Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Протеомная дисрегуляция играет важную роль в распространении диффузно инфильтрирующих глиом, но несколько соответствующих белков остаются неидентифицированными. Цифровая пространственная обработка (DSP) предлагает эффективный, высокопроизводительный подход для характеристики дифференциальной экспрессии белков-кандидатов, которые могут способствовать инвазии и миграции инфильтративных глиом.
Диффузно инфильтрирующие глиомы связаны с высокой заболеваемостью и смертностью из-за инфильтративного характера распространения опухоли. Они представляют собой морфологически сложные опухоли с высокой степенью протеомной изменчивости как в самой опухоли, так и в ее гетерогенном микроокружении. Злокачественный потенциал этих опухолей усиливается дисрегуляцией белков, участвующих в нескольких ключевых путях, включая процессы, которые поддерживают клеточную стабильность и сохраняют структурную целостность микросреды. Хотя было проведено множество объемных и одноклеточных анализов глиомы, существует относительная нехватка пространственной стратификации этих протеомных данных. Понимание различий в пространственном распределении опухолевых факторов и популяций иммунных клеток между внутренней опухолью, инвазивным краем и микроокружением дает ценную информацию о механизмах, лежащих в основе пролиферации и распространения опухоли. Цифровое пространственное профилирование (DSP) представляет собой мощную технологию, которая может стать основой для этих важных многослойных анализов.
DSP - это метод, который эффективно количественно определяет экспрессию белка в заданных пользователем пространственных областях в образце ткани. DSP идеально подходит для изучения дифференциальной экспрессии нескольких белков внутри и между регионами различия, обеспечивая несколько уровней количественного и качественного анализа. Протокол DSP является систематическим и удобным для пользователя, что позволяет проводить индивидуальный пространственный анализ протеомных данных. В этом эксперименте тканевые микрочипы строятся из архивных биопсий ядра глиобластомы. Затем выбирается панель антител, нацеленных на интересующие белки в образце. Антитела, которые предварительно конъюгируются с Олигонуклеотидами УФ-фоторасщепления ДНК, затем инкубируются с образцом ткани в течение ночи. При флуоресцентной микроскопии визуализации антител с образцами определяются области интереса (ROI), в пределах которых можно количественно оценить экспрессию белка. Затем ультрафиолетовый свет направляется на каждый ROI, расщепляя ДНК олигонуклеотидов. Олигонуклеотиды микроаспирируются и подсчитываются в пределах каждого ROI, количественно оценивая соответствующий белок на пространственной основе.
Диффузно инфильтрирующие глиомы являются наиболее распространенным типом злокачественной опухоли головного мозга у взрослых и неизменно летальны. Склонность клеток глиомы к обширной миграции в мозге является серьезной терапевтической проблемой. Механизм, с помощью которого они распространяются, включает в себя направленную миграцию и неконтролируемое вторжение. Было показано, что инвазивные клетки глиомы демонстрируют тропизм и миграцию вдоль трактов белого вещества1, причем недавние исследования предполагают демиелинизацию этих путей в качестве активного протуморигенного признака2. Инвазия опосредована эпителиально-мезенхимальным переходом, при котором клетки глиомы приобретают мезенхимальные свойства за счет снижения экспрессии генов, кодирующих белки внеклеточного матрикса и молекул клеточной адгезии, усиливая миграцию и облегчая распространение через микроокружение опухоли 3,4,5.
На молекулярном уровне было продемонстрировано нарушение работы нескольких белков, которые придают клеточную стабильность и взаимодействие с иммуногенными компонентами6. Инфильтративные глиомы, как известно, подвергаются подавлению белков с антиапоптотическими (например, PTEN) свойствами7. Они также сверхэкспрессируют белки, которые способствуют уклонению иммунного ответа хозяина (например, PD1 / PDL1)8. Дисрегуляция этих сложных путей усиливает опухолегенность и повышает злокачественный потенциал.
В образцах инвазивной глиомы цель состояла в том, чтобы оценить дифференциальную экспрессию белков, имеющих ключевое значение для роста, выживания и пролиферации клеток, а также для структурной целостности микросреды между инвазивными и неинвазивными компонентами. Кроме того, мы стремились изучить дифференциальную регуляцию белков с активной иммуногенной ролью, предлагая понимание механизма, с помощью которого скомпрометированная иммунная защита хозяина может усиливать пролиферативный и инвазивный потенциал глиом. Это особенно актуально, учитывая недавнюю широту исследований, демонстрирующих, как иммунные маркеры и драйверы дисрегуляции злокачественных новообразований могут служить мишенями иммунотерапии. Определение жизнеспособных терапевтических мишеней среди многих белков, участвующих в иммунонадзоре и реактивности, требует высокочувствительного и комплексного подхода.
Учитывая широкий спектр белков-кандидатов, которые могут быть изучены, мы искали метод, похожий на иммуногистохимию, но с повышенной эффективностью обработки данных. В области биологии рака DSP стала мощной технологией с важными преимуществами по сравнению с альтернативными инструментами для протеомного анализа и количественной оценки. Отличительной чертой DSP является его высокопроизводительная мультиплексирующая способность, позволяющая одновременно изучать несколько различных белков в образце, отмечая важное отличие от стандартных, но низкоплексных технологий, таких как иммуногистохимия (IHC)9,10. Мультиплексная особенность DSP не ставит под угрозу его точность как количественного и аналитического инструмента, как показали исследования, сравнивающие DSP с IHC. При использовании для протеомной количественной оценки образцов немелкоклеточного рака легкого, например, было показано, что DSP имеет результаты, аналогичные IHC11. Кроме того, DSP предлагает настраиваемую региональную спецификацию, в которой пользователи могут вручную определять области, в которых выполняется протеомный анализ. Это представляет собой преимущество перед методами мультиплексирования всего сечения10,12. Таким образом, в одном раунде обработки DSP предлагает несколько уровней анализа, исследуя несколько белковых мишеней в нескольких областях, представляющих интерес.
DSP имеет применение в нескольких различных патологических условиях. DSP особенно выгоден в онкологическом анализе, так как пространственная изменчивость может коррелировать с клеточной трансформацией и дифференциальной экспрессией белка. Например, DSP был использован для сравнения протеомного профиля рака молочной железы с соседним микроокружением опухоли. Это имеет важные последствия для понимания естественной истории этой опухоли и ее прогрессирования, а также потенциального ответа на лечение13. Дополнительные контексты, иллюстрирующие универсальность DSP, включают пространственную количественную оценку разнообразия белков при раке предстательной железы14, связь экспрессии маркера иммунных клеток с прогрессированием заболевания при плоскоклеточном раке головы и шеи15 и демонстрацию эпителиально-мезенхимального градиента экспрессии белка, отличающего метастатический рак яичников от первичного чистоклеточного рака яичников16 . Реализуя DSP, мы характеризуем пространственную топографию белков, которые могут влиять на опухолевыйгенез и инвазию глиом.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Протокол, изложенный ниже, соответствует руководящим принципам Комитета по этике исследований человека Дартмута-Хичкока. Информированное согласие было получено от пациентов, чьи образцы тканей были включены в это исследование. В разделе Таблица материалов приведены подробные сведения обо всех материалах, реагентах, оборудовании и программном обеспечении, используемых в этом протоколе.
1. Подготовка слайдов17
2. Полуавтоматическая подготовка системы IHC и настройка программного обеспечения (для загрузки и запуска слайдов)17
3. Инкубация антител и окрашивание ядер17
4. Флуоресцентная визуализация, идентификация ROI и УФ-фоторасщепление на приборе DSP17
5. Считывание белка17
6. Анализ данных17
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
На рисунке 4 показаны репрезентативные результаты эксперимента DSP, проведенного на образцах глиобластомы. Представлена тепловая карта, иллюстрирующая один из методов визуального сбора данных с помощью программного обеспечения DSP. Строки представляют белковые мишени, ?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Учитывая разнообразие белков, которые потенциально могут влиять на агрессивность глиом, и представление о том, что некоторые из этих белков остаются неоткрытыми, высокопроизводительный метод количественной оценки белка является идеальным технологическим подходом. Кроме того, учитыв...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
У авторов нет конфликта интересов для раскрытия.
Авторы признают поддержку Лаборатории клинической геномики и передовых технологий в отделе патологии и лабораторной медицины системы здравоохранения Дартмута Хичкока. Авторы также признают общий ресурс патологии в Дартмутском онкологическом центре с грантом поддержки онкологического центра NCI 5P30 CA023108-37.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
BOND Research Detection System | Leica Biosystems, Wetzlar, Germany | DS9455 | Open detection system containing open containers in a reagent tray |
BOND Wash | Leica Biosystems, Wetzlar, Germany | AR950 | 10X concentrated buffer solution for washing fixed tissue |
Buffer W | NanoString, Seattle, WA | contact company | Blocking reagent |
Cy3 conjugation kit | Abcam, Cambridge, UK | AB188287 | Cy3 fluorescent antibody conjugation kit |
GeoMx Digital Spatial Profiler (DSP) | NanoString, Seattle, WA | contact company | System for imaging and characterizing protein and RNA targets |
GeoMx DSP Instrument BufferKit | NanoString, Seattle, WA | 100471 | Buffer kit for GeoMX DSP (including buffers for sample processing and preparation) |
GeoMx Hyb Code Pack_Protein | NanoString, Seattle, WA | 121300401 | Controls for running GeoMX DSP experiemtns |
GeoMx Immune Cell Panel (Imm Cell Pro_Hs) | NanoString, Seattle, WA | 121300101 | Protein module with targets for human immune cells and immuno-oncologic targets |
GeoMx Pan-Tumor Panel (Pan-Tumor_Hs) | NanoString, Seattle, WA | 121300105 | Protein module with targets for multiple human tumor types and for markers of epithelial-mesenchymal transition |
GeoMx Protein Slide Prep FFPE | NanoString, Seattle, WA | 121300308 | Sample preparation reagents for GeoMX DSP protein analysis |
LEICA Bond RX | Leica Biosystems, Wetzlar, Germany | contact company | Fully automated IHC stainer |
Master Kit--12 reactions | NanoString, Seattle, WA | 100052 | Materials and reagents for use with the nCounter Analysis system |
nCounter Analysis System | NanoString, Seattle, WA | contact company | Automated system for multiplex target expression quantification (to be used with GeoMx DSP) |
TMA Master II | 3DHistech Ltd., Budapest, Hungary | To create the tissue microarray block |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены