Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu çalışmada, bitkilerden DESI-MSI örnekleri hazırlamak için bir dizi yöntem sunulmuş ve DESI montaj kurulumu, MSI veri toplama ve işleme prosedürü ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Bu protokol, bitkilerde uzamsal metabolom bilgisi elde etmek için çeşitli koşullarda uygulanabilir.
Geleneksel Çin tıbbının tıbbi kullanımı esas olarak ikincil metabolitlerinden kaynaklanmaktadır. Bu metabolitlerin dağılımının görselleştirilmesi, bitki biliminde çok önemli bir konu haline gelmiştir. Kütle spektrometresi görüntüleme, büyük miktarda veri çıkarabilir ve doku dilimlerini analiz ederek bunlar hakkında mekansal dağılım bilgileri sağlayabilir. Yüksek verim ve daha yüksek doğruluk avantajıyla, desorpsiyon elektrosprey iyonizasyon kütle spektrometrisi görüntüleme (DESI-MSI) genellikle biyolojik araştırmalarda ve geleneksel Çin tıbbı çalışmalarında kullanılır. Bununla birlikte, bu araştırmada kullanılan prosedürler karmaşıktır ve uygun değildir. Bu çalışmada, kesitleme ve DESI görüntüleme prosedürlerini optimize ettik ve geleneksel Çin ilaçlarına özel olarak odaklanarak metabolitlerin dağılımını tanımlamak ve bu bileşikleri bitki dokularında kategorize etmek için daha uygun maliyetli bir yöntem geliştirdik. Çalışma, DESI'nin metabolit analizinde ve geleneksel Çin tıbbı / etnik tıbbının araştırmayla ilgili teknolojiler için standardizasyonunda kullanılmasını teşvik edecektir.
Metabolit dağılımının görselleştirilmesi, bitki biliminde, özellikle geleneksel Çin tıbbında, bitki içindeki spesifik metabolitlerin oluşum sürecini ortaya çıkardığı için çok önemli bir konu haline gelmiştir. Geleneksel Çin tıbbına (TCM) atıfta bulunarak, aktif bileşenler hakkında bilgi sağlar ve farmasötik uygulamalarda bitki parçalarının uygulanmasına rehberlik eder. Normalde, metabolitlerin görselleştirilmesi in situ hibridizasyon, floresan mikroskobu veya immünohistokimya ile sağlanır, ancak bu deneylerle tespit edilen bileşiklerin sayısı sınırlı kimyasal bilgi iletir. Doku boyama ile birlikte, kütle spektrometrisi görüntüleme (MSI), mikron düzeyinde1'de doku dilimlerini tarayarak ve analiz ederek büyük miktarda veri sağlayabilir ve bileşiklerin uzamsal dağılım bilgilerini sağlayabilir. MSI, numune yüzeyinden desorpsiyon ve iyonizasyon için analitler kullanır, ardından ortaya çıkan buhar fazı iyonlarının kütle analizi ve bilgiyi entegre etmek ve belirli bir iyon bolluğunu kaydeden iki boyutlu bir görüntü çizmek için görüntüleme yazılımının uygulanması takip eder. Bu teknoloji, ilaçların karakteristik dağılımını ve bunların indüklediği metabolitleri hedef doku ve organlarda tespit ederek hem eksojen hem de endojen molekülleri belirleyebilir 2,3,4,5.
Son yıllarda çeşitli görüntüleme MS modaliteleri geliştirilmiştir; bunların arasında en belirgin olanları desorpsiyon elektrosprey iyonizasyon bazlı MSI (DESI-MSI), matris yardımlı lazer desorpsiyon/iyonizasyon (MALDI) ve ikincil iyon kütle spektrometrisidir (SIMS)6. DESI-MSI, atmosferik çalışması, yüksek verimi ve daha yüksek doğruluğu nedeniyle biyolojik araştırmalarda sıklıkla kullanılır7. MALDI, gentamisin için potansiyel bir nefrotoksik biyobelirteç olarak bir transtiretin fragmanını tanımlamak ve farelerin beyinlerinde 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridin yönetiminden sonra nörotoksik metabolit 1-metil-4-fenilpiridinyumun dağılımını analiz etmek için uygulanmıştır 8,9. MALDI ve DESI, dozlanmış tavşanların böbreğinde ilaca bağlı kristal benzeri yapıların bileşimini belirlemek için kullanılmıştır; Bu yapılar esas olarak ilacın10'unun demetilasyonu ve / veya oksidasyonu nedeniyle oluşan metabolitlerden oluşur. Ek olarak, MSI, hedef organlarda ilaç toksisitesinin metabolik dağılımının lokalizasyonunda uygulanmaktadır. Bununla birlikte, bitki dokusundaki hücreler değişir ve hayvanlardan farklıdır ve özel bölümleme prosedürleri gerektirir.
Bitkilerde, MALDI görüntüleme kullanılarak, şimdiye kadar, buğday (Triticum aestivum) sapı, soya fasulyesi (Glycine max), pirinç (Oryza sativa) tohumları, Arabidopsis thaliana çiçekleri ve kökleri ile arpa (Hordeum vulgare) tohumlarındaki farklı bileşiklerin dağılımı analiz edilmiştir 11,12,13,14,15,16,17,18 . Son zamanlarda yapılan çalışmalar, DESI-MSI'nin doğal ilaçların ve ürünlerin metabolit analizinde, özellikle Ginkgo biloba, Fuzi ve Artemisia annua L 19,20,21 gibi TCM'lerde ortaya çıktığını bildirmiştir. Bu çalışmalarda, bitki materyali örneklerinin hazırlanması için protokoller farklıdır ve bazıları dondurucu bir mikrotom gibi daha karmaşık ekipmanlar gerektirir. DESI-MSI, tespit edilen numunenin yüzey düzgünlüğü için katı gereksinimlere sahiptir. Bir hayvanın organını veya dokusunu analiz ederken, numune genellikle kriyo-kesit22 ile yapılır. Bununla birlikte, kriyo-kesitleme prosedürü karmaşık ve daha pahalıdır ve yaygın olarak kullanılan yapışkan optimal kesme sıcaklığı (OCT) yöntemi, görüntüleme sırasında güçlü bir sinyale sahiptir. Ek olarak, TCM'nin tıbbi dokuları değişir; Örneğin, Çince'de Danshen olarak bilinen Salvia miltiorrhiza'nın kökü tıbbi olarak kullanılırken, Zisu'da (Perilla frutescens) yaprak23,24 kullanılır. Bu nedenle, TCM için metabolit analizinde DESI kullanımını teşvik etmek için numune hazırlama prosedürlerinin iyileştirilmesi gerekmektedir.
Çok yıllık bir bitki ve yaygın olarak kullanılan bir TCM olarak, S. miltiorrhiza başlangıçta en eski tıp monografisinde, Shennong'un Materia Medica'nın Klasiği'nde (Çince'de Shennong Bencao Jing olarak bilinir) kaydedildi. Bu çalışmada, kesitleme ve DESI görüntüleme prosedürlerini optimize ettik ve S. miltiorrhiza'nın dokularındaki bileşiklerin dağılımını tanımlamak ve kategorize etmek için daha uygun maliyetli bir yöntem geliştirdik. Bu yöntem aynı zamanda kuru dokularla ilişkili dezavantajların üstesinden gelebilir - genellikle azot darbesi altında kolayca kırılırlar - ve TCM'nin gelişimini teşvik eder. Çalışma, araştırma ile ilgili teknolojiler için TCM / etnik tıbbın standardizasyonunu teşvik edecektir.
1. Numune hazırlama
2. Desorpsiyon elektrosprey iyonizasyon (DESI) ünitesinin montajı
3. DESI-MS görüntü alımı
4. DESI-MSI verilerinin işlenmesi ve görselleştirilmesi
Bu protokol, bitki örneklerinde bileşiklerin tanımlanmasına ve dağıtılmasına yol açabilir. Belirli bir m / z'nin MS görüntüsünde, her bir pikselin rengi, m / z'nin göreceli yoğunluğunu temsil eder, böylece numune boyunca metabolit iyonunun doğal dağılımı ve bolluğu ile ilişkilendirilebilir. Kimyasalın toplama pozisyonundaki bolluğu ne kadar yüksek olursa, renk o kadar parlak olur. Resimdeki çubuk (Şekil 4A-D) renklerin gradyanın...
MS teknolojisinin ortaya çıkışı, son yıllarda moleküler düzeyde doğal ürün araştırmalarında yeni bir bakış açısı açmıştır24. MS cihazı, yüksek hassasiyeti ve yüksek verimi ile, eser konsantrasyonda bile doğal ürünlerdeki metabolitlerin hedefli ve hedefsiz analizini sağlar25. Bu nedenle, MS şu anda geleneksel Çin tıbbı (TCM) kimyası alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. TCM'nin kimyasal bileşimi üzerine yapılan nitel ve nicel ara?...
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma, Sichuan eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı (No. 2022NSFSC0171) ve TCM Chengdu Üniversitesi Xinglin Yetenek Programı (No. 030058042) tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2-Propanol | Fisher | CAS:67-63-0 | HPLC grade |
Acetonitrile | Sigma-aldrich | Number-75-05-8 | LC-MS grade |
Adhesion Microscope slides | Citotest scientific | 80312-3161 | Microscope glass slides can adhere to the sample |
Air cooled dry vacuum pump | EYELA | FDU-2110 | Air-vaccum equipment at -80°C |
Formic Acid | ACS | F1089 | 64-18-6 | LC-MS grade |
LE (Leucine Enkephalin) | Waters | 186006013-1 | LC-MS grade |
Methanol | Sigma-aldrich | Number-67-56-1 | LC-MS grade |
Parafilm | Bemis Company | sc-200288 | Laboratory Sealing Film |
Paraformaldehyde | Sigma-aldrich | V900894 | Reagent grade |
Q-Tof Mass Spectrometer with DESI source | Waters | Synapt XS |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır