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Analytical chemistry2015Dec15Vol.87issue(24)

透過幾何学におけるレーザーアブレーションエレクトロスプレーイオン化質量分析を使用した付着性哺乳類細胞の小さな集団の現場分析

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, U.S. Gov't, Non-P.H.S.
概要
Abstract

生物医学的研究に使用されるほとんどの培養細胞は、具体的に培養されており、生化学分析前の必要な剥離は化学的変化を誘発する可能性があります。これは、生物における代謝産物の急速な離職を考えると、正確な代謝測定が望まれる場合に特に重要です。小さな接着細胞集団の非標的化されたin situ分析には、いくつかの方法があります。ここでは、レーザーアブレーションエレクトロスプレーイオン化(LAESI)質量分析(MS)を使用して、培養表面にまだ付着している間、接着細胞を直接分析できることを示します。分析された細胞集団のサイズを縮小するには、反射形状(RG)Laesiにおける従来の焦点のスポットサイズの制約を排除する必要がありました。トランスミッションジオメトリ(TG)Laesiを導入し、高い数値開口部を備えた目的を組み込むことにより、10〜20μmのスポットサイズを容易に達成しました。培養環境での分析のために、わずか5つの接着細胞を特別に選択できました。in situ分析の重要性は、接着細胞と懸濁細胞の代謝物組成を比較することによって強調されました。たとえば、細胞を分析した細胞は、アデニル酸エネルギー電荷でより高い値を生成することが観察されました(接着細胞では0.90±0.09対懸濁細胞で0.09±0.03)。さらに、焦点スポットサイズが小さいため、TG-Laesiは、RG-Laesiと比較して約20倍の細胞集団の分析を可能にしました。

生物医学的研究に使用されるほとんどの培養細胞は、具体的に培養されており、生化学分析前の必要な剥離は化学的変化を誘発する可能性があります。これは、生物における代謝産物の急速な離職を考えると、正確な代謝測定が望まれる場合に特に重要です。小さな接着細胞集団の非標的化されたin situ分析には、いくつかの方法があります。ここでは、レーザーアブレーションエレクトロスプレーイオン化(LAESI)質量分析(MS)を使用して、培養表面にまだ付着している間、接着細胞を直接分析できることを示します。分析された細胞集団のサイズを縮小するには、反射形状(RG)Laesiにおける従来の焦点のスポットサイズの制約を排除する必要がありました。トランスミッションジオメトリ(TG)Laesiを導入し、高い数値開口部を備えた目的を組み込むことにより、10〜20μmのスポットサイズを容易に達成しました。培養環境での分析のために、わずか5つの接着細胞を特別に選択できました。in situ分析の重要性は、接着細胞と懸濁細胞の代謝物組成を比較することによって強調されました。たとえば、細胞を分析した細胞は、アデニル酸エネルギー電荷でより高い値を生成することが観察されました(接着細胞では0.90±0.09対懸濁細胞で0.09±0.03)。さらに、焦点スポットサイズが小さいため、TG-Laesiは、RG-Laesiと比較して約20倍の細胞集団の分析を可能にしました。

Most cultured cells used for biomedical research are cultured adherently, and the requisite detachment prior to biochemical analysis might induce chemical changes. This is especially crucial if accurate metabolic measurements are desired, given the rapid turnover of metabolites in living organisms. There are only a few methods available for the nontargeted in situ analysis of small adherent cell populations. Here we show that laser ablation electrospray ionization (LAESI) mass spectrometry (MS) can be used to analyze adherent cells directly, while still attached to the culture surface. To reduce the size of the analyzed cell population, the spot size constraints of conventional focusing in reflection geometry (rg) LAESI had to be eliminated. By introducing transmission geometry (tg) LAESI and incorporating an objective with a high numerical aperture, spot sizes of 10-20 μm were readily achieved. As few as five adherent cells could be specifically selected for analysis in their culturing environment. The importance of in situ analysis was highlighted by comparing the metabolite composition of adherent versus suspended cells. For example, we observed that cells analyzed adherently yielded higher values for the adenylate energy charge (0.90 ± 0.09 for adherent cells vs 0.09 ± 0.03 for suspended cells). Additionally, due to the smaller focal spot size, tg-LAESI enabled the analysis of ∼20 times smaller cell populations compared to rg-LAESI.

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