J 2024

Intact cell mass spectrometry coupled with machine learning reveals minute changes induced by single gene silencing.

PEČINKA, Lukáš, Lukáš MORÁŇ, Petra KOVAČOVICOVÁ, Francesca MELONI, Josef HAVEL et. al.

Základní údaje

Originální název

Intact cell mass spectrometry coupled with machine learning reveals minute changes induced by single gene silencing.

Autoři

PEČINKA, Lukáš (203 Česká republika, domácí), Lukáš MORÁŇ (203 Česká republika, domácí), Petra KOVAČOVICOVÁ (703 Slovensko, domácí), Francesca MELONI (380 Itálie), Josef HAVEL (203 Česká republika, domácí), Tiziana PIVETTA (380 Itálie) a Petr VAŇHARA (203 Česká republika, garant, domácí)

Vydání

Heliyon, CAMBRIDGE, CELL PRESS, 2024, 2405-8440

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

30400 3.4 Medical biotechnology

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 4.000 v roce 2022

Organizační jednotka

Lékařská fakulta

UT WoS

001243807900001

Klíčová slova anglicky

Bioinformatics; Biotyping; Cell culture; Intact cell MALDI TOF MS; Machine learning; Quality control; R programming language; TUSC3

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 5. 11. 2024 16:03, Mgr. Pavla Foltynová, Ph.D.

Anotace

V originále

Intact (whole) cell MALDI TOF mass spectrometry is a commonly used tool in clinical microbiology for several decades. Recently it was introduced to analysis of eukaryotic cells, including cancer and stem cells. Besides targeted metabolomic and proteomic applications, the intact cell MALDI TOF mass spectrometry provides a sufficient sensitivity and specificity to discriminate cell types, isogenous cell lines or even the metabolic states. This makes the intact cell MALDI TOF mass spectrometry a promising tool for quality control in advanced cell cultures with a potential to reveal batch-to-batch variation, aberrant clones, or unwanted shifts in cell phenotype. However, cellular alterations induced by change in expression of a single gene has not been addressed by intact cell mass spectrometry yet. In this work we used a well-characterized human ovarian cancer cell line SKOV3 with silenced expression of a tumor suppressor candidate 3 gene (TUSC3). TUSC3 is involved in co-translational N-glycosylation of proteins with well-known global impact on cell phenotype. Altogether, this experimental design represents a highly suitable model for optimization of intact cell mass spectrometry and analysis of spectral data. Here we investigated five machine learning algorithms (k-nearest neighbors, decision tree, random forest, partial least squares discrimination, and artificial neural network) and optimized their performance either in pure populations or in two-component mixtures composed of cells with normal or silenced expression of TUSC3. All five algorithms reached accuracy over 90 % and were able to reveal even subtle changes in mass spectra corresponding to alterations of TUSC3 expression. In summary, we demonstrate that spectral fingerprints generated by intact cell MALDI-TOF mass spectrometry coupled to a machine learning classifier can reveal minute changes induced by alteration of a single gene, and therefore contribute to the portfolio of quality control applications in routine cell and tissue cultures

Návaznosti

MUNI/A/1298/2022, interní kód MU
Název: Základní a aplikovaný výzkum a vývoj metod chemické a fyzikálně chemické analýzy pro studium přírody a pokročilé technologie
Investor: Masarykova univerzita, Základní a aplikovaný výzkum a vývoj metod chemické a fyzikálně chemické analýzy pro studium přírody a pokročilé technologie
MUNI/A/1301/2022, interní kód MU
Název: Zdroje pro tkáňové inženýrství 13
Investor: Masarykova univerzita, Zdroje pro tkáňové inženýrství 13
MUNI/A/1575/2023, interní kód MU
Název: Metody chemické a fyzikálně-chemické analýzy pro studium přírodních a syntetických materiálů.
Investor: Masarykova univerzita, Metody chemické a fyzikálně-chemické analýzy pro studium přírodních a syntetických materiálů.
MUNI/11/ACC/3/2022, interní kód MU
Název: Bioanalytical quality control of cGMP/ATMP-grade stem cells and progenitors
Investor: Masarykova univerzita, Bioanalytical quality control of cGMP/ATMP-grade stem cells and progenitors, Accelerate
NU23-08-00241, projekt VaV
Název: Vývoj ex-vivo buněčných modelů pro adenokarcinom pankreatu: markery a cíle pro precizní medicínu
Investor: Ministerstvo zdravotnictví ČR, Vývoj ex-vivo buněčných modelů pro adenokarcinom pankreatu: markery a cíle pro precizní medicínu, Podprogram 1 - standardní