Method Article
Décrit ici est un protocole pour la détermination de quatre métabolites différents de tryptophane produits dans la voie de kynurenine (kynurenine, 3-hydroxykynurenine, acide xanthurenic, acide 3-hydroxyanthranilic) dans le milieu recueilli des cultures de cellules cancéreuses analysées par chromatographie liquide couplée à une spectrométrie de masse quadrupole simple.
La voie kynurenine et les catabolites de tryptophane appelées kynurenines ont reçu une attention accrue pour leur participation à la régulation immunitaire et à la biologie du cancer. Un test de culture cellulaire in vitro est souvent utilisé pour en apprendre davantage sur la contribution de différents catabolites tryptophane dans un mécanisme de la maladie et pour tester des stratégies thérapeutiques. Le milieu de culture cellulaire qui est riche en métabolites sécrétés et molécules de signalisation reflète l’état du métabolisme du tryptophane et d’autres événements cellulaires. De nouveaux protocoles pour la quantification fiable de kynurenines multiples dans le milieu complexe de culture cellulaire sont souhaités pour permettre une analyse fiable et rapide de plusieurs échantillons. Ceci peut être accompli avec la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse. Cette technique puissante est utilisée dans de nombreux laboratoires cliniques et de recherche pour la quantification des métabolites et peut être utilisée pour mesurer les kynurenines.
Présente ici est l’utilisation de la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse quadrupole unique (LC-SQ) pour la détermination simultanée de quatre kynurenines, c.-à-kynurenine, 3-hydroxykynurenine, 3-hydroxyanthranilic, et acide xanthurnique dans le milieu recueilli à partir de cellules cancéreuses en culture in vitro. Détecteur SQ est simple à utiliser et moins cher par rapport à d’autres spectromètres de masse. Dans l’analyse SQ-MS, plusieurs ions de l’échantillon sont générés et séparés en fonction de leur rapport masse-charge spécifique(m/z),suivi de la détection à l’aide d’un mode de surveillance ion unique (SIM).
Cet article attire l’attention sur les avantages de la méthode signalée et indique certains points faibles. Il est axé sur des éléments critiques de l’analyse LC-SQ, y compris la préparation de l’échantillon ainsi que la chromatographie et l’analyse de spectrométrie de masse. Le contrôle de la qualité, les conditions d’étalonnage des méthodes et les problèmes d’effet matriciel sont également discutés. Nous avons décrit une application simple de 3-nitrotyrosine comme norme analogique pour tous les analytes cibles. Comme le confirment les expériences menées auprès d’ovaires humains et de cellules cancéreuses du sein, la méthode LC-SQ proposée génère des résultats fiables et peut être appliquée à d’autres modèles cellulaires in vitro.
Kynurenine pathway (KP) est la voie principale du catabolisme tryptophane (Trp) dans les cellules humaines. L’indoleamine-2,3-dioxygénase (IDO-1) dans les cellules extrahépatiques est la première enzyme limitative de KP et convertit Trp en N-formylkynurenine1. D’autres étapes au sein de KP génèrent d’autres métabolites secondaires, à savoir les kynurenines qui présentent diverses propriétés biologiques. Kynurenine (Kyn) est la première catabolite Trp stable montrant des propriétés toxiques et régulant les événements cellulaires après s’être liant au récepteur des hydrocarbures aryl (AhR)2. Par la suite, Kyn est transformé en plusieurs molécules spontanément ou dans les processus à base d’enzymes, générant de tels métabolites comme la 3-hydroxykynurenine (3HKyn), l’acide anthranilique (AA), l’acide 3-hydroxyanthranilic (3-HAA), l’acide kynurnique (Kyna), et l’acide xanthurnique (XA). Un autre métabolite en aval, 2-amino-3-carboxymuconic acid-6-semialdehyde (ACMS), subit une cyclisation non enzymatique à l’acide quinolinique (QA) ou à l’acide picolinique (PA)1. Enfin, qa est encore transformé en nicotinamide-adénone dinucléotide (NAD+)3, le métabolite KP point final qui est un cofacteur enzyme important. Certaines kynurenines ont des propriétés neuroprotectrices telles que Kyna et PA, tandis que les autres, c’est-à-dire 3HAA et 3HKyn, sonttoxiques 4. L’acide xanthurétique, qui est formé à partir de 3HKyn, présente des propriétés antioxydantes et vasorelaxation5. XA s’accumule dans les lentilles vieillissantes et conduit à l’apoptose des cellules épithéliales6. KP, décrit au milieu du20ème siècle, a gagné plus d’attention quand son implication dans divers désordres a été démontrée. L’activité accrue de cette voie métabolique et l’accumulation de certaines kynurènes modulent la réponse immunitaire et sont associées à différentes conditions pathologiques telles que la dépression, la schizophrénie, l’encéphalopathie, le VIH, la démence, la sclérose latérale amyotrophique, le paludisme, la maladie d’Alzheimer, la maladie de Huntington et le cancer4,7. Quelques changements dans le métabolisme de Trp sont observés dans les microenvironnements de tumeur et les cellulescancéreuses 2,8. En outre, les kynurenines sont considérées comme des marqueurs prometteursde la maladie 9. Dans la recherche sur le cancer, les modèles de culture cellulaire in vitro sont bien établis et largement utilisés pour l’évaluation préclinique des réponses aux médicaments anticancéreux10. Les métabolites de Trp sont sécrètes par les cellules dans le milieu de culture et peuvent être mesurés pour évaluer l’état de la voie kynurenine. Par conséquent, il est nécessaire de développer des méthodes appropriées pour la détection simultanée du plus grand nombre possible de métabolites KP dans une variété de spécimens biologiques avec un protocole facile, flexible et fiable.
Dans cet article, nous décrivons un protocole pour la détermination simultanée de quatre métabolites de voie de kynurenine : Kyn, 3HKyn, 3HAA, et XA par LC-SQ dans un milieu post-culture rassemblé des cellules cancéreuses. Dans une approche analytique moderne, la chromatographie liquide13,14,15,16 est préférée pour la détection et la quantification simultanées des catabolites tryptophanes individuels, contrairement aux analyses biochimiques non spécifiques utilisant le reagent Ehrlich11,12. À l’heure actuelle, il existe de nombreuses méthodes disponibles pour la détermination des kynurenines chez les spécimens humains, principalement à base de chromatographie liquide avec des détecteurs d’ultraviolets ou de fluorescence13,17,18,19. La chromatographie liquide couplée à un détecteur de spectrométrie de masse (LC-MS) semble plus adaptée à ce type d’analyse, en raison de leur sensibilité plus élevée (limites inférieures de détection), de sélectivité et de répétabilité.
Les métabolites de Trp ont déjà été déterminés dans le sérum humain, le plasma etl’urine 13,20,21,22,23,cependant, les méthodes pour d’autres spécimens biologiques, comme le milieu de culture cellulaire sont également désirées. Précédemment, LC-MS a été employé pour des composés Trp-dérivés dans un milieu rassemblé après culturisation des cellules humaines de gliome, des monocytes, des cellules dendritiques ou des astrocytes traités avec le gamma d’interféron (IFN-γ)24,25,26. Actuellement, il est nécessaire de nouveaux protocoles validés qui peuvent permettre une évaluation de plusieurs métabolites dans différents médias culturels, cellules et traitements utilisés dans les modèles de cancer.
Le but de la méthode développée est de quantifier (en une seule course analytique) quatre kynurenines majeures qui peuvent indiquer des anomalies dans KP. Présentés ici sont des étapes critiques de notre protocole récemment publié pour l’analyse quantitative LC-SQ de certaines kynurenines significatives en utilisant une norme interne (3-nitrotyrosine, 3NT) dans le milieu recueilli à partir de cellules cancéreuses humaines in vitro cultivés 27. À notre connaissance, c’est le premier protocole LC-SQ pour la quantification simultanée de 3HKyn, 3HAA, Kyn et XA dans un milieu de culture obtenu à partir des cellules cultivées in vitro. Sur certaines modifications, la méthode pourrait être appliquée davantage pour étudier les changements dans le métabolisme de Trp dans un plus large éventail de modèles de culture cellulaire.
1. Préparation des solutions standard 3NT, Kyn, 3HKyn, 3HAA, XA standard stock
2. Préparation du milieu de culture traité au charbon de bois
3. Faire les solutions d’étalonnage et les courbes d’étalonnage
4. Préparation d’échantillons de contrôle de la qualité (QC)
5. Mise en place du système LC-MS
6. Construction de la courbe d’étalonnage
7. Culture cellulaire in vitro et collecte d’échantillons aux fins d’analyse
8. Préparer des échantillons pour l’analyse LC-MS
9. Évaluation de la teneur en protéines et de la normalisation des données
LC-MS présente des avantages incontestables dans la quantification des molécules biologiquement actives, même si certaines composantes de spécimens complexes provoquent des effets matriciels et compromettent l’ionisation des analytes. Elle conduit à la suppression des ion ou à l’amélioration de l’ion, diminuant fortement la précision et affectant une limite de détection/quantification de la LC-MS, qui est considérée comme un point « faible » de la méthode. Dans notre protocole, les ions sont générés par l’ionisation d’électrospray (ESI) dans le mode positif, qui a été également employé dans d’autres études sur la détermination de métabolites de Trp13. L’ESI, cependant, est plus sujette aux effets matriciels que l’ionisation chimique de pression atmosphérique (APCI)28. Ainsi, pour une quantification précise des métabolites Trp dans un milieu de culture cellulaire, nous avons utilisé un étalonnage interne standard et matricielle pour compenser les effets dépendant de la matrice sur le signal analyte et pour corriger la perte des composés cibles au cours d’une étape de préparation de l’échantillon. Nous avons appliqué la même norme interne (3NT) pour tous les analytes étudiés (3HKyn, Kyn, 3HAA, XA). 3NT n’a pas été trouvé dans le milieu original et frais utilisé pour la culture cellulaire et montre un comportement similaire comme les composés cibles dans les conditions analytiques appliquées. Cela fait de 3NT la norme interne appropriée27. En outre, afin de simplifier le protocole, afin de le rendre plus accessible à un large groupe d’utilisateurs, nous ne proposons qu’une seule étape de préparation de l’échantillon impliquant l’élimination des protéines par traitement au méthanol contenant 1% (v/v) FA.
Dans le protocole présenté, il est recommandé de préparer les courbes d’étalonnage en utilisant le milieu complet utilisé pour la culture cellulaire. Cependant, le milieu de culture pourrait contenir kyn endogène qui perturbe l’estimation correcte de la zone de pointe analyte, en particulier dans les solutions d’étalonnage à faibles concentrations. La figure 1A illustre les résultats de LC-SQ obtenus au cours de l’analyse du DMEM contenant 4,5 g/L de glucose D (DMEM-HG) et 10 % (v/v) de FBS utilisés par notre groupe pour une culture de cellules cancéreuses. Nous avons constaté que le milieu de culture complet frais contient initialement un kyn qui peut être enlevé par purification avec du charbon actif (Figure 1B). Lors de l’analyse des échantillons expérimentaux, le milieu de culture complet du DMEM-HG a également été analysé comme échantillon de contrôle, et la zone de pointe de Kyn a été soustraite de la zone de pointe enregistrée pour Kyn dans chaque échantillon testé.
Figure 1 : Résultats représentatifs de la LC-SQ du milieu de culture DMEM-HG complet (A) avant et (B) après le prétraitement sur le charbon actif. Des échantillons de milieu de culture ont été piqués avec la même quantité de la norme interne (3NT). S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Dans l’étape suivante, un temps de rétention pour chaque analyte cible a été établi (voir un chromatogramme dans la figure 2A). La bonne pratique dans l’analyse LC-MS est d’exécuter un échantillon qc avant les échantillons réels pour confirmer les temps de rétention appropriés des analytes. Parfois, un changement dans les signaux LC peut être observé, et les inadéquations ont tendance à se produire. La figure 2B montre un léger changement dans les temps de rétention des analytes, ce qui, cependant, ne perturbe pas les mesures correctes. D’autre part, la figure 2C présente un changement important dans la position des pics cibles. Comme on l’a vu, le signal 3NT a été considérablement déplacé vers un temps de rétention plus court et est sorti de la barrière de temps définie. En l’espèce, une analyse quantitative appropriée était impossible parce que le signal standard interne ne peut pas être mesuré correctement. Cela peut être dû à plusieurs facteurs, à savoir l’équilibrage insuffisant des colonnes, le mélange incorrect des solvants dans la pompe, l’utilisation de diluants d’échantillons inappropriés ou la contamination de la phase stationnaire de la colonne. La figure 2D,cependant, représente une situation où les pics enregistrés souffrent de très faibles intensités. Cela peut être le résultat d’une défaillance d’injection, d’une fuite dans le système ou de dommages causés par la SP. En outre, les composants de la matrice de co-eluting peuvent générer des ions avec m/z sélectionnés pour les analytes cibles, comme dans la figure 3A, où le résultat de l’analyse du milieu de culture des cellules MDA-MB-231 sont montrés. Au moment de la rétention d’environ 25 min, un signal fort dérivé d’un composant matriciel inconnu (composé X) a été observé. Le pic apparaît au cours de la période d’analyse, lorsque l’ion de m/z 206 (sélectionné pour XA) a été surveillé. Toutefois, ce signal ne correspond pas à l’analyte en raison de l’incompatibilité du temps de rétention. Pour éviter les erreurs lors de l’intégration de pointe, une comparaison du temps de rétention avec celui enregistré pour les échantillons de QC est également recommandée.
Figure 2. Exemples de résultats corrects et incorrects. Les chromatogrammes corrects de l’analyse d’échantillon de QC à (A) niveauxmoyens et( B ) de basse concentration enregistrés à différents jours. Exemple du chromatogramme incorrect résultant d’un changement significatif dans les temps de rétention des analytes (C) et des intensités insatisfaisantes des pics (D). S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 3. Résultats représentatifs du milieu de culture recueillis à partir de différentes lignées de cellules cancéreuses. Le milieu culturel des cellules( A) MDA-MB-231 (cancer du sein humain) et (B) SK-OV-3 (cancer des ovaires humains) a été analysé à l’aide de LC-SQ. Le composé X indique le signal d’un composé inconnu présent dans le milieu de culture qui co-élit avec l’analyte et ionise pour former un ion avec m/z sélectionné pour l’analyte. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Le milieu de culture utilisé pour les cellules cancéreuses (DMEM) contient des quantités importantes de Trp. Son isotope(13C-Trp) partage le même ion que XA(m/z 206) et pourrait interférer avec la détermination de la XA. Cependant, dans les conditions chromagraphiques appliquées, le signal de Trp est bien séparé du signal XA. Par conséquent, nous avons conclu que trp présent dans DMEM n’affecte pas la quantification et l’exactitude xa de la méthode (Figure 4).
Figure 4. Position des signaux de tryptophane (Trp) et d’acide xanthurnique (XA) sur le chromatogramme ms. Des solutions standard de Trp (49,0 μmol/L) et de XA (48,8 μmol/L) ont été préparées en solvant A (format ammonium de 20 mmol/L dans l’eau, pH 4,3) dans des conditions optimisées de LC-SQ. Les ions de m/z 205 (correspondant à [Trp+H] + )et m/z 206 (correspondant à [XA+H] + )ontété surveillés pour Trp et XA, respectivement. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
La méthode analytique présentée a réussi le test de validation en termes de linéarité, de précision (coefficients de variation ≤15%), de précision (96-104%), de récupération (96-119%) et d’effets matriciels pour tous les analytes, comme on l’a décrit en détail dans notre article précédent 27.
Enfin, nous avons confirmé une application de l’approche analytique décrite à un milieu recueilli à partir des cellules cancéreuses humaines in vitro. Nos données ont confirmé qu’un niveau de kynurenines peut varier considérablement dans un milieu de culture prélevé à partir de différents types de cellules (Figure 3). Nous avons analysé le milieu de culture à partir de 2 types de lignées cancéreuses, c’est-à-dire les cellules MDA-MB-231 et SK-OV-3 dérivées du cancer du sein et de l’ovaire, respectivement. Les lignes sélectionnées sont souvent utilisées comme modèles pour étudier les événements moléculaires et pour le dépistage des médicaments anticancéraux. Comme nous l’avons observé, les cellules cultivés dans un milieu standard de contrôle ont libéré différentes quantités de métabolites de tryptophane, C’est-à-dire que les cellules MDA-MB-231 ont libéré une quantité quantifiable de Kyn et de XA à faible concentration de nmol/L (figure 3A), tandis que les cellules SK-OV-3 ont montré beaucoup plus de Kyn, sécrétion très faible de XA, et aucune sécrétion d’autres kynurenines étudiées comme indiqué par l’intensité des pics correspondants (figure 3B).
Cet article présente un protocole détaillé de LC-SQ pour la quantification simultanée de quatre métabolites principaux de Trp (3HKyn, Kyn, 3HAA, XA) qui sont mesurés dans un milieu des cellules cancéreuses humaines culturenées in vitro. Une attention particulière est accordée à la préparation de l’échantillon, à la procédure chromatographic/spectrométrie de masse et à l’interprétation des données, les points les plus importants de l’analyse.
En général, l’analyse LC-MS, en raison d’une sensibilité élevée, exige les normes les plus élevées d’une rigueur protocolaire et de la pureté des matériaux usés. Il se réfère à une application de verrerie soigneusement nettoyée et correctement lavée, ainsi que des produits chimiques de haute qualité tout au long de la procédure standard. Il est très important d’utiliser des solvants à base d’eau douce d’une phase mobile pour éviter la contamination microbienne qui, dans cette approche sensible, pourrait affecter considérablement l’analyse. Avant de s’injecter dans un système LC, les échantillons analysés doivent être soigneusement examinés pour déceler la présence de particules insolubles. Il est important de noter que la colonne doit être suffisamment calibrée avant l’analyse de l’échantillon. Le non-respect de ces règles peut entraîner la contamination des échantillons, du système LC et de la colonne analytique ou une ionisation insuffisante de l’échantillon dans la source de SP, ce qui entraîne finalement un déplacement des signaux.
Il y a 2 points clés dans le protocole qui doivent être soulignés afin d’obtenir des résultats optimaux. La partie la plus critique du protocole présenté est l’étape de préparation de l’échantillon. L’utilisation d’une procédure inadéquate entraîne une perte de composés cibles et, par conséquent, une quantification inexacte. Dans notre approche, pendant le développement de la méthode, l’étape de préparation de l’échantillon a été soigneusement optimisée ainsi que la sélection du solvant pour l’élimination des protéines. Comme nous l’avons déterminé, le traitement d’échantillon avec le méthanol contenant 1% (v/v) acide formique a donné les meilleures récupérations pour toutes les kynurenines étudiées. L’impact d’une composition de phase mobile sur l’étendue de l’ionisation analyte a également été évalué. Nous avons vérifié les phases mobiles composées de format ammonium de 0-20 mmol/L ou d’acétate d’ammonium à différents pH ajustés avec de l’acide formique ou acétique. La phase mobile contenant 20 mmol/L ammonium formate dans l’eau (pH 4.3, solvant A) et l’acétyltrile (solvant B) a fourni les meilleures conditions possibles pour la quantification simultanée de Kyn, 3HKyn, 3HAA et XA27. Une autre étape importante de l’analyse LC-MS est l’intégration de pointe. Certaines kynurenines se produisent dans un échantillon à des niveaux de concentration très faibles. Dans ce cas, les signaux des composés de co-eluting peuvent se chevaucher avec le signal d’analyte cible ou générer un pic à un moment de rétention similaire. Un utilisateur inexpérimenté de cette méthode peut trouver quelques difficultés avec une intégration de pointe correcte, comme l’illustre la figure 2C. Ainsi, la vérification du temps de rétention des analytes et la comparaison avec un échantillon qc est nécessaire et fortement recommandé.
Les bonnes pratiques analytiques comprennent la sélection d’une norme interne appropriée pour une analyse quantitative. Ici, nous proposons une approche simple et rentable en utilisant une seule norme interne (3NT) comme analogue de quatre kynurenines. Les résultats ont confirmé que 3NT présente un comportement chromatographic similaire comme les composés cibles et en conséquence il permet d’atteindre une bonne précision et précision de la méthode27. Dans les conditions appliquées de LC, le pic 3NT est bien séparé des signaux des autres analytes et facile à mesurer. Nous nous rendons compte que les normes internes étiquetées isotopiquement (ILIS) utilisées dans de telles analyses14,15 fourniront une meilleure compensation des effets matriciels et un meilleur contrôle de toutes les variables qui peuvent conduire à de faux résultats. D’autre part, les ILIS pour tous les analytes cibles ne sont pas toujours facilement disponibles, et encore moins leur coût élevé. De plus, les ILIS sont plutôt dédiés à LC-MS/MS qu’à LC-SQ avec le mode surveillance ion unique (SIM) que nous avons utilisé dans ce document.
L’utilisation de la 3NT comme norme interne pourrait être considérée ici comme une limitation de la méthode en raison d’une possibilité de formation de 3 nitrotyrosines sur les protéines29. Cependant, dans le cas d’un milieu de culture, nous n’avons observé aucune 3-nitrotyrosine endogène libre. Il nous a permis de reconnaître 3NT comme une norme interne appropriée. Cependant, nous recommandons une évaluation préalable d’un niveau endogène initial de 3NT, particulièrement en étudiant d’autres types de cellules que testés dans ce rapport.
En résumé, lors de la sélection d’un analogue de n’importe quel analyte, il faut tenir compte de nombreuses caractéristiques, par exemple, la similitude chimique et l’absence initiale dans une matrice d’échantillon. En outre, une stabilité de la norme interne analogique dans une matrice d’échantillon, son efficacité de récupération et d’ionisation en présence de composants matriciels peuvent différer des composés cibles. Ainsi, toutes ces caractéristiques doivent être examinées et soigneusement étudiées lors du développement de la méthode.
Le système analytique de la méthode présentée comprenant un détecteur de SP nous a permis d’atteindre de faibles limites de détection (0,0033 - 0,0108 μmol/L)27. De cette façon, les mesures simultanées de 3HKyn, Kyn, 3HAA, XA dans les fourchettes de concentration de 0,018 - 4,46 μmol/L, 0,0096 - 3,84 μmol/L, 0,033 - 13,06 μmol/L, et 0,019 – 4,87 μmol/L, respectivement, ont été atteints. La principale limitation de toute analyse LC-SQ est associée à une séparation adéquate des composants de l’échantillon sur une colonne LC. Une mauvaise séparation contribue à réduire la sélectivité par rapport à la détection avec une spectrométrie de masse quadrupole tandem utilisant des ions de produit et le mode de surveillance des réactions multiples (MRM). Afin d’éviter les interférences provenant d’autres composants matriciels qui partagent les mêmes ions ou des ions similaires avec une molécule cible, les conditions de séparation du LC doivent être soigneusement optimisées. À titre d’exemple, l’isotope 13C Trp (présent en quantités intraces) génère le même ion de m/z 206 que celui choisi pour la surveillance xa. La mauvaise interprétation a été évitée ici en optimisant les conditions chromatographiques et la séparation satisfaisante de Trp et XA éludé de la colonne (Figure 4).
Dans les applications futures, certaines modifications au protocole peuvent être implémentées. Un utilisateur potentiel peut modifier une concentration de la norme interne (3NT) lorsque les niveaux de kynurenines étudiées devraient diminuer beyound les concentrations présentées ici. Fait important, la concentration de 3NT devrait être la même tant dans les normes d’étalonnage que dans les échantillons expérimentaux. En cas de niveau d’analyte extrêmement élevé, comme kyn observé dans les cellules SK-OV-3, nous vous recommandons de travailler avec une concentration plus élevée de 3NT. Si la dilution de l’échantillon est nécessaire, elle se fait à l’étape finale du protocole, avant l’injection de l’échantillon sur la colonne LC.
Dans la littérature, il y a quelques protocoles proposés pour l’analyse quantitative de LC-MS/MS des kynurenines dans un milieu de culture de différentes cellules. Un protocole fournit une détermination simultanée de 3 métabolites, c’est-à-dire Kyn, 3HKyn et 3HAA, mais il est moins sensible (limite de quantifications (LOQ) à des niveaux plus élevés), contrairement à notre méthode21. Un autre rapport a présenté une méthode qui permet la quantification de 4 kynurenines, y compris Kyn, 3HKyn, 3HAA et XA avec loqssemblables 25. Aucun d’entre eux, cependant, n’a été optimisé pour la détection des kynurenines générées par les cellules cancéreuses in vitro. Les composants d’une matrice d’échantillon influencent l’ionisation analyte dans la source de SP en diminuant ou en augmentant le signal, qui est une cause de résultats peu fiables. Pour obtenir des données plus précises, nous avons proposé d’utiliser une norme interne analogique (3NT) en combinaison avec un étalonnage matricielle pour une meilleure compensation des effets dépendants de la matrice.
En utilisant la méthodologie présentée, nous avons pu observer que Kyn était le métabolite Trp le plus abondant dans un milieu de culture prélevé sur les types de cellules cancéreuses analysées, tandis que les autres métabolites étudiés dans des conditions de culture de contrôle n’ont pas été détectés (à l’exclusion de la XA présente en quantités traçables mais détectables). Cependant, quand les cellules ont été stimulées avec un activateur immunisé puissant - lipopolysaccharide bactérien, une plus grande quantité de XA en plus de Kyn a été sécrété. D’autre part, les 3HKyn et 3HAA détectés qui sont formés en amont de XA dans KP étaient encore sous LOQ27. Cela donne à penser que certains métabolites KP présents en petites quantités dans un milieu culturel pourraient être difficiles à mesurer en utilisant l’approche proposée par la LC-SQ. Néanmoins, le protocole présenté est utile pour identifier les changements dans KP par quantification des métabolites clés de Trp accumulant. L’utilisation de cette méthodologie dans de futures études pour engager un système de culture cellulaire in vitro fournira de nouveaux biomarqueurs des maladies immunitaires et du cancer. Notre approche apporte un test validé et fiable avec une sensibilité pertinente pour les modèles cellulaires qui sont difficiles en raison de faibles concentrations de métabolites KP en aval. Les instructions fournies permettront aux chercheurs de différents domaines d’utiliser cette approche pour quantifier les kynurenines majeures liées au cancer et à d’autres maladies. Nos données (non publiées) montrent qu’il est utile pour étudier la modulation du KP dans les cellules exposées à différents produits de glycation, mais il devrait également trouver une application dans d’autres domaines de recherche et les maladies à composante immunitaire, c’est-à-dire dans la biologie de l’endomètre et la reproduction30.
Le protocole présenté peut être élargi pour déterminer d’autres analytes qui pourraient s’accumuler dans un milieu de culture dans différentes conditions expérimentales. Les normes de référence appropriées des analytes devraient être utilisées pour la validation de la méthode en termes de précision, de précision, de linéarité, de récupération ou de sélectivité avant d’être utilisées pour des analyses quantitatives. Futhermore, selon le but de la recherche, le protocole peut être utilisé pour les kynurenines individuelles (3HKyn, Kyn, 3HAA ou XA). Dans ce cas, les ions correspondant à des composés qui ne sont pas pris en compte pour analyse, peuvent être retirés des paramètres de SP. Les changements appropriés dans le programme de gradient LC aideront à réduire le temps d’analyse.
Lors de l’étude du KP, il est pertinent d’évaluer l’activité de l’enzyme IDO. Cela pourrait être estimé simplement en mesurant la consommation de Trp et la libération de Kyn dans un milieu de culture ou en calculant un rapport concentration kynurenine-tryptophane ([Kyn]/[Trp])31. Dans notre approche, nous n’avons pas mesuré une concentration de Trp, cependant, le protocole pourrait être élargi en ajoutant cette cible dans l’analyse LC-SQ. Comme approche plus biochimiquement appropriée, nous recommandons d’exprimer l’activité enzymatique d’IDO comme quantité de Kyn produite par des cellules par milligramme de protéine par minute comme présentéailleurs 32. Nous avons remarqué un avantage dans l’utilisation de cette approche dans nos autres études sur les cellules cancéreuses (manuscrit en préparation) et recommandons cette méthode lors de l’utilisation du modèle de culture cellulaire in vitro.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Ces travaux ont été soutenus par l’Union européenne par le Fonds européen de développement régional dans le cadre du Programme opérationnel développement de la Pologne orientale 2007-2013 (POPW.01.03.00-06-003/09-00), par la Faculté des biotechnologies et des sciences de l’environnement de l’Université catholique Jean-Paul II de Lublin (subvention des jeunes scientifiques pour Ilona Sadok), Centre national polonais des sciences, OPUS13 (25/04/01198 2017/2017/25/B/NZ4/01198 pour Magdalena Staniszewska, chercheuse principale). Les auteurs remercient le Professeur Agnieszka Ścibior du Laboratoire de Stress Oxydatif, Centre de Recherche Interdisciplinaire, JPII CUL pour le partage de l’équipement pour la culture cellulaire et la quantification des protéines.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3-hydroksy-DL-kynurenina | Sigma-Aldrich | H1771 | |
3-hydroxyanthranilic acid | Sigma-Aldrich | 148776 | 97% |
3-nitro-L-tyrosine | Sigma-Aldrich | N7389 | |
Acetonitrile | Supelco | 1.00029 | hypergrade for LC-MS LiChrosolv |
Activated charcoal | Supelco | 05105 | powder |
Analytical balance | Ohaus | ||
Analytical column | Agilent Technologies | 959764-902 | Zorbax Eclipse Plus C18 rapid resolution HT (2.1 x 100 mm, 1.8 µm) |
Ammonium formate | Supelco | 7022 | eluent additive for LC-MS, LiChropur, ≥99.0% |
Bovine Serum Albumin | Sigma | 1001887398 | |
Caps for chromatographic vials | Agilent Technologies | 5185-5820 | blue screw caps,PTFE/red sil sepa |
Cell culture dish | Nest | 704004 | polystyrene, non-pyrogenic, sterile |
Cell culture plate | Biologix | 07-6012 | 12-well, non-pyrogenic, non-cytoxic, sterille |
Cell incubator | Thermo Fisher Scientific | HERAcell 150i Cu | |
Centrifuge | Eppendorf | model 5415R | |
Centrifuge | Eppendorf | model 5428 | |
Centrifuge tubes | Bionovo | B-2278 | Eppendorf type, 1.5 mL |
Centrifuge tubes | Bionovo | B-3693 | Falcon type, 50 mL, PP |
Chromatographic data acqusition and analysis software | Agilent Technologies | LC/MSD ChemStation (B.04.03-S92) | |
Chromatographic insert vials | Agilent Technologies | 9301-1387 | 100 µL |
Chromatographic vials | Agilent Technologies | 5182-0714 | 2 mL, clear glass |
Dimethyl sulfoxide | Supelco | 1.02950 | Uvasol |
Dubelcco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM) | PAN Biotech | P04-41450 | |
Dual meter pH/conductivity | Mettler Toledo | SevenMulti | |
Evaporator | Genevac | model EZ-2.3 Elite | |
Fetal bovine serum | Sigma-Aldrich | F9665 | |
Formic acid | Supelco | 5.33002 | for LC-MS LiChropur |
Glass bottle for reagents storage | Bionovo | S-2070 | 50 mL, clear glass |
Guard column | Agilent Technologies | 959757-902 | Zorbax Eclipse Plus-C18 Narrow Bore Guard Column (2.1 x 12.5 mm, 5 µm) |
Hydrochloric acid | Merck | 1.00317.1000 | |
L-kynurenine | Sigma-Aldrich | K8625 | ≥98% (HPLC) |
Magnetic stirrer | Wigo | ES 21 H | |
Microbalance | Mettler Toledo | model XP6 | |
Milli-Q system | Millipore | ZRQSVPO30 | Direct-Q 3 UV with Pump |
Quadrupole mass spectrometer | Agilent Technologies | G1948B | model 6120 |
Penicillin-Streptomycin | Sigma-Adrich | 048M4874V | |
Plate reader | Bio Tek | Synergy 2 operated by Gen5 | |
Potassium chloride | Merck | 1.04936.1000 | |
Potassium dihydrogen phosphate | Merck | 1.05108.0500 | |
Protein Assay Dye Reagent Concentrate | BioRad | 500-0006 | |
See-saw rocker | Stuart | SSL4 | |
Serological pipette | Nest | 326001 | 5 mL, polystyrene, non-pyrogenic, sterile |
Sodium chloride | Sigma-Aldrich | 7647-14-5 | |
Sodium phosphate dibasic | Merck | 1.06346.1000 | |
Solvent inlet filter | Agilent Technologies | 5041-2168 | glass filter, 20 μm pore size |
Solvent reservoir (for LC-MS) | Agilent Technologies | 9301-6524 | 1 L, clear glass |
Solvent reservoir (for LC-MS) | Agilent Technologies | 9301-6526 | 1 L, amber glass |
Spreadsheet program | Microsoft Office | Microsoft Office Excel | |
Stir bar | Bionovo | 6-2003 | teflon coated |
Syringe filters for culture medium filtration | Bionovo | 7-8803 | regenerated cellulose, Ø 30 mm, 0,45 µm |
Syringe filters for mobile phase components filtration | Bionovo | 6-0018 | nylon, Ø 30 mm, 0,22 µm |
Tissue culture plates | VWR | 10062-900 | 96-wells, sterille |
Trypsin-EDTA Solution | Sigma-Aldrih | T4049-100 mL | |
Ultra-High Performance Liquid Chromatography system | Agilent Technologies | G1367D, G1379B, G1312B, G1316C | 1200 Infinity system consisted of autosampler (G1367D), degasser (G1379B), binary pump (G1312B), column thermostat (G1316C) |
Ultrasound bath | Polsonic | 104533 | model 6D |
Vortex | Biosan | model V-1 plus | |
Xanthurenic acid | Sigma-Aldrich | D120804 | 96% |
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