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

Vi takker Ayumi Iizuka for å ha operert PESI-MS og Kazuko Sawa-nobori for hennes sekretærhjelp. Vi takker Bronwen Gardner, Ph.D., fra Edanz Group (www.edanzediting.com/ac) for å ha redigert et utkast til dette manuskriptet.

Den institusjonelle komiteen for dyreomsorg ved Universitetet i Yamanashi godkjente alle protokollene og bruken av eksperimentelle dyr som er oppgitt her. Bruk av menneskelig utvalg ble godkjent av det institusjonelle etikkrådet ved Universitetet i Yamanashi.
1. Solid vev forberedelse
MERK: Prøver må holdes på is etter fjerning fra dyret eller menneskekroppen for å bevare vevsfriskheten. Hvis målingene ikke umiddelbart følger disseksjon, anbefales det å lagre ...

<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>

Selv om PESI er et derivat av ESI for massespektrometri4,er det mest fordelaktig for overvåking av metabolomikk i sanntid, samt for å analysere biokjemiske reaksjoner uten å utføre komplekse eller tidkrevende forbehandling5,14,15,17. Det er en enkel og øyeblikkelig massespektrometri teknikk som kan brukes på den integrerte tilstanden til levende organismer. Siden d...

Massespektrometri (MS) er en teknologisk realisering av reduksjonisme; det reduserer gjenstand for analyse til en enhet som kan tolkes på grunnlag av molekylære arter eller kaskader. Derfor er det en representativ metode for analytisk kjemi. Den består av fire prosesser: ionisering, analyse, deteksjon og spektraloppkjøp. Fordi ionisering av molekylet er den første prosessen i massespektrometri, begrenser det vanligvis form av analytter som skal behandles. De fleste ioniseringsprosedyrer krever ødeleggelse av strukturen, morfologien og sanntids biologiske prosesser av organiske prøver. For eksempel krever elektrosprayionisering (ESI) MS at prøvene er i flytende tilstand for effektiv ionisering1. Prøver må derfor gå gjennom et komplekst biokjemisk preparat, som endrer sammensetningen av molekyler. Alternativt, mens matriseassistert laser desorpsjon ionisering (MALDI) MS kan rekonstruere molekylære kart over tynt snittet vev2,3,er ioniseringseffektiviteten for lav til å oppdage alle molekyler i prøvene, og det er spesielt dårlig til å analysere fettsyrer. Tatt i betraktning disse begrensningene, kan sonde elektrosprayionisering (PESI)4 brukes til å observere sanntidsendringene i biologiske systemer in situ uten å ødelegge den strukturelle integriteten5, mens den biologiske organismen som observeres er teknisk i en levende tilstand. En veldig fin nål brukes i dette tilfellet som fungerer samtidig som en prøvevelger og en ion emitter. Dette betyr at de komplekse prøveforbehandlingssekvensene kan omgås for å oppnå massespektra som gjenspeiler de molekylære komponentene i levende systemet in situ.
Det finnes flere andre ioniseringsmetoder som rivaliserer PESI-MS. En er rask fordampende ionisering massespektrometri (REIMS)6. Denne teknikken fungerer bra under operasjonen fordi den er montert med en elektrisk kniv og samler ionplume generert under snitt. Mens REIMS er svært nyttig for operasjonen, er det i hovedsak en destruktiv metode som krever elektrisk ablasjon av vevet. Derfor er det ikke nyttig for detaljert analyse av celler og vev i en forberedende prøve eller i laboratorieanalyser. Videre, fordi det samler en stor mengde plume som inneholder vevrusk, krever det langvarig vedlikehold av enhetene etter hver bruk, og dermed begrense bruken av denne maskinen til spesielle kirurgiske prosedyrer. En lignende metode, kalt laser desorpsjon serrometri (LDI-MS)7, er en annen teknikk som er ikke-invasiv og nyttig for overflateanalysen. Fordi denne teknikken er god til å skanne overflaten av en prøve, oppnår den omfattende todimensjonal analyse som MALDI imaging mass spectrometry8,9. Men fordi LDI-MS bare gjelder for overflateanalysen, er PESI-MS fordelaktig for å analysere prøvene, for eksempel i vevet. En annen teknikk, MasSpec Pen10, ble rapportert å oppnå høy spesifisitet og følsomhet i diagnostisering av skjoldbruskkjertelkreft, men diameteren på sonden er i rekkefølge av mm og det er spesifikt for overflateanalysen, noe som betyr at den ikke kan oppdage små knuter av kreft eller dypt lokaliserte lesjoner. Videre, da denne metoden bruker en mikrokapillær strømningskanal innebygd i probepennen, må krysskontaminering tas i betraktning, lik LDI-MS. Andre teknikker finnes som har blitt brukt på kliniske innstillinger, for eksempel flytsonde og ioniseringsform vattpinne11, men de er ikke utbredt.
PESI er ekstrem miniatyrisering av ESI, karakterisert ved at kapillæren til nanoelektrosprayen konvergerer på en solid nål med en tipkrumningsradius på flere hundre nm. Ionisering finner sted i det ekstremt begrensede området av nålespissen ved å danne en Taylor kjegle, hvor prøvene forblir til ionisering av all væsken på spissen er fullført12. Hvis analyten forblir på tuppen av metallnålen, genereres overflødig ladning kontinuerlig i grensesnittet mellom metallnålen og analytter. Derfor oppstår sekvensiell ionisering av molekyler avhengig av overflateaktiviteten. Denne egenskapen gjør nålen spissen en slags kromatogram, skille analytter avhengig av deres overflateaktivitet. Mer teknisk, molekyler med sterkere overflateaktivitet kommer til overflaten av Taylor kjegle og er ionisert tidligere enn de med svakere overflateaktivitet, som holder seg til overflaten av nålen til slutten av ioniseringsprosessen. Dermed oppnås fullstendig ionisering av alle molekyler plukket opp av nålen13. Videre, fordi denne teknikken ikke involverer tillegg av overflødig løsningsmiddel til prøven, er flere hundre femtoliter tilstrekkelig til å få massespektra sterk nok til videre analyse14. Disse egenskapene er fordelaktige for analyse av intakte biologiske prøver. Men en stor ulempe med PESI-MS ligger i diskontinuiteten i ionisering på grunn av den gjensidige bevegelsen av nålen langs den vertikale aksen, lik en sagingmaskin. Ionisering skjer bare når spissen på sonden når det høyeste punktet når høyden på ionåpningen er justert på den horisontale aksen. Ionisering opphører mens nålen plukker opp prøver, og så stabiliteten av ionisering er ikke lik det i konvensjonell ESI. Pesi-MS er derfor ikke en ideell metode for proteomikk.
Til dags dato har PESI-MS blitt brukt hovedsakelig til analyse av biologiske systemer, som dekker et bredt spekter av felt fra grunnleggende forskning til kliniske innstillinger. For eksempel var den direkte analysen av menneskelig vev utarbeidet under operasjonen i stand til å avsløre akkumulering av triacylglycerol i både nyrecellekarsinom15 og faryngeal plateepitelkarsinom16. Denne metoden kan også måle flytende prøver, for eksempel blod, for å fokusere på lipidprofilen. For eksempel har noen molekyler blitt avgrenset under kostholdsendringer i kaniner; Det ble rapportert at noen av disse molekylene redusert i svært tidlige stadier av forsøkene, noe som indikerer høy følsomhet og nytten av dette systemet for klinisk diagnose17. Videre tillot direkte søknad til et levende dyr påvisning av biokjemiske endringer i leveren etter bare en natt med faste5. Zaitsu et al.18 revisited dette eksperimentet5 og analysert metabolske profiler av leveren på nesten samme måte, med resultater som forsterket stabilitetog reproduserbarhet av vår opprinnelige metode. Videre var vi i stand til å diskriminere kreftvevet fra omkringliggende ikke-kreftlever hos mus ved hjelp av denne teknikken19. Derfor er dette en allsidig massespektrometriteknikk som er nyttig i ulike innstillinger, både in vivo og in vitro. Fra et annet synspunkt kan PESI-modulen gjøres for å passe ulike massespektrometre ved å justere monteringstilbehøret. I denne korte artikkelen introduserer vi det grunnleggende og eksemplene på applikasjoner (Figur 1), inkludert applikasjoner med levende dyr5.
I henhold til forskriftene og lovene i hvert land må deler av denne protokollen revideres for å oppfylle kriteriene for hver institusjon. Anvendelse på levende organisme er den mest interessante og utfordrende fordi det kan gi biokjemiske eller metabolske endringer i vev eller organer hos levende dyr in situ. Mens denne søknaden ble godkjent av institusjonellkomité for dyrepleie ved Universitetet i Yamanashi, i 20135,vil en annen runde med godkjenning nå være nødvendig på grunn av nylige endringer i regelverket for dyreforsøkene. Flere modifikasjoner i eksperimentell ordningen er derfor tilrådelig. Når det gjelder massespektra oppnådd i eksperimenter, tar svingninger i massespektra mellom hver måling i betraktning, er det ingen spektral informasjonsdelingssystem som er felles for nukleotidsekvenseringssamfunnet. Må utvises når operatøren håndterer kanylen for å unngå kanylestikkulykker, spesielt når nålen fjernes fra nåleholderen. En spesiell enhet for å løsne nålen er svært nyttig for dette formålet. Siden rommet på PESI-modulen er et lufttett, lukket kammer, oppstår ikke lekkasje av ion-plommen hvis massespektrometeret betjenes i henhold til instruksjonene.

<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

Massespektrometri (MS) er et kraftig verktøy i analytisk kjemi fordi det gir svært nøyaktig informasjon om molekyler, for eksempel masse-til-lade-forhold (m / z), som er nyttige for å utlede molekylvekter og strukturer. Selv om det i hovedsak er en destruktiv analytisk metode, har nylige fremskritt i omgivelsesteknikken gjort oss i stand til å skaffe data samtidig som vev i relativt intakt tilstand når det gjelder integritet. Probe elektrospray ionisering (PESI) er en såkalt direkte metode fordi det ikke krever kompleks og tidkrevende forbehandling av prøver. En fin nål fungerer som en prøveplukker, samt en ioniseringsemitter. Basert på den svært skarpe og fine egenskapen til sondespissen, er ødeleggelse av prøvene minimal, slik at vi kan skaffe oss sanntidsmolekylær informasjon fra levende ting in situ. Her i dette introduserer vi tre anvendelser av PESI-MS-teknikk som vil være nyttig for biomedisinsk forskning og utvikling. Man innebærer anvendelsen til solid vev, som er den grunnleggende anvendelsen av denne teknikken for medisinsk diagnose. Da denne teknikken bare krever 10 mg av prøven, kan det være svært nyttig i de rutinemessige kliniske innstillingene. Den andre applikasjonen er for in vitro medisinsk diagnostikk hvor humant blodserum måles. Evnen til å måle væskeprøver er også verdifull i ulike biologiske eksperimenter der et tilstrekkelig utvalgsvolum for konvensjonelle analytiske teknikker ikke kan gis. Den tredje applikasjonen lener seg mot direkte påføring av sondenåler hos levende dyr, hvor vi kan oppnå sanntidsdynamikk av metabolitter eller narkotika i bestemte organer. I hvert program kan vi utlede molekylene som har blitt oppdaget av MS eller bruke kunstig intelligens for å få en medisinsk diagnose.

Som avbildet i figur 3,er dataene innhentet av PESI-MS-teknikken massespektra, hvis m / z varierer fra 10 til 1200 i dette systemet. Mens man kan oppdage molekyler opp til m / z 2000, var det få topper oppnådd ved hjelp av denne teknikken over masseområdet m / z 1200. Derfor analyserte vi topper fra m / z 10 til 1200. Det var iøynefallende grupper av topper rundt m / z 800 og 900; den tidligere representerer ce...

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

Denne artikkelen introduserer eksempelforberedelsesmetoder for en unik sanntidsanalytisk metode basert på omgivelsesmassespektrometriet. Denne metoden lar oss utføre sanntidsanalyse av de biologiske molekylene in vivo uten spesielle forbehandlinger.

Prøve forberedelse til sonde elektrospray ionisering massespektrometri

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

Så dette er unikt omgivelsesmassespektrometri, spesielt egnet for å analysere biologiske prøver, både in vitro og in vivo. Da dette ikke krever regelmessig en spesiell forbehandling av prøver, for eksempel cellesortering, fraksjonering og konsentrasjon, kan den analysere en prøve med minimum tap av biologiske komponenter, spesielt de som eksisterer som svært liten mengde. Denne teknikken lar deg analysere råvarene direkte om et minutt av massespektrometri.Hurtighet er uhindret i robusthet av systemet, viktigste fordeler iboende til denne teknikken. Alt du trenger å gjøre er å bare forberede silika, 10 milligram vevsprøve og 10 mikroliter spredning. Og sett dem i engangspatron.Den er satt til PESI-MS-maskinen, og du får resultatet om noen få minutter. Ved å velge riktig massespektrometer kan du kommentere den molekylære identiteten. For å begynne, hent lever- eller nyrevevet fra fryseren.På en korkplate, kutt vevsprøven til omtrent to og to millimeter ved hjelp av en skalpell eller kniv. Alternativt kan du slå ut prøven med Trepan og trimme lengden på kolonnen til to millimeter. Hvis vevet er forurenset med blod, vask kort med iskald fosfatbufret saltvann.Legg ca 10 milligram av kuttet eller punched ut prøven i en plast mikrorør og legge til 100 mikroliter på 50% etanol. Bruk et mikrotel til å homogenisere prøven. Deretter med pipetman, plasser 10 mikroliter av homogenatet i brønnen av sylinderampullen av massespektrometeret.Plasser sylinderampullen i ioniseringskammeret på Direct Probe Ionization Mass Spectrometer og monter den rustfrie stjeler nålsonden som skal brukes til prøveioniseringen. Lukk kammerlokket godt for å aktivere sikkerhetsanordningen automatisk. Start den om bordbaserte datamaskinen ved å klikke på startikonet for å analysere, ved hjelp av panelene på skjermen, bruk en spenning på 2,3 kilovolts på nålen for å generere elektrosprayen og sikre at nålefrekvensen er tre hertz.Vent i 30 sekunder til målingen er fullført. Etter måling av hver prøve skal sylinderampullen kastes og kanylen i en biologisk fare. For å analysere massespektra, åpne programvaren forbundet med massespektrometeret.Klikk på L-C-D-filen i datafilleservinduet til programvaren. Velge klikk på en enkelt topp av massespektrumvinduet, og for å automatisk skildre en E-I-C. Sjekk T-I-C og E-I-C, og klikk på det gjennomsnittlige spektrumikonet for å velge tidsområdet for å generere massespekteret.Eksportere massespektrale tekstdata. For å analysere kroppsvæsker, tegn opptil 10 mikroliter av serumprøven, og dispenser den i et 1,5 milliliter mikrorør. Tilsett 190 mikroliter på 50% etanol til røret, deretter virvel i to minutter ved romtemperatur.For å eliminere alle røde blodlegemer, sentrifuger væsken ved 15 000 ganger G i ett til fem minutter ved fire grader Celsius. Overfør 10 mikroliter av supernatanten til brønnen på patronen og fortsett å måle på massespektrometeret som tidligere. Denne protokollen viser prøveforberedelse for PESI-MS på fast prøve, flytende prøve og levende dyr.Humant nyrecellekarsinom viser karakteristiske topper av nøytrale lipider. Det var relativt sterke topper i spektra ved masse-til-lade-forholdet på 900 fra humant nyrecellekarsinomvev som ikke ble identifisert i det omkringliggende ikke-kreftvevet. Disse toppene representerer hovedsakelig triacyl glyserol.Eksempel på data innhentet i normalt levervev, avbildet den neoplastiske lesjonen fra en pasient med kronisk hepatitt og levercirrhose. Humant serum fra tre personer ble analysert ved hjelp av PESI-MS, det var klare forskjeller i spektrale mønstre blant individene. For metabolske endringer i 5-FdU injisert intravenøst inn i halen fartøyet av en mus, svært rask og følsom påvisning av 5-FdU med natrium adduct ble oppnådd i leveren in situ.Som dybden av nålespissen fra vevets sted, spiller den viktigste rollen i ionisering som leser vellykket datainnsamling, sørg for å følge instruksjonene. Du kan identifisere molekylære arter ved å se inn i den kommersielle databasen. Dette er en måte å kvalifisere den molekylære sykdomsmekanismen på.Mange forskere har blitt interessert i anvendelsen av denne teknikken for å forutsi sykdommens velstand, og det er prognose. Spesielt ved hjelp av Ricket biopsi. Bare sørg for ikke å bli stukket av sondenålen.Dette kan bare unngås med et bestemt instrument for å fjerne nålen fra maskinen.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

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

Time-løst elektrospray-ionisering Hydrogen-deuterium Veksling massespektrometri for å studere Protein struktur og dynamikk

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

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

Løse affinitetsrenset protein komplekser av Blå Native PAGE og Protein korrelasjon Profiling

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

Lipid Droplet Isolasjon for Quantitative massespektrometri analyse

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

Eksempel forberedelse til masse massespektrometri-baserte identifikasjon av RNA-bindende områder

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

Optimal utarbeidelse av Formalin fast prøver for peptid basert Matrix assistert Laser desorpsjon/ionisering massespektrometri Imaging arbeidsflyter

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

Blad Spray massespektrometri: En rask Ambient ionisering teknikk å vurdere direkte metabolitter fra anlegget vev

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

Nitropeptide profilering og identifisering illustrert av 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

En plasmaprøve forberedelse for massespektrometri ved hjelp av en automatisert arbeidsstasjon

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

Kvantitativ analyse av cellulær lipidom eav saccharomyces cerevisiae ved hjelp av flytende kromatografi kombinert med tandem massespektrometri

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

Umålrettet flytende kromatografi-massespektrometribasert metabolomikkanalyse av hvetekorn

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