba t de Student; consulte la Tabla de materiales). Se recomienda consultar las instrucciones básicas de uso de la herramienta de código abierto a través del enlace proporcionado en la Tabla de materiales.
10. Análisis bioinformático
NOTA: Se utilizó una herramienta bioinformática comercial para el análisis de sobrerrepresentación (por ejemplo, análisis de la vía del ingenio, consulte la Tabla de materiales). Antes de utilizar esta herramienta, se recomienda consultar las instrucciones del fabricante.
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La preparación de muestras de proteómica basada en filtro de captura de suspensión establecida, combinada con la cuantificación sin marcadores mediante la adquisición independiente de datos de un solo disparo, se aplicó a tejidos FFPE quísticos pancreáticos (Figura 1). Se logró un aislamiento preciso del ROI durante el procesamiento de tejidos FFPE en diferentes tejidos FFPE quísticos pancreáticos (Figura 2A), lo que ...
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Este protocolo describe un método proteómico rápido y eficiente que utiliza ROIs aislados de secciones de tejido FFPE montadas en portaobjetos de vidrio para el diagnóstico patológico. Cuando la intervención quirúrgica es ventajosa, las neoplasias sólidas, como los cánceres y los quistes, se resecan quirúrgicamente y se conservan para su evaluación patológica. Para el almacenamiento a largo plazo, los tejidos se fijan en formol y se incrustan en parafina (FFPE). A continuaci?...
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Los autores no tienen ningún conflicto de intereses que declarar
Todas las figuras de este artículo fueron creadas con BioRender (http://www.biorender.com). Este trabajo fue apoyado por una beca de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF) (Subvención No. RS-2023-00253403 y RS-2024-00454407).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.1% FA in ACN (LC-MS grade) | Fisher Chemical | LS120-212 | |
0.1% FA in Water (LC-MS grade) | Fisher Chemical | LS118-4 | |
0.5M TCEP | Thermo Scientific | 77720 | |
10% SDS | Invitrogen | 2679093 | |
1M TEAB (pH 8.5) | Sigma-Aldrich | 102545001 | |
1M Tris-cl (pH 8.5) | BIOSOLUTION | BTO21 | |
A-14C centrifuge | Satorious | 167709 | |
Acetone (HPLC grade) | Fisher Scientific | A949-4 | |
ACN (HPLC grade) | J.T.Baker | 9017-88 | |
CHCl3 (HPLC grade) | Thermo Scientific | 022920.k2 | |
CR paper | ADVANTEC | 70406001 | |
DIA-NN ver 1.9 | Open source | https://github.com/vdemichev/DiaNN | Proteomics Search Engine |
EPOCH2 microplate reader | Agilent | 2106208 | |
Ethanol | MERCK | K50505283 836 | |
FA (LC-MS grade) | Fisher Chemical | A117-50 | |
Ingenuity Pathway Analysis (IPA) | QIAGEN | 830018 | Bioinformatics tool |
Lyophilizer (SRF110R+vaper trap) | Thermo Scientific | SRF-110-115 | |
MeOH (HPLC grade) | MERCK | UN1230 | |
Microplate BCA protein Assay kit-Reducing Agent Compatible | Thermo Scientific | 23252 | |
MSConvert | Open source | http://proteowizard.sourceforge.net/tools.shtml | MS data transformation software |
Orbitrap Exploris 480 | Thermo Scientific | MA10813C | MS |
PepMAP RSLC C18 separation column | Thermo Scientific | ES903 | |
Perseus | Open source | https://cox-labs.github.io/coxdocs/perseus_instructions.html | Statistical tool |
PIERCE chloroacetamide No-Weigh Format | Thermo Scientific | A39270 | |
PIERCE Quantitative colorimetric peptide Assay | Thermo Scientific | 23275 | |
Plate shaker | Green SSeriker | VS-202D | |
Probe sonicator | VibraCellTM | VCX750 | |
Protein LoBind Tube 1.5 mL | Eppendorf | 22431081 | |
QSP 10 µL pipette Tip | Thermo Scientific | TLR102RS-Q | |
QSP 300 µL pipette Tip | Thermo Scientific | TLR106RS-Q | |
Scalpel | Bard-Parker | 372615 | |
S-Trap: Rapid Universal MS sample Prep | PROTIFI | CO2-mini-40 | |
SureSTART Vial 0.2 mL | Thermo Scientific | 6pk1655 | |
TFA | Sigma-Aldrich | 102614284 | |
ThermoMixer C | Eppendorf | 5382 | |
Trypsin/Lys-C (LC-MS grade) | Promega | V5073 | |
Vanquish NEO | Thermo Scientific | 8348249 | LC |
Water (HPLC grade) | Honeywell | AH365-4 | |
Xcalibur ver 4.7 | Thermo Scientific | 30966 | MS data acquisition software |
Xylene | Sigma-Aldrich | 102033629 |
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