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Method Article
Aqui, estabelecemos um método proteômico baseado em espectrometria de massa usando regiões isoladas de interesse em seções de tecido fixadas em formalina e embebidas em parafina. Este protocolo é usado para analisar o proteoma de áreas específicas do tecido em seções de tecido arquivadas fixadas em formalina e embebidas em parafina.
A proteômica baseada em espectrometria de massa (MS) permite uma análise abrangente do proteoma em uma ampla gama de amostras biológicas, incluindo células, tecidos e fluidos corporais. Seções de tecido fixadas em formalina e embebidas em parafina (FFPE), comumente usadas para arquivamento de longo prazo, surgiram como recursos valiosos para estudos proteômicos. Além de seus benefícios de armazenamento, os pesquisadores podem isolar regiões de interesse (ROIs) de regiões de tecido normal por meio de esforços colaborativos com patologistas. Apesar desse potencial, ainda falta uma abordagem simplificada para experimentos proteômicos que englobem isolamento de ROI, preparação de amostras proteômicas e análise de MS. Neste protocolo, é apresentado um fluxo de trabalho integrado que combina macrodissecação de ROIs, preparação de amostras baseada em armadilhas em suspensão e análise de MS de alto rendimento. Por meio dessa abordagem, as ROIs dos tecidos FFPE dos pacientes, consistindo em neoplasias císticas serosas benignas (SCN) e neoplasias mucinosas papilares intraductais pré-cancerosas (IPMN) diagnosticadas por patologistas, foram macrodissecadas, coletadas e analisadas, resultando em alta cobertura de proteoma. Além disso, as diferenças moleculares entre as duas neoplasias císticas pancreáticas distintas foram identificadas com sucesso, demonstrando assim a aplicabilidade dessa abordagem para o avanço da pesquisa proteômica com tecidos FFPE.
Durante décadas, tecidos humanos excisados cirurgicamente foram arquivados como blocos fixados em formalina e embebidos em parafina (FFPE). Esses blocos de tecido preservam inicialmente a estrutura tridimensional (3D) embutida na parafina. Os tecidos são posteriormente fatiados com micrótomos, montados em lâminas e corados - comumente com hematoxilina e eosina (HE) ou imuno-histoquímica (IHQ) - para facilitar o diagnóstico histopatológico por patologistas experientes 1,2. Os tecidos FFPE oferecem vantagens distintas para armazenamento a longo prazo devido à reticulação de proteínas induzida pela formalina, que interrompe a atividade enzimática e proteolítica3. Por apoiarem a construção de conjuntos de amostras grandes e bem arquivados, os tecidos FFPE têm sido considerados uma pedra angular para a descoberta de biomarcadores em diversos campos, incluindo genômica 4,5,6,7.
No entanto, sua aplicação em proteômica baseada em cromatografia líquida-espectrometria de massa (LC-MS) tem historicamente apresentado desafios. Uma limitação importante é a reticulação de proteínas induzida por formalina, que interfere na digestão tríptica - uma etapa crítica na análise global do proteoma8. Além disso, a pequena quantidade de proteína recuperável das lâminas de tecido muitas vezes torna os métodos convencionais de preparação de amostras inadequados. Apesar desses desafios, os avanços demonstraram que as ligações cruzadas de proteínas podem ser revertidas por meio de tratamento prolongado em alta temperatura 9,10,11. Ao mesmo tempo, os métodos de preparação de amostras otimizados para amostras de proteína de baixa quantidade expandiram o uso de tecidos FFPE na pesquisa proteômica12 , 13 , 14 , 15 .
Uma vantagem significativa do uso de lâminas de tecido FFPE em proteômica reside em sua capacidade de permitir uma análise específica da região. As lâminas FFPE geralmente contêm lesões e tecido normal adjacente (ANT). Analisar todo o tecido indiscriminadamente corre o risco de confundir os resultados devido a assinaturas moleculares mistas. Em contraste, isolar e analisar regiões de interesse (ROIs) - lesões versus ANT - permite uma caracterização mais precisa das características moleculares específicas das regiões patológicas. Consequentemente, as abordagens baseadas em FFPE tornaram-se cada vez mais populares em estudos proteômicos 16,17,18,19,20. Apesar de sua aplicação crescente, um fluxo de trabalho simplificado que descreve todo o experimento proteômico passo a passo ainda permanece escasso. Em particular, um protocolo baseado em vídeo não foi publicado.
Neste estudo, foi estabelecido um fluxo de trabalho proteômico robusto baseado em LC-MS, adaptado para o perfil preciso de alterações moleculares em regiões específicas da lesão. Usando tecidos FFPE diagnosticados por dois patologistas, as ROIs de neoplasias císticas serosas benignas (SCN) e neoplasias mucinosas papilares intraductais pré-cancerosas (IPMN) foram macrodissecadas, coletadas e analisadas. O protocolo incorpora uma macrodissecação de ROIs, preparação de amostra baseada em armadilhas de suspensão otimizada para entradas mínimas de proteínas e análise de aquisição independente de dados (DIA)-MS de faixa estreita. Este método permitiu a identificação de mais de 9.000 proteínas de áreas teciduais de aproximadamente 1 cm², decifrando assinaturas proteômicas distintas associadas a SCN e IPMN.
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Este estudo foi revisado e aprovado pelo Conselho de Revisão Institucional do Hospital da Universidade Nacional de Seul (IRB No. 1904-114-1028). Todos os participantes assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido para participar do estudo. Informações detalhadas sobre todos os materiais utilizados neste protocolo são apresentadas na Tabela de Materiais.
1. Recuperação do antígeno tecidual de FFPE para a preparação da amostra da proteômica
NOTA: Certifique-se de que os bisturis e todos os materiais, como o tubo usado, sejam estéreis para evitar qualquer contaminação cruzada. Os protocolos deste estudo podem ser adaptados para qualquer tecido FFPE com pequenas modificações com base na configuração do laboratório.
2. Extração de proteína tecidual FFPE
3. Quantificação de proteínas do lisado tecidual FFPE
NOTA: A maioria das etapas do ensaio de ácido bicinconínico para quantificação de proteínas é baseada nas instruções do fabricante com pequenas modificações. Recomenda-se que os reagentes sejam preparados de acordo com as diretrizes do fabricante.
4. Precipitação de proteína com acetona
NOTA: Certifique-se de que um total de 100-300 μg de proteína seja usado para precipitação de acetona e digestão de proteínas baseada em aprisionamento de suspensão.
5. Digestão de proteínas baseada em armadilhas de suspensão
NOTA: O procedimento de digestão de proteínas baseado em filtro de retenção de suspensão foi adaptado das instruções do fabricante com pequenas modificações.
6. Quantificação de peptídeos
NOTA: A maioria das etapas do ensaio quantitativo de peptídeo colorimétrico é adaptada das instruções do fabricante com pequenas modificações. Recomenda-se que os reagentes sejam preparados de acordo com as diretrizes do fabricante.
7. Análise de cromatografia líquida-espectrometria de massa
8. Análise de dados para pesquisa proteômica
NOTA: Para pesquisa proteômica de dados brutos de MS, ferramentas de código aberto foram usadas para converter o formato de dados LC-MS e realizar pesquisa de proteoma (consulte a Tabela de Materiais). Os parâmetros utilizados para a análise dos dados são detalhados no Arquivo Suplementar 2. Para obter instruções básicas de uso de ferramentas de software livre, consulte o link incluído na Tabela de Materiais.
9. Análise estatística
NOTA: Para análise estatística para identificar proteínas diferencialmente expressas, uma ferramenta de código aberto foi usada para realizar a análise univariada (por exemplo, teste t de Student; consulte a Tabela de Materiais). Recomenda-se consultar as instruções básicas de uso da ferramenta de código aberto por meio do link fornecido na Tabela de Materiais.
10. Análise de bioinformática
NOTA: Uma ferramenta comercial de bioinformática foi usada para análise de super-representação (por exemplo, análise da via Ingenuity, consulte a Tabela de Materiais). Antes de usar esta ferramenta, é recomendável consultar as instruções do fabricante.
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A preparação de amostras proteômicas baseadas em filtro de aprisionamento de suspensão estabelecida, combinada com quantificação sem marcação usando aquisição independente de dados de disparo único, foi aplicada a tecidos FFPE císticos pancreáticos (Figura 1). O isolamento preciso da ROI durante o processamento do tecido FFPE foi obtido em diferentes tecidos císticos pancreáticos FFPE (Figura 2A), resultando na aq...
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Este protocolo descreve um método proteômico rápido e eficiente que utiliza ROIs isolados de seções de tecido FFPE montadas em lâminas de vidro para diagnóstico patológico. Quando a intervenção cirúrgica é vantajosa, as neoplasias sólidas, como cânceres e cistos, são ressecadas cirurgicamente e preservadas para avaliação patológica. Para armazenamento de longo prazo, os tecidos são fixados em formalina e embebidos em parafina (FFPE). Os blocos de tecido FFPE são entã...
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Os autores não têm conflito de interesse a declarar
Todas as figuras neste artigo foram criadas com BioRender (http://www.biorender.com). Este trabalho foi apoiado por uma bolsa da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia (NRF) (Grant No. RS-2023-00253403 e 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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