Аналитические подходы подготовки проб для нецелевого метаболомного анализа адгезивных клеточных культур
https://doi.org/10.18705/2782-3806-2024-4-3-268-275
EDN: IJWRSN
Аннотация
Метаболомика представляет собой количественный и качественный анализ максимально полного набора метаболитов, присутствующих в клетках, биологических жидкостях и тканях, с использованием хемометрического и статистического анализа различий между метаболомами исследуемых групп. Надежность полученных аналитических данных и, как следствие, достоверная биологическая интерпретация результатов метаболомного исследования обусловлены выбором надлежащих процедур преаналитического этапа.
В обзоре представлены общие рекомендации по планированию и организации нецелевого метаболомного исследования с использованием адгезивных клеточных культур. Рассмотрены основные стратегии оптимизации процедуры подготовки проб к анализу и выбора условий культивирования клеточных культур, отбора проб, снижения метаболической активности и экстракции метаболитов.
Об авторах
Е. Д. КессенихРоссия
Кессених Елизавета Дмитриевна, научный сотрудник НИЛ метаболомного и метаболического профилирования НИЦ неизвестных, редких и генетически обусловленных заболеваний НЦМУ «Центр персонализированной медицины»
ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341
М. А. Мигунова
Россия
Мигунова Маргарита Александровна, лаборант-исследователь НИЛ метаболомного и метаболического профилирования НИЦ неизвестных, редких и генетически обусловленных заболеваний НЦМУ «Центр персонализированной медицины»
ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341
М. И. Кривошеина
Россия
Кривошеина Мария Игоревна, лаборант-исследователь НИЛ метаболомного и метаболического профилирования НИЦ неизвестных, редких и генетически обусловленных заболеваний НЦМУ «Центр персонализированной медицины»
ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341
Е. А. Мурашко
Россия
Мурашко Екатерина Александровна, к.х.н., заведующий НИЛ метаболомного и метаболического профилирования НИЦ неизвестных, редких и генетически обусловленных заболеваний НЦМУ «Центр персонализированной медицины»; ассистент кафедры математики и естественнонаучных дисциплин Института медицинского образования
ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341
Список литературы
1. Hayton S, Trengove RD, Maker GL. Sample Preparation and Reporting Standards for Metabolomics of Adherent Mammalian Cells. In: D’Alessandro, A. Ed. High-Throughput Metabolomics. Methods in Molecular Biology. Humana/New York/NY. 2019:1978.
2. Čuperlović-Culf M. Metabolomics in Animal Cell Culture. Animal Cell Culture. 2014;615–646.
3. Koek MM, Jellema RH, van der Greef J, et al. Quantitative metabolomics based on gas chromatography mass spectrometry: status and perspectives. Metabolomics. 2011;7:307–328.
4. León Z, García-Cañaveras JC, Donato MT, Lahoz A. Mammalian cell metabolomics: experimental design and sample preparation. Electrophoresis. 2013; Oct;34(19):2762–75.
5. Cuperlović-Culf M, Barnett DA, Culf AS, et al. Cell culture metabolomics: applications and future directions. Drug Discov Today. 2010; Aug;15(15–16):610–21.
6. Zhang A, Sun H, Xu H, et al. Cell metabolomics. OMICS. 2013; Oct;17(10):495–501.
7. Artati A, Prehn C, Adamski J. LC-MS/MSBased Metabolomics for Cell Cultures. In: Mandenius CF, Ross J. ed. Cell-Based Assays Using iPSCs for Drug Development and Testing. Methods in Molecular Biology. Humana/New York/NY. 2019:1994.
8. Miccheli AT, Miccheli A, Di Clemente R, et al. NMR-based metabolic profiling of human hepatoma cells in relation to cell growth by culture media analysis. Biochim Biophys Acta. 2006; Nov;1760(11):1723–31.
9. Ruiz-Aracama A, Peijnenburg A, Kleinjans J, et al. An untargeted multi-technique metabolomics approach to studying intracellular metabolites of HepG2 cells exposed to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin. BMC Genomics. 2011; 12: 251.
10. Wahrheit J, Heinzle E. Quenching Methods for the Analysis of Intracellular Metabolites. Methods in Molecular Biology. 2013; 211–221.
11. Batista U, Garvas M, Nemec M, et al. Effects of different detachment procedures on viability, nitroxide reduction kinetics and plasma membrane heterogeneity of V-79 cells. Cell Biol Int. 2010; 34 (6):663–668.
12. Dettmer K, Nürnberger N, Kaspar H, et al. Metabolite extraction from adherently growing mammalian cells for metabolomics studies: optimization of harvesting and extraction protocols. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2010; 399(3):1127–1139.
13. Hutschenreuther A, Kiontke A, Birkenmeier G, et al. Comparison of extraction conditions and normalization approaches for cellular metabolomics of adherent growing cells with GC-MS. Analytical Methods. 2012; 4(7): 1953.
14. Cao B, Aa J, Wang G, et al. GC-TOFMS analysis of metabolites in adherent MDCK cells and a novel strategy for identifying intracellular metabolic markers for use as cell amount indicators in data normalization. Anal Bioanal Chem. 2011; Jul;400(9):2983–93.
15. Muschet C, Möller G, Prehn C, et al. Removing the bottlenecks of cell culture metabolomics: fast normalization procedure, correlation of metabolites to cell number, and impact of the cell harvesting method. Metabolomics. 2016; 12(10):151.
16. Silva LP, Lorenzi PL, Purwaha P, et al. Measurement of DNA concentration as a normalization strategy for metabolomic data from adherent cell lines. Anal Chem. 2013; Oct 15;85(20):9536–42.
17. Dietmair S, Timmins NE, Gray PP, et al. Towards quantitative metabolomics of mammalian cells: Development of a metabolite extraction protocol. Analytical Biochemistry. 2010; 404(2):155–164.
18. Halama A. Metabolomics in cell culture — A strategy to study crucial metabolic pathways in cancer development and the response to treatment. Archives of Biochemistry and Biophysics. 2014;564:100–109.
Рецензия
Для цитирования:
Кессених Е.Д., Мигунова М.А., Кривошеина М.И., Мурашко Е.А. Аналитические подходы подготовки проб для нецелевого метаболомного анализа адгезивных клеточных культур. Российский журнал персонализированной медицины. 2024;4(3):268-275. https://doi.org/10.18705/2782-3806-2024-4-3-268-275. EDN: IJWRSN
For citation:
Kessenikh E.D., Migunova M.A., Krivosheina M.I., Murashko E.A. Untargeted metabolomic analysis of adherent cell cultures: general recommendations for sample preparation. Russian Journal for Personalized Medicine. 2024;4(3):268-275. (In Russ.) https://doi.org/10.18705/2782-3806-2024-4-3-268-275. EDN: IJWRSN