INC國(guó)際兒童腦瘤大咖、世界神經(jīng)外科聯(lián)合會(huì)(WFNS)執(zhí)行委員會(huì)&顧問(wèn)委員會(huì)成員之一的James T. Rutka教授發(fā)表研究《Rapid determination of medulloblastoma subgroup a?liation with mass spectrometry using a handheld picosecond infrared laser desorption probe》(使用手持飛秒紅外激光解吸探針與質(zhì)譜法快速鑒定髓母細(xì)胞瘤亞組的歸屬)，以下是研究簡(jiǎn)述。

　　01. 摘要

　　髓母細(xì)胞瘤(MB)是兒童中常見(jiàn)的惡性腦腫瘤，至少可分為4個(gè)具有獨(dú)特生存率和治療反應(yīng)的亞組。 為在手術(shù)期間快速確定MB亞組歸屬，我們使用手持式飛秒紅外激光(PIRL)解吸探針和接口(由本團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā))對(duì)兩個(gè)MB亞組(SHH和3組)的小鼠異種移植腫瘤進(jìn)行了質(zhì)譜(MS)分析。該平臺(tái)通過(guò)激光解吸脂質(zhì)和小分子，在5-10秒內(nèi)提供組織的實(shí)時(shí)質(zhì)譜分析。

　　對(duì)離體MB腫瘤的PIRL-MS分析在亞組鑒定中成功率達(dá)到98%，數(shù)據(jù)集涵蓋19個(gè)獨(dú)立腫瘤(每個(gè)腫瘤重復(fù)10次)的194個(gè)PIRL-MS數(shù)據(jù)，涉及6種已建立的MB細(xì)胞系。通過(guò)5%-留出-重建測(cè)試驗(yàn)證了其穩(wěn)健性。收集PIRL消融的組織材料于濾紙上，并進(jìn)行高分辨液相色譜-質(zhì)譜(LC-MS)分析，為SHH和3組MB間統(tǒng)計(jì)鑒別貢獻(xiàn)最大的m/z值提供離子鑒定。

　　基于此分析，PIRL-MS快速分類(lèi)MB利用了從腫瘤中快速提取的多種脂肪酸鏈、甘油磷酸酯、甘油磷酸甘油和甘油磷酸膽堿。本研究證明，使用PIRL-MS對(duì)離體MB組織進(jìn)行5-10秒的采樣可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的腫瘤亞組分類(lèi)，并鑒定了負(fù)責(zé)MB 3組和SHH亞組統(tǒng)計(jì)鑒別的多個(gè)生物標(biāo)志離子。本研究中使用的PIRL-MS平臺(tái)具備未來(lái)體內(nèi)應(yīng)用的潛力。

　　02. 實(shí)驗(yàn)方法

　　將194個(gè)數(shù)據(jù)文件分為兩個(gè)文件夾，一個(gè)用于3組，一個(gè)用于SHH組，并提交至MetaboAnalyst進(jìn)行偏最小二乘判別分析(PLS-DA)。MetaboAnalyst的設(shè)置細(xì)節(jié)如之前報(bào)道[31]，其中1個(gè)顯著例外是：由于缺乏質(zhì)量偏移校正，將質(zhì)量容差設(shè)置為100 mDa。在使用25 mDa容差的情況下，利用717.5076的精確質(zhì)量對(duì)光譜進(jìn)行校正(表1)。盡管該峰在3組樣本中更為強(qiáng)效，但在所有樣本中其水平均遠(yuǎn)高于背景。

　　03. 結(jié)果與討論

　　圖1 SHH和3組髓母細(xì)胞瘤(MB)腫瘤的PIRL-MS光譜。我們使用DAOY和MED8A衍生的異種移植瘤分別作為SHH和3組MB的代表進(jìn)行評(píng)估。選擇這兩種腫瘤僅基于樣本可用性。如之前所述[31]，使用負(fù)離子模式的接口收集PIRL-MS光譜，采集時(shí)間為10秒。每種光譜中標(biāo)注了區(qū)分性的m/z值?？梢钥闯?，PIRL提取脂質(zhì)的特異性導(dǎo)致MB亞組的PIRL-MS脂質(zhì)譜不同。表1列出了每種MB亞組的特征m/z比值。

　　圖2 基于5-10秒PIRL-MS分析的SHH和3組MB的統(tǒng)計(jì)鑒別。

　　從19個(gè)腫瘤(包括來(lái)自6個(gè)已建立的MB細(xì)胞系的鼠類(lèi)異種移植瘤，即D341、D458和MED8A(3組)以及DAOY、ONS76和UW228(SHH組))中以負(fù)離子模式在不到10秒的時(shí)間內(nèi)收集的PIRL-MS光譜，每個(gè)腫瘤重復(fù)10次，共194個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，通過(guò)MetaboAnalyst門(mén)戶使用偏最小二乘判別分析(PLS-DA)進(jìn)行多元分析。

　　(A) PLS-DA得分圖。194個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)由單個(gè)5-10秒的PIRL-MS光譜組成)被統(tǒng)計(jì)分組到預(yù)期的類(lèi)別中。陰影橢圓代表95%的置信區(qū)間。一個(gè)類(lèi)別的數(shù)據(jù)點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)在另一個(gè)類(lèi)別的95%置信區(qū)間內(nèi)(無(wú)誤分類(lèi))。在95%置信區(qū)間外檢測(cè)到三個(gè)異常值，文中對(duì)此進(jìn)行了討論。使用內(nèi)部樣本名稱(chēng)進(jìn)行標(biāo)記。

　　(B) PLS-DA載荷圖。數(shù)據(jù)點(diǎn)代表在SHH和3組MB腫瘤的PIRL-MS譜中對(duì)統(tǒng)計(jì)鑒別有貢獻(xiàn)的各個(gè)m/z值。位于載荷圖空間分離軸外圍(左、右)的m/z值對(duì)兩種MB亞組的統(tǒng)計(jì)鑒別貢獻(xiàn)最大，可被視為每種MB亞組的單變量生物標(biāo)志離子。在PLS-DA載荷圖中識(shí)別的大多數(shù)m/z值在圖1中使用DAOY和MED8A腫瘤顯示的單細(xì)胞系代表性PIRL-MS譜中存在。用藍(lán)色字體標(biāo)記的m/z值通過(guò)PLS-DA識(shí)別，但在構(gòu)成我們靶向評(píng)估基礎(chǔ)的MED8A或DAOY譜中并不典型。

　　圖3 PIRL-MS分析的特異性允許基于脂質(zhì)含量對(duì)某些髓母細(xì)胞瘤(MB)細(xì)胞系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)鑒別。首先，根據(jù)各自的細(xì)胞系來(lái)源對(duì)194個(gè)MB異種移植瘤的PIRL-MS光譜進(jìn)行分組，然后進(jìn)行6成分偏最小二乘判別分析(PLS-DA)。陰影橢圓代表95%的置信區(qū)間。注意到兩個(gè)異常值，其MS信號(hào)弱于平均水平。異常值UW228樣本E1在其PIRL-MS光譜中僅識(shí)別出149個(gè)質(zhì)量峰，而D341樣本B3(TIC=6.9×10?)的弱信號(hào)僅導(dǎo)致識(shí)別出105個(gè)峰。這些峰的數(shù)量小于模型內(nèi)良好分類(lèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)所預(yù)期的數(shù)量。

　　圖4 低復(fù)雜度的偏最小二乘判別分析(PLS-DA)表明，所發(fā)現(xiàn)的生物標(biāo)志離子是髓母細(xì)胞瘤(MB)亞組歸屬的穩(wěn)健決定因素。在此，我們僅使用表1中列出的約30個(gè)m/z值作為SHH和3組MB的生物標(biāo)志離子，對(duì)3組與SHH亞組(A)以及6個(gè)MB細(xì)胞系(D341、D458、MED8A、DAOY、ONS76和UW228)(B)之間的統(tǒng)計(jì)鑒別進(jìn)行了PLS-DA評(píng)估。如圖所示，在這兩種情況下，這種降低復(fù)雜度的評(píng)估得出了與圖2和圖3中使用完整m/z范圍觀察到的幾乎相同的統(tǒng)計(jì)分離模式。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步表明，圖2和圖3中完整m/z范圍PLS-DA的第1、2成分中低于50%的數(shù)據(jù)利用率并非由于數(shù)據(jù)包含噪聲所致。該評(píng)估在事后使用內(nèi)部質(zhì)量鎖定進(jìn)行質(zhì)量偏移校正后，采用了25 mDa的質(zhì)量容差，具體方法如方法部分所述。

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