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提升基于激光显微切割的空间蛋白组学数据价值——Covaris AFA来助力!
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在生命科学研究中,科学家们越来越重视可以提供细胞空间位置信息的空间多组学分析。作为空间多组学技术先驱,激光显微切割技术已经成为生物学、医学等领域中的重要工具。通过该技术,研究人员可以在细胞和组织水平上进行高度精准的样本制备,获取单个细胞或者同质细胞群,为下游组学分析提供无限可能。然而,要充分挖掘激光显微切割技术获取的珍贵微量样本中的数据价值,高质量的样本处理必不可少。其中有两个关键:下游处理体积必须很小,同时保证生物大分子得率和最小的样品损失;由于样本量非常小,细微的污染也会造成巨大影响,因此需要尽量降低污染。Covaris自动声波聚焦(Adaptive Focused Acoustics,AFA)技术样本处理系统正大放异彩,使科学家从激光显微切割获得的珍贵微量样本中尽可能获取有价值数据成为现实。
出
色
Covaris作为全球领先的生物样本制备技术提供商,一直致力于提供高效、准确且可靠的样本处理方案。其基于AFA的非接触式超声样本处理系统已经在科研实验室、临床实验室和生物制药领域广泛应用,为科学家们提供了先进的工具,从而推动了科学研究的突破和创新。
01
500KHz高频声波,安全,低噪音。
02
声波聚焦,高效率,低能耗。
03
非接触式超声,避免污染。
04
恒定低温,无热损伤。
05
性能稳定,重复性好。
06
兼容多种样本类型(FFPE, LCM, 新鲜组织, 细胞, 病毒, 酵母等)。
07
通量多样可选。
下面,让我们深入探讨Covaris非接触式超声样本处理系统在激光显微切割样本制备中的应用表现。
Covaris
案例分析
LCM+Covaris
案例一:提高蛋白得率
该文使用了MMI激光显微切割技术,从H&E染色的人肺FFPE样本中切割出低至0.0125mm³的肺血管和邻近的肺泡(如图1.a),后加入100μl 50nM TEAB、5% SDS、7.5 M 尿素,以及10 mT DTT (pH 7.5),转移至Covaris mircotube中,使用Covaris LE220-Plus聚焦式超声系统进行匀浆,整个匀浆过程持续10min,温度始终维持低温6°。匀浆过程可导致大块组织破碎,仅留下细小的物质悬浮液,可让蛋白质充分释放,便于后续的蛋白质提取。Covaris LE220-Plus可一次性处理96个样品。还原/烷基化后的样品上清加入到micro S-Trap柱(ProtiFi)离心直至所有样本过柱。经过9次90%甲醇洗涤后,向柱子上加入胰酶溶液进行消化,洗脱后的120μl样本进行冻干,脱盐后再次冻干以备质谱分析,如图1.b实验流程所示。该文章对比了Covaris处理与否对样本得率的影响。经Covaris LE220-Plus处理+热处理+5%SDS处理的样本蛋白提取得率比热处理+5%SDS处理以及单独5%SDS处理的样本均要高。该优化方案提高了蛋白得率,同时为基于激光显微切割技术的空间蛋白组学研究提供必要的方法学指导。
图1.a人肺血管及临近的肺泡细胞。左图为切割前,右图切割后的组织图。b.实验流程示意图
案例二:促进蛋白溶解
该文利用MMI激光显微切割系统从人类胶质母细胞瘤的数张FFPE样本上切割了等体积(0.05mm³)的肿瘤核心区域和浸润边缘区域。然后使用Covaris LE220-Plus非接触聚焦超声仪辅助胶质母细胞瘤的细胞外基质(ECM)蛋白提取(“为了促进ECM蛋白溶解,将尿素和DTT分别添加到样品中,最终浓度分别为8M和5mM。然后将样品在Covaris LE220-Plus非接触聚焦超声仪上超声10分钟”)。通过质谱分析,确定不同区域ECM中蛋白表达差异。研究发现,胶质母细胞瘤的ECM蛋白表达在肿瘤核心区域和浸润边缘区域存在明显差异,核心区域富含胶原蛋白和与正常脑组织相关的ECM成分,如胶原IV、层粘连蛋白和基底膜蛋白多糖。而浸润边缘区域则富含其他ECM相关蛋白,如腱糖蛋白-C和多功能蛋白聚糖。这些差异可能与胶质母细胞瘤的浸润和复发有关,如图2所示。同时,LCM-蛋白质组学分析技术通过免疫组化验证,从而进一步证实分析结果的准确性和可靠性。通过该技术,可以准确、并在具有空间分辨的基础上分析FFPE组织样本中的ECM蛋白组成。该研究为胶质母细胞瘤的ECM研究提供了新的方法。
在该篇文章中,研究人员借助Covaris促进蛋白的溶解,Covaris的声波在样品中产生微小气泡,然后气泡破裂并释放能量。同时,Covaris搭载的AFA技术通过球面固态超声换能器将声波聚焦到样本区域,能够以极低的能量输入获得良好的处理效果,避免传统超声能量过剩可能引起的样本处理过度及热损伤。而避免蛋白的热损伤对于蛋白质谱非常重要,直接决定了数据质量。因此,Covaris可以称得上生物大分子友好型超声仪!
图2.肿瘤组织的核心和浸润边缘切片的定量比较揭示了其特有的蛋白质组成。(A)浸润性边缘和肿瘤核心组织样本的分析,激光显微切割后,用质谱仪进行蛋白质组学分析。在核心和边缘显著丰富的蛋白质分别以橙色和蓝色显示,发现有79种差异蛋白。(B)差异蛋白丰度数据集的通路分析。(C)Venn图显示在肿瘤核心和浸润性边缘切片中用两个或两个以上独特的多肽鉴定的基质蛋白。(D)在核心和边缘中确定的蛋白质丰度倍数变化。富含在核心/边缘的蛋白质分别以橙色或蓝色显示。(E)按类别分析核心和边缘矩阵蛋白质。与核心相比,边缘的结构基质成分(如胶原蛋白)水平较低。
Covaris样本制备系统针对多种样本的蛋白质谱分析开发了一站式解决方案,无论是FFPE样本、激光显微切割样本、还是细胞样本,都能帮助用户高效、稳定地获得生物大分子样本,进而协助用户提升下游实验的数据质量!Covaris公司一直致力于研发基于声学、机械及分子生物学的高性能组织样本处理系统,旨在帮助研究者实现快速、稳定、高效的样品预处理。
德国Molecular Machine & Industries (MMI)是专门致力于将显微操作技术与高精度激光技术相结合应用于生命科学领域的一家专业公司,其标志性产品MMI CellCut 激光显微切割系统和CellEctor单细胞分选系统成为目前世界上性能优异的样本获取系统。
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