Name: sample preparation for probe electrospray ionization mass spectrometry
Uploaded: 2020-02-19T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Sample Preparation for Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry at JoVE.com

Nous remercions Ayumi Iizuka d’avoir exploité le PESI-MS et Kazuko Sawa-nobori pour son aide au secrétariat. Nous remercions Bronwen Gardner, Ph.D., d’Edanz Group (www.edanzediting.com/ac) d’avoir édité une ébauche de ce manuscrit.

Le comité institutionnel pour les soins aux animaux de l’Université de Yamanashi a approuvé tous les protocoles et l’utilisation d’animaux expérimentaux énoncés dans les présentes. L’utilisation d’échantillons humains a été approuvée par le comité d’éthique institutionnelle de l’Université de Yamanashi.
1. Préparation des tissus solides
REMARQUE : Les échantillons doivent être conservés sur la glace après leur retrait du corps animal o...

<ol>
	<li>Fenn, J. B., Mann, M., Meng, C. K., Wong, S. F., Whitehouse, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospray+ionization+for+mass+spectrometry+of+large+biomolecules.">Electrospray ionization for mass spectrometry of large biomolecules.</a> Science. 246, 64-71 (1989).</li><li>Karas, M., Bachman, D., Bahr, U., Hillenkamp, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matrix-Assisted+Ultraviolet+Laser+Desorption+of+Non-Volatile+Compounds.">Matrix-Assisted Ultraviolet Laser Desorption of Non-Volatile Compounds.</a> International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes. 78, 53-68 (1987).</li><li>Tanaka, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+and+polymer+analyses+up+to+m/z+100000+by+laser+ionization+time-of+flight+mass+spectrometry.">Protein and polymer analyses up to m/z 100000 by laser ionization time-of flight mass spectrometry.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2, 151-153 (1988).</li><li>Hiraoka, K., Nishidate, K., Mori, K., Asakawa, D., Suzuki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+probe+electrospray+using+a+solid+needle.">Development of probe electrospray using a solid needle.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 21, 3139-3144 (2007).</li><li>Yoshimura, K., Chen, L. C., Yu, Z., Hiraoka, K., Takeda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real+time+analysis+of+living+animals+by+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Real time analysis of living animals by electrospray ionization mass spectrometry.</a> Analytical Biochemistry. 417, 195-201 (2011).</li><li>Balog, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraoperative+tissue+identification+using+rapid+evaporative+ionization+mass+spectrometry.">Intraoperative tissue identification using rapid evaporative ionization mass spectrometry.</a> Science Translational Medicine. 5, 194ra93 (2013).</li><li>Boughton, B. A., Hamilton, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+metabolite+profiling+by+matrix-assisted+laser+desorption+ionization+mass+spectrometry+imaging.">Spatial metabolite profiling by matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry imaging.</a> Advances in Experimental Medicine and Biology. 965, 291-321 (2017).</li><li>Shimma, S., Sugiura, Y., Hayasaka, T., Hoshikawa, Y., Noda, T., Setou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MALDI-based+imaging+mass+spectrometry+revealed+abnormal+distribution+of+phospholipids+in+colon+cancer+liver+metastasis.">MALDI-based imaging mass spectrometry revealed abnormal distribution of phospholipids in colon cancer liver metastasis.</a> Journal of Chromatography. B, Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences. 855, 98-103 (2017).</li><li>Sugiyama, E., Setou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+brain+gangliosides+using+MALDI+imaging+mass+spectrometry.">Visualization of brain gangliosides using MALDI imaging mass spectrometry.</a> Methods in Molecular Biology. 1804, 223-229 (2018).</li><li>Zhang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nondestructive+tissue+analysis+for+ex+vivo+and+in+vivo+cancer+diagnosis+using+a+handheld+mass+spectrometry+system.">Nondestructive tissue analysis for ex vivo and in vivo cancer diagnosis using a handheld mass spectrometry system.</a> Science Translational Medicine. 9, 406 (2017).</li><li>Pirro, V., Jarmusch, A. K., Vincenti, M., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+drug+analysis+from+oral+fluid+using+swab+touch+spray+mass+spectrometry.">Direct drug analysis from oral fluid using swab touch spray mass spectrometry.</a> Analytica Chimca Acta. 861, 47-54 (2015).</li><li>Chen, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+probe+electrospray+generated+from+a+solid+needle.">Characterization of probe electrospray generated from a solid needle.</a> Journal of Physical Chemistry. B. 112, 11164-11170 (2008).</li><li>Mandal, M. K., Chen, L. C., Hiraoka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequential+and+exhaustive+ionization+of+analytes+with+different+surface+activity+by+probe+electrospray+ionization.">Sequential and exhaustive ionization of analytes with different surface activity by probe electrospray ionization.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 22, 1493-1500 (2011).</li><li>Yoshimura, K., Chen, C. L., Asakawa, D., Hiraoka, K., Takeda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+properties+of+the+probe+electrospray+ionization+(PESI)+needle+applied+to+the+biological+samples.">Physical properties of the probe electrospray ionization (PESI) needle applied to the biological samples.</a> Journal of Mass Spectrometry. 44, 978-985 (2009).</li><li>Yoshimura, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+renal+cell+carcinoma+as+a+first+step+for+mass+spectrometry-based+diagnostics.">Analysis of renal cell carcinoma as a first step for mass spectrometry-based diagnostics.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 23, 1741-1749 (2012).</li><li>Ashizawa, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+mass+spectra+database+and+diagnosis+algorithm+for+head+and+neck+squamous+cell+carcinoma.">Construction of mass spectra database and diagnosis algorithm for head and neck squamous cell carcinoma.</a> Oral Oncology. 75, 111-119 (2017).</li><li>Johno, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+potential+new+biomarkers+of+atherosclerosis+by+probe+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Detection of potential new biomarkers of atherosclerosis by probe electrospray ionization mass spectrometry.</a> Metabolomics. 14, 38 (2018).</li><li>Zaitsu, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intact+endogenous+metabolite+analysis+of+mice+liver+by+probe+electrospray+ionization/triple+quadrupole+tandem+mass+spectrometry+and+its+preliminary+application+to+in+vivo+real-time+analysis.">Intact endogenous metabolite analysis of mice liver by probe electrospray ionization/triple quadrupole tandem mass spectrometry and its preliminary application to in vivo real-time analysis.</a> Analytical Chemistry. 88, 3556-3561 (2016).</li><li>Yoshimura, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real+time+diagnosis+of+chemically+induced+hepatocellular+carcinoma+using+a+novel+mass+spectrometry-based+technique.">Real time diagnosis of chemically induced hepatocellular carcinoma using a novel mass spectrometry-based technique.</a> Analytical Biochemistry. 441, 32-37 (2013).</li><li>Nakagawa, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+metabolic+reprogramming+in+hepatocellular+carcinoma.">Lipid metabolic reprogramming in hepatocellular carcinoma.</a> Cancers. 10, 447-461 (2018).</li><li>Mandal, M. K., Chen, L. C., Hashimoto, Y., Yu, Z., Hiraoka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+biomolecules+from+solutions+with+high+concentration+of+salts+using+probe+electrospray+and+nano-electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Detection of biomolecules from solutions with high concentration of salts using probe electrospray and nano-electrospray ionization mass spectrometry.</a> Analytical Methods. 2, 1905-1912 (2010).</li><li>Yoshimura, K., Chen, L. C., Johno, H., Nakajima, M., Hiraoka, K., Takeda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+non-proximate+probe+electrospray+ionization+for+real-time+analysis+of+living+animal.">Development of non-proximate probe electrospray ionization for real-time analysis of living animal.</a> Mass Spectrometry. 3, S0048 (2014).</li><li>Chen, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ambient+imaging+mass+spectrometry+by+electrospray+ionization+using+solid+needle+as+sampling+probe.">Ambient imaging mass spectrometry by electrospray ionization using solid needle as sampling probe.</a> Journal of Mass Spectrometry. 44, 1469-1477 (2009).</li><li>Yoshimura, K., Chen, C. L., Asakawa, D., Hiraoka, K., Takeda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+properties+of+the+probe+electrospray+ionization+(PESI)+needle+applied+to+the+biological+samples.">Physical properties of the probe electrospray ionization (PESI) needle applied to the biological samples.</a> Journal of Mass Spectrometry. 44, 978-985 (2009).</li><li>Takeda, S., Yoshimura, K., Hiraoka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Innovations+in+analytical+oncology+-+Status+quo+of+mass+spectrometry-based+diagnostics+for+malignant+tumor.">Innovations in analytical oncology - Status quo of mass spectrometry-based diagnostics for malignant tumor.</a> Journal of Analytical Oncology. 1, 74-80 (2012).</li><li>Hiraoka, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Component+profiling+in+agricultural+applications+using+an+adjustable+acupuncture+needle+for+sheath-flow+probe+electrospray+ionization/mass+spectrometry.">Component profiling in agricultural applications using an adjustable acupuncture needle for sheath-flow probe electrospray ionization/mass spectrometry.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 67, 3275-3283 (2019).</li></ol>

Bien que PESI soit un dérivé de l’ESI pour la spectrométrie de masse4, il est plus avantageux pour la surveillance de la métabolomique en temps réel, ainsi que pour l’analyse des réactions biochimiques sans effectuer de prétraitements complexes ou longs5,14,15,17. Il s’agit d’une technique de spectrométrie de masse facile et instantanée qui peut être ap...

La spectrométrie de masse (MS) est une réalisation technologique du réductionnisme; il réduit l’objet de l’analyse à une unité qui peut être interprétée sur la base d’espèces moléculaires ou de cascades. Il s’agit donc d’une méthode représentative de chimie analytique. Il est composé de quatre processus : l’ionisation, l’analyse, la détection et l’acquisition spectrale. Parce que l’ionisation de la molécule est le premier processus de spectrométrie de masse, elle limite généralement la forme des analytes à traiter. La plupart des procédures d’ionisation exigent la destruction de la structure, de la morphologie et des processus biologiques en temps réel des échantillons organiques. Par exemple, l’ionisation par électrospray (ESI) MS exige que les échantillons soient dans un état liquide pour une ionisation efficace1. Les échantillons doivent donc passer par une préparation biochimique complexe, qui modifie la composition des molécules. Alternativement, tandis que l’ionisation de desorption laser matricielle-assistée (MALDI) MS peut reconstruire des cartes moléculaires du tissu sectionné mince2,3, son efficacité d’ionisation est trop basse pour détecter toutes les molécules dans les échantillons, et il est particulièrement pauvre en analysant des acides gras. Compte tenu de ces limitations, l’ionisation de l’électrospray de sonde (PESI)4 peut être employée pour observer les changements en temps réel dans les systèmes biologiques in situ sans détruire l’intégrité structurale5,alors que l’organisme biologique observé est techniquement dans un état vivant. Une aiguille très fine est utilisée dans ce cas qui sert simultanément de cueilleur d’échantillons et d’émetteur d’ions. Cela signifie que les séquences complexes de prétraitement de l’échantillon peuvent être contournées pour obtenir des spectres de masse qui reflètent les composants moléculaires du système vivant in situ.
Il existe plusieurs autres méthodes d’ionisation qui rivalisent avec PESI-MS. L’un est la spectrométrie de masse d’ionisation par évaporation rapide (REIMS)6. Cette technique fonctionne bien pendant la chirurgie car elle est assemblée avec un couteau électrique et recueille le panache d’ion généré pendant l’incision. Bien que REIMS soit très utile pour la chirurgie, il s’agit essentiellement d’une méthode destructrice qui nécessite l’ablation électrique du tissu. Par conséquent, il n’est pas utile pour l’analyse détaillée des cellules et des tissus dans un échantillon de préparatif ou dans des analyses de laboratoire. En outre, parce qu’il recueille une grande quantité de panache contenant des débris de tissu, il nécessite un entretien prolongé des dispositifs après chaque utilisation, limitant ainsi l’utilisation de cette machine à des procédures chirurgicales spéciales. Une méthode similaire, appelée spectrométrie de masse d’ionisation de desorption au laser (LDI-MS)7, est une autre technique qui est non invasive et utile pour l’analyse de surface. Parce que cette technique est bonne à la numérisation de la surface d’un spécimen, il réalise une analyse bidimensionnelle complète comme la spectrométrie de masse d’imagerie MALDI8,9. Cependant, comme le LDI-MS ne s’applique qu’à l’analyse de surface, PESI-MS est avantageux pour analyser les échantillons, par exemple, dans le tissu. Une autre technique, le MasSpec Pen10, a été rapporté pour atteindre une grande spécificité et sensibilité dans le diagnostic du cancer de la thyroïde, mais le diamètre de la sonde est de l’ordre de mm et il est spécifique pour l’analyse de surface, ce qui signifie qu’il ne peut pas détecter de petites nodules de cancer ou des lésions profondément localisées. De plus, comme cette méthode utilise un canal d’écoulement microcapillaire encastré dans le stylo de la sonde, la contamination croisée doit être prise en considération, semblable à l’IDL-MS. D’autres techniques existent qui ont été appliquées aux milieux cliniques, tels que la sonde de flux et l’écouvillon de forme d’ionisation11,mais elles ne sont pas répandues.
PESI est une miniaturisation extrême de l’ESI, dans laquelle le capillaire du nano-électrospray converge vers une aiguille solide avec un rayon de courbure de pointe de plusieurs centaines de nm. L’ionisation a lieu dans la zone extrêmement restreinte de la pointe de l’aiguille en formant un cône Taylor, sur lequel les échantillons restent jusqu’à ce que l’ionisation de tout le liquide sur la pointe est terminée12. Si l’analyte reste sur la pointe de l’aiguille métallique, la charge excédentaire est générée en permanence à l’interface entre l’aiguille métallique et les analytes. Par conséquent, l’ionisation séquentielle des molécules se produit en fonction de leur activité de surface. Cette propriété fait de la pointe de l’aiguille une sorte de chromatogramme, séparant les analytes en fonction de leur activité de surface. Plus techniquement, les molécules avec l’activité de surface plus forte viennent à la surface du cône de Taylor et sont ionisées plus tôt que ceux avec l’activité de surface plus faible, qui adhèrent à la surface de l’aiguille jusqu’à la fin du processus d’ionisation. Ainsi, l’ionisation complète de toutes les molécules captées par l’aiguille est atteint13. En outre, parce que cette technique n’implique pas l’ajout de solvant superflu à l’échantillon, plusieurs centaines de femtolitres sont suffisants pour obtenir des spectres de masse assez forts pour une analyse plus approfondie14. Ces propriétés sont avantageuses pour l’analyse d’échantillons biologiques intacts. Cependant, un inconvénient majeur de PESI-MS réside dans la discontinuité dans l’ionisation en raison du mouvement de réciprocité de l’aiguille le long de l’axe vertical, semblable à une machine à scier. L’ionisation n’a lieu que lorsque la pointe de la sonde atteint le point le plus élevé lorsque la hauteur de l’ion orifice est alignée sur l’axe horizontal. L’ionisation cesse pendant que l’aiguille ramasse des échantillons, de sorte que la stabilité de l’ionisation n’est pas égale à celle de l’ESI classique. Par conséquent, PESI-MS n’est pas une méthode idéale pour la protéomique.
À ce jour, PESI-MS a été appliqué principalement à l’analyse des systèmes biologiques, couvrant un large éventail de domaines allant de la recherche fondamentale aux milieux cliniques. Par exemple, l’analyse directe des tissus humains préparés pendant la chirurgie a pu révéler l’accumulation de triacylglycérol dans le carcinome rénal15 et le carcinome squamous pharyngé16. Cette méthode peut également mesurer des échantillons liquides, tels que le sang, pour se concentrer sur le profil lipidique. Par exemple, certaines molécules ont été délimitées lors de changements alimentaires chez les lapins; il a été rapporté que certaines de ces molécules ont diminué aux stades très tôt des expériences, indiquant la sensibilité élevée et l’utilité de ce système pour le diagnostic clinique17. En outre, l’application directe à un animal vivant a permis la détection des changements biochimiques du foie après seulement une nuit de jeûne5. Zaitsu et coll.18 ont revisité cette expérience5 et analysé les profils métaboliques du foie de la même manière, avec des résultats qui ont renforcé la stabilité et la reproductibilité de notre méthode originale. En outre, nous avons pu discriminer le tissu cancéreux du foie non cancéreux environnant chez les souris utilisant cette technique19. Il s’agit donc d’une technique polyvalente de spectrométrie de masse qui est utile dans divers milieux, in vivo et in vitro. D’un autre point de vue, le module PESI peut être fait pour s’adapter à divers spectromètres de masse en ajustant l’attachement de montage. Dans ce court article, nous introduisons les bases et les exemples d’applications (Figure 1), y compris les applications avec des animaux vivants5.
Selon les règlements et les lois de chaque pays, certaines parties de ce protocole devront être révisées pour répondre aux critères de chaque institution. L’application à l’organisme vivant est la plus intéressante et la plus difficile, car elle peut fournir des changements biochimiques ou métaboliques dans les tissus ou les organes chez les animaux vivants in situ. Bien que cette demande ait été approuvée par le comité institutionnel des soins aux animaux de l’Université de Yamanashi, en 20135, une autre ronde d’approbation sera maintenant nécessaire en raison des changements récents dans la réglementation pour les expériences animales. Plusieurs modifications du régime expérimental sont donc recommandées. En ce qui concerne les spectres de masse obtenus dans les expériences, en tenant compte des fluctuations des spectres de masse entre chaque mesure, il n’existe aucun système de partage d’informations spectrales commun à la communauté de séquençage des nucléotides. Il faut faire attention lorsque l’opérateur manipule l’aiguille pour éviter les accidents de bâton d’aiguille, en particulier lorsqu’il retire l’aiguille du porte-aiguille. Un dispositif spécial pour détacher l’aiguille est très utile à cet effet. Étant donné que le compartiment du module PESI est une chambre fermée hermétique, la fuite du panache d’ion ne se produit pas si le spectromètre de masse est actionné selon les instructions.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>5-Fluoro-2&#39;-deoxyuridine (5-FdU)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F8791-25MG</td>
			<td>25mg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>disposable biposy punch (Trepan)</td>
			<td>kai Europa GmbH</td>
			<td>BP-30F</td>
			<td>bore size 3mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethanol</td>
			<td>nacalai tesque</td>
			<td>14710-25</td>
			<td>extra pure reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabSolutions</td>
			<td>Shimadzu</td>
			<td></td>
			<td>ver. 5.96, Data analyzer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>micropestle</td>
			<td>United Scientific Supplies</td>
			<td>S13091</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microtube</td>
			<td>Treff</td>
			<td>982855</td>
			<td>0.5 mL clear</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PESI-MS (Direct Probe Ionization-MS)</td>
			<td>Shimadzu</td>
			<td>DPiMS-2020</td>
			<td>Mass spectrometer equipped with PESI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PPGT solition</td>
			<td>Shimadzu</td>
			<td>ND</td>
			<td>Attached to DPiMS-2020</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

sample preparation for probe electrospray ionization mass spectrometry

La spectrométrie de masse (MS) est un outil puissant en chimie analytique parce qu’elle fournit des informations très précises sur les molécules, telles que les rapports masse-charge (m/z), qui sont utiles pour déduire les poids moléculaires et les structures. Bien qu’il s’agit essentiellement d’une méthode d’analyse destructrice, les progrès récents dans la technique d’ionisation ambiante nous ont permis d’acquérir des données tout en laissant le tissu dans un état relativement intact en termes d’intégrité. L’ionisation par électrospray (PESI) est une méthode dite directe parce qu’elle ne nécessite pas de prétraitement complexe et long des échantillons. Une aiguille fine sert de cueilleur d’échantillons, ainsi qu’un émetteur d’ionisation. Basé sur la propriété très forte et fine de l’extrémité de la sonde, la destruction des échantillons est minime, ce qui nous permet d’acquérir l’information moléculaire en temps réel des êtres vivants in situ. Ici, nous introduisons trois applications de la technique PESI-MS qui seront utiles pour la recherche et le développement biomédicaux. L’une concerne l’application aux tissus solides, qui est l’application de base de cette technique pour le diagnostic médical. Comme cette technique ne nécessite que 10 mg de l’échantillon, elle peut être très utile dans les milieux cliniques de routine. La deuxième application est pour le diagnostic médical in vitro où le sérum de sang humain est mesuré. La capacité de mesurer des échantillons de fluides est également utile dans diverses expériences biologiques où un volume suffisant d’échantillons pour les techniques analytiques conventionnelles ne peut pas être fourni. La troisième application penche vers l’application directe d’aiguilles de sonde chez les animaux vivants, où nous pouvons obtenir une dynamique en temps réel de métabolites ou de médicaments dans des organes spécifiques. Dans chaque application, nous pouvons déduire les molécules qui ont été détectées par la SP ou utiliser l’intelligence artificielle pour obtenir un diagnostic médical.

Comme le montre la figure 3, les données obtenues par la technique PESI-MS sont les spectres de masse, dont le m/z varie de 10 à 1 200 dans ce système. Alors que l’on peut détecter des molécules jusqu’à m/z 2000, il y avait peu de pics obtenus en utilisant cette technique sur la gamme de masse de m/z 1200. Par conséquent, nous avons analysé les pics de m/z 10 à 1200. Il y avait des groupes visibles de pics auto...

Watch this Scientific Journal Video about Sample Preparation for Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry at JoVE.com

Sample Preparation for Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Cet article introduit des méthodes de préparation d’échantillons pour une méthode d’analyse unique en temps réel basée sur la spectrométrie de masse ambiante. Cette méthode nous permet d’effectuer une analyse en temps réel des molécules biologiques in vivo sans aucun prétraitement spécial.

Préparation d’échantillons pour la spectrométrie de masse d’ionisation de l’électrospray de sonde

Mass spectrometry (MS) is a powerful tool in analytical chemistry because it provides very accurate information about molecules, such as mass-to-charge ...

Il s’agit donc d’une spectrométrie de masse ambiante unique, particulièrement adaptée à l’analyse d’échantillons biologiques, in vitro et in vivo. Comme cela ne nécessite pas régulièrement un prétraitement spécial des échantillons, comme le tri cellulaire, la fractionnement et la concentration, il peut analyser un échantillon avec une perte minimale de composants biologiques, en particulier ceux qui existent comme très petite quantité. Cette technique vous permet d’analyser les matières premières directement en une minute par spectrométrie de masse.La rapidité se détériore dans la robustesse du système, principaux avantages inhérents à cette technique. Tout ce que vous avez à faire est de simplement préparer la silice, 10 milligrammes de tissu spécimen, et 10 microlitres de proliférer. Et mettez-les dans une cartouche jetable.Il est réglé sur la machine PESI-MS, et vous obtiendrez le résultat en quelques minutes. En choisissant le spectromètre de masse approprié, vous pouvez annoter l’identité moléculaire. Pour commencer, récupérez le foie ou le tissu rénal du congélateur.Sur une plaque de liège, couper le spécimen de tissu à environ deux par deux par deux millimètres à l’aide d’un scalpel ou d’un couteau. Alternativement, frappez l’échantillon avec le Trepan et coupez la longueur de la colonne à deux millimètres. Si le tissu est contaminé par du sang, lavez-le brièvement avec de la solution saline tamponnée de phosphate glacé.Placer environ 10 milligrammes de l’échantillon coupé ou perforé dans un microtube en plastique et ajouter 100 microlitres de 50 % d’éthanol. Utilisez un micropestre pour homogénéiser l’échantillon. Ensuite, avec le pipetman, placez 10 microlitres de l’homogénéité dans le puits de la cartouche du spectromètre de masse.Placez la cartouche dans la chambre d’ionisation du spectromètre de masse d’ionisation de sonde directe et installez la sonde d’aiguille de vol inoxydable qui sera employée pour l’ionisation d’échantillon. Fermez fermement le couvercle de la chambre pour activer automatiquement le dispositif de sécurité. Démarrez l’ordinateur de bord en cliquant sur l’icône de démarrage pour analyser, à l’aide des panneaux à l’écran, appliquer une tension de 2,3 kilovolts à l’aiguille pour générer l’électrospray et s’assurer que la fréquence de l’aiguille est de trois hertz.Attendez 30 secondes pour que la mesure soit terminée. Après avoir mesuré chaque échantillon, jetez la cartouche et l’aiguille dans un disposer biohazard. Pour analyser les spectres de masse, ouvrez le logiciel associé au spectromètre de masse.Cliquez sur le fichier L-C-D dans la fenêtre du navigateur de fichiers de données du logiciel. Choisir de cliquer sur un seul pic de la fenêtre de spectre de masse, et de représenter automatiquement un E-I-C. Vérifiez le T-I-C et l’E-I-C, et cliquez sur l’icône moyenne du spectre pour sélectionner la plage de temps pour générer le spectre de masse.Exportez les données de texte spectral de masse. Pour analyser les fluides corporels, dessinez jusqu’à 10 microlitres de l’échantillon de sérum et distribuez-le dans un microtube de 1,5 millilitre. Ajouter 190 microlitres de 50% d’éthanol au tube, puis vortex pendant deux minutes à température ambiante.Pour éliminer tous les globules rouges, centrifugez le liquide à 15 000 fois G pendant une à cinq minutes à quatre degrés Celsius. Transférer 10 microlitres du supernatant dans le puits de la cartouche et procéder à mesurer sur le spectromètre de masse comme précédemment. Ce protocole montre la préparation de l’échantillon pour pesi-MS sur l’échantillon solide, l’échantillon liquide, et l’animal vivant.Le carcinome rénal humain de cellules montre des crêtes caractéristiques des lipides neutres. Il y avait des pics relativement forts dans les spectres au rapport masse-charge de 900 du tissu humain de carcinome rénal de cellules qui n’ont pas été identifiés dans le tissu non cancéreux environnant. Ces pics représentent principalement le triacyl glycérol.L’exemple des données acquises dans les tissus normaux de foie, a dépeint la lésion néoplastique d’un patient présentant l’hépatite chronique et la cirrhose de foie. Le sérum humain de trois individus a été analysé utilisant PESI-MS, il y avait des différences claires dans les modèles spectraux parmi les individus. Pour les changements métaboliques de 5-FdU injectés par voie intraveineuse dans le vaisseau arrière d’une souris, la détection très rapide et sensible de 5-FdU avec adducteur de sodium a été réalisée dans le foie in situ.Comme la profondeur de la pointe de l’aiguille à partir du site du tissu, joue le rôle le plus important dans l’ionisation qui lit l’acquisition de données réussie, assurez-vous de suivre les instructions. Vous pouvez identifier les espèces moléculaires en regardant dans la base de données commerciale. C’est une façon de qualifier le mécanisme moléculaire de la maladie.De nombreux chercheurs se sont intéressés à l’application de cette technique pour prédire la prospérité de la maladie et son pronostic. Surtout en utilisant la biopsie ricket. Assurez-vous juste de ne pas être piqué par l’aiguille de la sonde.Ceci peut être simplement évité avec un instrument spécifique pour enlever l’aiguille de la machine.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Time-resolved ElectroSpray Ionization Hydrogen-deuterium Exchange Mass Spectrometry for Studying Protein Structure and Dynamics

Résolue en temps d&#39;échange hydrogène Ionisation ElectroSpray-deuterium spectrométrie de masse pour l&#39;étude de la structure des protéines et dynamique

Intrinsically disordered proteins (IDPs) have long been a challenge to structural biologists due to their lack of stable secondary structure elements. ...

Recherche

Biochimie

Resolving Affinity Purified Protein Complexes by Blue Native PAGE and Protein Correlation Profiling

Résoudre les complexes protéiques purifiés par affinité de Blue native PAGE et le profilage de corrélation des protéines

Most proteins act in association with others; hence, it is crucial to characterize these functional units in order to fully understand biological ...

Lipid Droplet Isolation for Quantitative Mass Spectrometry Analysis

Isolation Lipid Droplet pour l&#39;analyse quantitative de spectrométrie de masse

Lipid droplets are vital to the replication of a variety of different pathogens, most prominently the Hepatitis C Virus (HCV), as the putative site of ...

Sample Preparation for Mass Spectrometry-based Identification of RNA-binding Regions

Préparation de l’échantillon d’Identification basé sur la spectrométrie de masse des régions de liaison à l’ARN

Noncoding RNAs play important roles in several nuclear processes, including regulating gene expression, chromatin structure, and DNA repair. In most ...

Optimal Preparation of Formalin Fixed Samples for Peptide Based Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry Imaging Workflows

Une préparation optimale du formol fixé des échantillons à base de peptides Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry Imaging Workflows

The use of matrix-assisted laser desorption/ionization, mass spectrometry imaging (MALDI MSI) has rapidly expanded, since this technique analyzes a host ...

Leaf Spray Mass Spectrometry: A Rapid Ambient Ionization Technique to Directly Assess Metabolites from Plant Tissues

Spectrométrie de masse de pulvérisation foliaire : Une Technique d’ionisation ambiant rapide pour évaluer directement les métabolites de tissus végétaux

Plants produce thousands of small molecules that are diverse in their chemical properties. Mass spectrometry (MS) is a powerful technique for analyzing ...

Nitropeptide Profiling and Identification Illustrated by Angiotensin II

Profilage et identification de Nitropeptide illustrépar Angiotensin II

Protein nitration is one of the most important post-translational modifications (PTM) on tyrosine residues and it can be induced by chemical actions of ...

A Plasma Sample Preparation for Mass Spectrometry using an Automated Workstation

Préparation d’un échantillon de plasma pour la spectrométrie de masse à l’aide d’un poste de travail automatisé

Sample preparation for mass spectrometry analysis in proteomics requires enzymatic cleavage of proteins into a peptide mixture. This process involves ...

Quantitative Analysis of the Cellular Lipidome of Saccharomyces Cerevisiae Using Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry

Quantitative Analysis of the Cellular Lipidome of Saccharomyces Cerevisiae Using Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry

Analyse quantitative du lipidome cellulaire de Saccharomyces Cerevisiae à l’aide de la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse tandem

Lipids are structurally diverse amphipathic molecules that are insoluble in water. Lipids are essential contributors to the organization and function of ...

Untargeted Liquid Chromatography-Mass Spectrometry-Based Metabolomics Analysis of Wheat Grain

Chromatographie liquide non ciblée-Analyse métabolomique basée sur la spectrométrie de masse du grain de blé

Understanding the interactions between genes, the environment and management in agricultural practice could allow more accurate prediction and management ...