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Diese Veröffentlichung spiegelt die Summe der Arbeiten zur Entwicklung einer schnellen und einfachen Strategie für die Bestimmung der relativen Proteinkonzentration in einzelnen menschlichen Zellen mittels Einzelzell-Induktionsplasma-Flugzeit-Massenspektrometrie (sc-ICP-ToF-MS) wider. Dabei wurden selbst entwickelte, mit Metall-Nanoclustern (NC) markierte spezifische Antikörper für die Zielproteine eingesetzt. Darüber hinaus wurden die Zellproben mit Rutheniumrot (RR), einem bekannten Membranbindemittel, angefärbt und Informationen über die Anzahlkonzentration und das relative Volumen erhalten. Zur Überprüfung des Konzepts wurde die Expression von Hepcidin, Metallothionein-2 und Ferroportin unter Verwendung spezifischer Antikörper, die mit IrNCs, PtNCs bzw. AuNCs markiert waren, mittels sc-ICP-ToF-MS in menschlichen ARPE-19-Zellen (menschliche Pigmentepithelzellen der Netzhaut) untersucht.
Unter der Annahme, dass ARPE-19-Zellen in Suspension kugelförmig sind und RR an die Oberfläche der Zellen bindet, wurde die Ru-Intensität mit dem Zellvolumen korreliert (d. h. das Zellvolumen ist direkt proportional zu), so dass nicht nur die Masse der Zielproteine in jeder einzelnen Zelle, sondern auch die relative Konzentration der Proteine bestimmt werden kann. Das entwickelte Verfahren ist von besonderem Interesse für den Vergleich von Zellkulturen, die unterschiedlichen Supplementen ausgesetzt sind. Im Rahmen der Studie wurden ARPE-19-Zellkulturen unter zwei Stressbedingungen verglichen: ein hyperglykämisches Modell und ein oxidatives Stressmodell. Der Vergleich der Kontrolle mit den behandelten Zellen zeigt nicht nur die Masse der analysierten Spezies, sondern auch die relativen Veränderungen des Zellvolumens und der Konzentration der Zielproteine, was eindeutig die Identifizierung von Subpopulationen unter der jeweiligen Behandlung ermöglicht.
Single Cell–ICP–ToF-MS for the Multiplexed Determination of Proteins: Evaluation of the Cellular Stress Response
Paula Menero-Valdés, Michail I. Chronakis, Beatriz Fernández*, C. Derrick Quarles Jr., Héctor González-Iglesias, Björn Meermann, Rosario Pereiro
Erschienen in Analytical Chemistry, Band 95, Heft 35, Seiten 13322-13329.
BAM Abteilung Analytische Chemie; Referenzmaterialien
BAM Fachbereich Anorganische Spurenanalytik