הסרת פרפין ומיצוי חלבונים מרקמות FFPE
הקלו על מיצוי חלבונים מחתכי רקמה מקובעת בפורמלין ומוטבעת בפרפין (FFPE) באמצעות שילוב מיטבי של הסרת פרפין, המסה וסוניקציה באמצעות מכשיר אולטרסוני רב־מבחנתי VialTweeter. פרוטוקול זה תומך באנליזות פרוטאומיות מבוססות ספקטרומטריית מסה בשלבי ההמשך, ותואם לתהליכי עבודה של ניקוי בשיטת SP3 ועיכול אנזימטי.
נוהל עבודה תקני זה מיועד לאנשי מעבדה העוסקים באנליזה פרוטאומית של דגימות רקמת FFPE באמצעות סוניקציה בעלת ביצועים גבוהים. הוא מותאם לעיבוד מקביל של עד עשר דגימות FFPE באמצעות מכשיר הסוניקציה הרב־מבחנתי VialTweeter.
מכשיר הסוניקציה VialTweeter לסוניקציה בו־זמנית של 10 דגימות, למשל לפירוק תאים ולמיצוי חלבונים מדגימות FFPE
פרוטוקול: מיצוי חלבונים מדגימות FFPE באמצעות VialTweeter
חומרים וריאגנטים
ריאגנטים
- קסילן (בדרגת ניקיון להיסטולוגיה)
- אתנול (מוחלט 96%)
- בופר לפירוק תאים:
- מעכב פרוטאזות (אופציונלי; למשל, cOmplete™ mini ללא EDTA)
6 M גואנידין הידרוכלוריד
50 mM Tris-HCl, pH 8.5
10 mM TCEP (טריס(2-קרבוקסיאתיל)פוספין)
40 mM CAA (2-כלורואצטאמיד)
ציוד
- מכשיר אולטרסוני רב־מבחנתי VialTweeter
- מבחנות מיקרוצנטריפוגה בעלות ספיחה נמוכה בנפח 1.5 mL או 2.0 mL
- בלוק חימום או אינקובטור (הגדרות של 95°C ו־80°C)
- מיקרוצנטריפוגה
- תרמומיקסר (אופציונלי אך מומלץ)
כמות הדגימה ההתחלתית
- 1–2 חתכים של רקמת FFPE בעובי 10 µm לכל דגימה (כלומר, לכל בקבוקון)
- סך הכול ~100 µg רקמה לכל דגימה (כלומר, לכל בקבוקון)
או
הערה: השתמשו בלהבים חדשים לחיתוך במיקרוטום כדי למזער זיהום בשאריות פרפין.
הליך
- הסרת פרפין
- העבירו את חתכי ה־FFPE למבחנות מיקרוצנטריפוגה בעלות ספיחה נמוכה.
- הוסיפו 1 mL קסילן וערבלו קצרות בוורטקס.
- הדגירו במשך 10 דקות בטמפרטורת החדר.
- צנטריפגו ב־14,000 × g במשך 2 דקות; השליכו את הנוזל העליון.
- חזרו על השטיפה בקסילן פעם נוספת (שלבים 2–4).
- שטפו את המשקע ב־1 mL אתנול בריכוז 96%, ערבלו בוורטקס ולאחר מכן צנטריפגו ב־14,000 × g במשך 2 דקות. השליכו את הנוזל העליון.
- חזרו על השטיפה באתנול פעם נוספת (סך הכול 2 שטיפות באתנול).
- ייבשו את המשקע באוויר במשך 10 דקות בטמפרטורת החדר, כשהמכסים פתוחים, כדי לאדות את שאריות האתנול.
- מיצוי חלבונים וסוניקציה
- הוסיפו 200 µL בופר לפירוק תאים לכל משקע יבש.
הערה: אף שמכשיר הסוניקציה מאפשר עבודה עם עד 1 mL, נפח של 200 µL הוא מיטבי לעיבוד בהמשך. - ערבבו באמצעות וורטקס או פיפטציה עדינה.
- הוסיפו 200 µL בופר לפירוק תאים לכל משקע יבש.
- הדגרה תרמית ראשונה
- הדגירו את המבחנות ב־95 °C במשך 30 min, תוך ניעור ב־400 rpm באמצעות תרמומיקסר או בלוק חימום.
- הניחו לדגימות להתקרר בטמפרטורת החדר במשך 5 min.
- סוניקציה ראשונה באמצעות VialTweeter
- הניחו את המבחנות בתוך VialTweeter.
- הגדירו את VialTweeter UP200St לערכים שלהלן ובצעו סוניקציה.
- הדגרה תרמית שנייה
הוציאו את המבחנות והדגירו שוב ב־95 °C במשך 15 min, ב־400 rpm. - סוניקציה שנייה
חזרו על הסוניקציה באמצעות VialTweeter באותן הגדרות (כמפורט לעיל) למשך 10 מחזורים נוספים (15 min בסך הכול). - הצללת הליזט
- צנטריפגו את הדגימות ב־13,000 × g במשך 10 min ב־23°C (טמפרטורת החדר).
- אספו בזהירות את הנוזל העליון למבחנת Eppendorf Safe-lock חדשה בנפח 2.0 mL. הימנעו מערעור המשקע.
- עיבוד בהמשך
הליזט מוכן כעת לניקוי בשיטת SP3 ולעיכול אנזימטי.
• הגדירו את המשרעת (A) ל־100%
• הגדירו את מצב הפעימות (C) ל־100%
• שעון מחזור: מופעל
• זמן הפעלה: 60s
• זמן השבתה: 30s
• ערך גבול: 15 min (תואם ל־10 מחזורים)
(הערת חישוב: (60 s הפעלה + 30 s השבתה) × 10 מחזורים = 900 s = 15 min)
Hielscher VialTweeter עם 10 מבחנות Eppendorf
הערות והמלצות עבודה
- הסיכון להתחממות יתר במהלך הסוניקציה מופחת באמצעות מחזורי הפעלה והשבתה מתוכנתים.
- הימנעו מערבול בוורטקס לאחר הסוניקציה כדי למנוע אגרגציה של חלבונים.
סילוק פסולת ובטיחות
הטבלה שלהלן מספקת הערכה של קיבולת העיבוד המשוערת של המכשירים האולטרסוניים שלנו בגודל מעבדתי:
| מכשירים מומלצים | נפח אצווה | ספיקת זרימה |
|---|---|---|
| מכשיר סוניקציה לפלטות של 96 באריות UIP400MTP | פלטות מרובות באריות / פלטות מיקרוטיטר | n.a. |
| CupHorn אולטרסוני | CupHorn לבקבוקונים או לכוס מעבדה | n.a. |
| GDmini2 | מיקרוריאקטור אולטרסוני בזרימה | n.a. |
| VialTweeter | 0.5 עד 1.5mL | n.a. |
| UP100H | 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | 10 עד 1000mL | 20 עד 200mL/min |
| UP400St | 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min |
| מנער נפות אולטרסוני | n.a. | n.a. |
ספרות / מקורות
- Georgios Mermelekas, Mahshid Zarrineh, Rudi Branca, Fabio Socciarelli (2025): FFPE sections SP3 digestion – rapizyme and ACN. Protocols.io 2025
- Li, W., Chi, H., Salovska, B. et al. (2019): Assessing the Relationship Between Mass Window Width and Retention Time Scheduling on Protein Coverage for Data-Independent Acquisition. Journal of American Society for Mass Spectrometry. 30, 2019. 1396–1405.
- Salovska B., Li W., Bernhardt O.M., Germain P.L., Gandhi T., Reiter L., Liu Y. (2024): A Comprehensive and Robust Multiplex-DIA Workflow Profiles Protein Turnover Regulations Associated with Cisplatin Resistance. bioRxiv [Preprint]. Oct 31, 2024.
שאלות נפוצות
מדוע מקבעים דגימות רקמה בשיטת FFPE?
שימור באמצעות קיבוע בפורמלין והטבעה בפרפין (FFPE) מייצב את מורפולוגיית הרקמה ואת מבני החלבונים באמצעות יצירת קשרי צילוב קוולנטיים על ידי פורמלדהיד. ההטבעה בפרפין מאפשרת אחסון לטווח ארוך בטמפרטורת החדר תוך שמירה על שלמות היסטולוגית ומולקולרית לצורך אנליזות רטרוספקטיביות.
כיצד מסירים פרפין מדגימות FFPE?
הסרת פרפין כוללת שטיפות עוקבות בממסים לסילוק הפרפין: בדרך כלל שתי הדגרות עם קסילן, ולאחריהן שתי שטיפות באתנול (96%). לאחר צנטריפוגה וייבוש, הרקמה מוכנה למיצוי בהמשך. תהליך זה משיב את נגישות הדגימה לפירוק תאים ולעיכול אנזימטי.
מהי מטרת ההדגרה התרמית?
הדגרה תרמית היא חשיפה מבוקרת של דגימה לטמפרטורה מוגדרת למשך פרק זמן מסוים כדי לחולל שינויים ביוכימיים או פיזיקליים. בפרוטאומיקה משתמשים בה בדרך כלל לדנטורציה של חלבונים, לביטול קשרי צילוב שנוצרו על ידי פורמלדהיד ברקמות FFPE, או לשיפור יעילותו של הבופר לפירוק תאים. הטמפרטורה ומשך הזמן הם פרמטרים קריטיים, המותאמים לתגובה הרצויה או לסוג הדגימה.
מהו עיכול בשיטת SP3?
הכנת דגימות במכל יחיד בסיוע פאזה מוצקה (SP3) היא תהליך עבודה פרוטאומי המבוסס על חרוזים. התהליך משתמש בחרוזים פאראמגנטיים לקשירת חלבונים, ומאפשר ניקוי, ריכוז ועיכול אנזימטי יעילים על גבי החרוזים בתנאים דנטורטיביים. SP3 ממזער את אובדן הדגימה ומתאים במידה רבה לדגימות שכמות החומר ההתחלתית בהן קטנה ולדגימות FFPE.
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים בגדלים הנעים מגודל מעבדתי ועד גודל תעשייתי.
