PLoS ONE: Den Expression Profil af Phosphatidylinositol i High Spatial Resolution Imaging massespektrometri som en potentiel biomarkør for prostata Cancer

Abstrakt

høj opløsning matrix-assisteret laser desorption /ionisering imaging massespektrometri (HR-MALDI- IMS) er en ny ansøgning om omfattende og detaljeret analyse af den rumlige fordeling af ioniserede molekyler in situ på væv dias. HR-MALDI-IMS i negativ modus i en masse forskellige m /z 500-1000 blev udført på optimal skæring temperatur (OLT) forbindelse-embedded human prostata vævsprøver opnået fra patienter med prostatacancer på tidspunktet for radikal prostatektomi. HR-MALDI-IMS-analyse af de 14 prøver i opdagelsen sæt identificeret 26 molekyler som højt udtrykt i prostata. Tandem-massespektrometri (MS /MS) viste, at disse molekyler indeholdt 14 phosphatidylinositoler (PI’er), 3 phosphatidylethanolaminer (PES) og 3 phosphatidinsyrer (BB). Blandt proteasehæmmernes ekspressionen af ​​PI (18: 0/18: 1), PI (18: 0/20: 3) og PI (18: 0/20: 2) var signifikant højere i kræftvæv end i benigne epitel. En biomarkør algoritme for prostatakræft blev formuleret ved at analysere udtrykket profiler af PI’er i kræftvæv og godartet epitel af opdagelsen indstilles ved hjælp ortogonale partielle mindste kvadraters diskriminant analyse (OPLS-DA). Følsomheden og specificiteten af ​​denne algoritme for prostatakræft diagnose i de 24 validering sæt prøver var 87,5 og 91,7%, hhv. Afslutningsvis HR-MALDI-IMS identificeret flere PI’er som værende mere stærkt udtrykt i prostatacancer end godartet prostata epitel. Disse forskelle i PI ekspressionsprofiler kan tjene som en ny diagnostisk værktøj for prostatakræft

Henvisning:. Goto T, Terada N, Inoue T, Nakayama K, Okada Y, Yoshikawa T, et al. (2014) Den Expression Profil af Phosphatidylinositol i High Spatial Resolution Imaging massespektrometri som en potentiel biomarkør for prostatakræft. PLoS ONE 9 (2): e90242. doi: 10,1371 /journal.pone.0090242

Redaktør: Ichiro Aoki, Yokohama City University School of Medicine, Japan

Modtaget: November 26, 2013; Accepteret: 27 Jan 2014; Udgivet: 28 februar 2014

Copyright: © 2014 Goto et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Finansiering:. Dette arbejde blev støttet af en bevilling fra Japan Society for fremme af Science (JSP’er) gennem “støtteprogram for verdens førende innovative R Matsunami, Osaka, Japan) for hematoxylin og eosin (H Sanyu Electron, Tokyo, Japan) og overtrukket med en 9-AA matrixlag opnået ved sublimation ved 220 ° C. Den nødvendige tid til dampaflejringsprocessen var 8 min; tykkelsen af ​​den 9-AA aflejret på objektglasset blev ikke vurderet. Afsnittene vurderet ved HR-MALDI-IMS blev også farvet med H lipid klasse og fedtsyresammensætningen af ​​de observerede toppe blev baseret på de spektrale mønstre af ion toppe af produkterne. The Human metabolomet Database (https://www.hmdb.ca/) og Nature Lipidomics Gateway (https://www.lipidmaps.org/) blev anvendt som reference. Af de 38 prøver blev 14 tilfældigt udvalgt som en opdagelse sæt og anvendes til at identificere molekyler højt udtrykte i prostatavæv og differentielt udtrykt i prostatacancer og godartet epitel. De øvrige 24 prøver blev brugt som en validering sæt og udtrykket profiler af de identificerede molekyler blev statistisk analyseret og deres anvendelighed som molekylære markører for prostatakræft diagnose blev evalueret.

databehandling og statistisk analyse af HR-MALDI- IMS resultater

Brug SIMtools software (in-house software, Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan), massen profilerne blev normaliseret i forhold til den samlede ionstrøm at eliminere variationer i ionisering effektivitet, og anvendes til alle billedbehandling og statistisk analyser. Ion billeder blev visualiseret ved hjælp Biomap software (Novartis, Basel, Schweiz). Mann-Whitney (M-W) U tests blev anvendt til at sammenligne faktorer mellem frisk frosset væv og oktober indlejret væv eller mellem cancer og godartede epitel. At evaluere PI udtryk profiler, blev de normaliserede data importeres til SIMCA 13.0.3 software (Umetrics AB, Umeå, Sverige). Principal komponent analyse (PCA) blev anvendt til ukontrollerede multivariate analyser og ortogonale partielle mindste kvadraters diskriminant analyse (OPLS-DA) blev anvendt til overvåget multivariate analyser. PCA og OPLS-DA-modeller er afbildet som score plots (hovedkomponent [PC1, PC2]), der udviser nogen iboende gruppering af prøver baseret på spektral variation. I OPLS-DA-analyse, blev udvalgt potentielle biomarkører baseret på S-plot. Plottet af kovariansen versus korrelationen sammenholdt med de variable trend plots resulterede i lettere visualisering af dataene. De variabler, der ændrede de fleste blev afbildet i toppen eller bunden af ​​”S” formet plot, og dem, der ikke varierer betydeligt blev plottet i midten. Algoritmen til at differentiere kræft fra godartet epitel blev også etableret ved OPLS-DA, med en optimal cutoff punkt defineres som 0,5. Den prædiktive effekt af algoritmen blev også testet under anvendelse af arealet under receiver operator karakteristik (ROC) kurve. Følsomhed blev defineret som andelen af ​​faktiske kræft regioner korrekt identificeret som sådan, og specificitet blev defineret som andelen af ​​faktiske godartet epitel regioner korrekt identificeres som sådan. Alle statistiske analyser blev udført ved hjælp af SIMCA 13.0.3 software eller SPSS-version 11.0, med p. 0,05 betragtet som statistisk signifikant

Resultater

Prostatakræft væv indlejret i OCT-forbindelse er egnet til HR-MALDI -IMS

for at vurdere egnetheden af ​​prostatakræft vævsprøver indlejret i OCT-forbindelse til HR-MALDI-IMS, vi brugte en mus xenotransplantationsmodel af human prostatacancer (KUCaP-2). Massen spektre den okt uden tumorvæv viste de samme toppe som massespektre på 9-AA matrix alene, hvilket indikerer dette OLT ikke forstyrre HR-MALDI-IMS-analyse som negativ (figur 1A). Desuden i massen vifte af m /z 500-1000, var der næsten ingen signifikante forskelle i de spektrale mønstre af OLT sammensatte indlejrede prøver og friske frosne prøver (figur 1B, tabel S1). Disse resultater viste, at prostatakræft væv indlejret i OCT-forbindelse er velegnede til HR-MALDI-IMS analyser som negativ.

Matrix belagt væv blev udsat for negativ ion-mode HR-MALDI-IMS. A, Resulterende gennemsnit masse spektre af hver region (øverste panel, matrix; midterste panel, OCT + matrix; nederste panel, tumor + matrix) i massen vifte af m /z 500-2000. X akser viser m /z, og y-akserne viser signalintensiteten af ​​massespektre. De tilsvarende optiske billeder er også vist. Skalaen søjle repræsenterer 200 um. B, H Q

2 [cum] = 0,535) . Værdierne svarende til skæringspunktet for R

2 og Q

2 linjer var 0,305 og -0,444 henholdsvis

doi:. 10,1371 /journal.pone.0090242.s002

(DOCX)

tabel S1 .

Signal intensitet normarized til total ion strøm i top 50 forbindelser detekteret i friske frosne og OLT sammensatte-embedded prøver

doi:. 10,1371 /journal.pone.0090242.s003

(DOCX)

Table S2.

Fælles m /z arter opdaget blandt de 100 bedste forbindelser i mindst 12 patienter i opdagelsen sæt

doi:. 10,1371 /journal.pone.0090242.s004

(DOCX)

tabel S3.

Tildeling til lipid molekylære arter i MS /MS negativ ion-mode

doi:. 10,1371 /journal.pone.0090242.s005

(DOCX)

Tabel S4.

Biomarkør algoritme for prostatakræft, etableret ved hjælp opdagelsen sæt

doi:. 10,1371 /journal.pone.0090242.s006

(DOCX)

Tak

Vi takker Koichi Tanaka, Taka-Aki Sato, og Noriko Iwamoto om hjælp til at udføre HR-MALDI-IMS eksperimenter og Miyuki Ono for fremragende teknisk bistand.