Ученые разрабатывают более простую и менее дорогую технологию анализа протеома

Важные новости

Ученые разработали более простой , менее дорогая технология анализа протеома

Графический реферат. Источник: Методы отчетов по ячейкам (2024 г.). DOI: 10.1016/j.crmeth.2024.100796

Белки — это рабочие лошадки, которые выполняют большинство биологических функций в наших клетках. В то время как гены, которые мы унаследовали от наших родителей, наш так называемый геном, фиксированы и обычно остаются неизменными на протяжении всей нашей жизни, белки в нашем организме постоянно меняются с возрастом, при различных состояниях здоровья и при стимуляции, например, при медицинском лечении. .

Это делает мониторинг белков и их молекулярных изменений — изучение протеомики — полезным для открытия лекарств, диагностики заболеваний и управления здоровьем. Это также может однажды открыть дверь в точную медицину.

Янбао Ю, директор по протеомике факультета химии и биохимии Университета штата Делавэр, разработал упрощенный метод подготовки образцов белка для протеомного анализа, который является быстрым, простым в использовании, недорогим и универсально совместимым с другими частями процесса.

Ю и его коллеги сообщили об эффективности запатентованного метода UD в статье, опубликованной 11 июня в журнале Cell Reports Methods.

Несколько слов о протеомике

Знание о количестве или составе белков в наших клетках может помочь исследователям понять, что происходит внутри нашего тела в определенное время или даже с течением времени. Например, наличие или отсутствие тех или иных белков может быть показателем биологии человека.

«Проще говоря, если белок присутствует только тогда, когда люди болеют, то этот белок можно использовать как индикатор или биомаркер болезни», — сказал Ю.

Ученые-протеомики, такие как Ю, используют высокочувствительный прибор, называемый масс-спектрометром, для определения идентичности конкретных белков. Обработка образцов крови, тканей или другого биологического материала, чтобы сделать их совместимыми и читаемыми с помощью масс-спектрометрии, является важной частью процесса.

Именно здесь приходит на помощь работа Ю.

A более простой метод с хорошими результатами

Метод Ю упрощает подготовку образцов, делая ее эффективной, действенной и экономичной, — тройной результат, который он называет E3. Он защитил запатентованный метод через Управление экономических инноваций и партнерства UD (OEIP). Компания CDS Analytical, LLC, ведущий поставщик расходных материалов и инструментов для подготовки проб для протеомики, имеет эксклюзивную лицензию на полные коммерческие права на запатентованную технологию UD.

В сочетании с мембраной Empore от CDS Analytical этот метод предлагает простую в использовании и менее затратную платформу для подготовки образцов для тестирования по сравнению с другими продуктами, представленными на рынке. Технологию платформы можно использовать в нескольких устройствах для сбора проб, таких как фильтры, пипетки, картриджи или планшеты.

«Это действительно простой в использовании метод», — сказал Ю. «Вам не нужна степень доктора философии, чтобы чувствовать себя достаточно уверенно, чтобы заниматься протеомикой. Мы сделали этот метод очень надежным и надежным, поэтому каждый ученый в лаборатории может получить высококачественный белок».

Продукты, используемые для подготовки биологических образцов такого типа, обычно дороги. Одна из целей заключалась в том, чтобы сделать его более доступным, чем то, что в настоящее время доступно на рынке, приблизив цену экспериментов по протеомике к стоимости экспериментов по геномике, где это может оказать большое влияние на затраты на точную медицину и здравоохранение.

«Обработка — это основная задача нашей технологии», — сказал Ю. «Если мы сможем снизить стоимость необходимых химических реагентов и расходных материалов сейчас, это может принести пользу всем пациентам в будущем, если эти тесты можно будет проводить с помощью масс-спектрометрии».

Ю и его коллеги первоначально протестировали различные форматы и типы образцов и проверили эффективность технологии платформы на различных образцах, от сложных до образцов, содержащих небольшое количество клеток. Исследовательская группа первоначально изучала производительность платформы, используя E. coli, бактерию с хорошо известным протеомом.

Дальнейшие исследования подтвердили полезность этой технологии для подготовки к анализу всех типов образцов биологического материала: от бактерий водно-болотных угодий до грибов, слюны, тканей или клеток человека. Общие данные показали, что метод, разработанный UD, и полученная в результате технологическая платформа эквивалентны или превосходят многие существующие методы.

CDS Analytical вывела на рынок и начала продавать новые продукты для подготовки проб для протеомики в декабре 2023 года.

«Мы рады возможности коммерциализировать эту революционную технологию, разработанную Университетом штата Делавэр, для протеомного расщепления и связанных с этим шагов по устранению узких мест при подготовке проб для протеомики», — сказал менеджер подразделения CDS Analytical Empore Гуотао Лу.

< р>«Вместе с технологией StageTips линии CDS Analytical Empore и жидкостным манипулятором MiniLab 5000 наша цель — создать универсальное решение для подготовки проб протеомики от клеток до ЖХ-МС, чтобы помочь повысить эффективность и сэкономить затраты на протеомный анализ, а также позволить ученым более эффективно исследовать и понимать биологические системы. Мы очень рады внести свой вклад в эту революционную технологию протеомики, направленную на ускорение научных прорывов в глубокой механистической биологии человека для удовлетворения неудовлетворенных медицинских потребностей пациентов».

< img class="aligncenter" src="https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2024/an-easier-less-expensi.jpg" alt="Ученые разрабатывают более простую и менее дорогую технологию для анализа протеома" />

Янбао Ю, директор отдела протеомики факультета химии и биохимии Университета штата Делавэр, разработал упрощенный метод подготовки образцов белка для протеомного анализа. Здесь Ю и масс-спектрометрист Кэтрин Мартин применяют метод UD для подготовки протеомных проб к различным биологическим образцам. Фото: Кэти Ф. Аткинсон/Университет штата Делавэр

Отвечая на важные биологические вопросы

Молекулярный биолог из Университета Мона Батиш изучает биологию РНК, одноцепочечных молекул рибонуклеиновой кислоты, образованных ДНК в нашем организме. Батиш использовал метод Ю для идентификации РНК-связывающих белков (RBP), которые взаимодействуют с типом некодирующей РНК, обнаруженной в наших клетках, называемой кольцевой РНК.

Циркулярная РНК может сохраняться в организме в течение длительного периода времени, регулируя экспрессию генов, действовать как супрессоры опухолей и вызывать устойчивость или восприимчивость к таким вещам, как химиотерапия.

По словам Батиша, RBP являются ключом ко многим клеточным процессам и в конечном итоге помогают определить, где молекулы РНК будут локализоваться и смогут выполнять свои функции в клетке. Она хотела лучше понять, как кольцевая РНК связывается с RBP, что имеет решающее значение для полного понимания потенциального использования кольцевых РНК в качестве биомаркеров или терапевтических мишеней при заболеваниях.

«Находить РНК-связывающие белки, особенно, утомительно. когда их численность низкая, но технология Янбао помогла решить эту проблему и дала нам действительно хорошие целевые данные», — сказал Батиш. «Это также очень воспроизводимо, что является самым важным фактором, когда мы говорим о любых новых биологических открытиях. С помощью этой новой технологии мы обнаружили очень хорошую согласованность между образцами по сравнению с тем, что мы делали в прошлом».

Эффективен для ограниченного количества проб окружающей среды.

Геолог Университета Калифорнийского университета Клара Чан и Джессика Кеффер, научный сотрудник ее лаборатории, работают с бактериями, окисляющими железо, которые производят ржавчину — минералы, выполняющие множество важных экологических функций. Эти бактерии, окисляющие железо, встречаются в почве, водно-болотных угодьях, системах водоочистки, пляжных отложениях и даже на дне океана.

Исследователи хотят понять, какие белки эти железоокисляющие бактерии используют для образования минералов ржавчины, но эти организмы сложно культивировать и анализировать.

Более раннее протеомное исследование, проведенное лабораторией Чана, выявило в целом очень мало белков, поэтому данные по ним ограничены. Ранее Кеффер использовал моющее средство, чтобы вскрыть их и высвободить белки и другие материалы внутри — процесс, известный как лизис клеток. Но этот метод может привести к потере образца, если клетки не разрушаются должным образом или если детергент плохо влияет на белок, который они пытаются восстановить. Использование центрифуги для сбора клеток путем их вращения на высокой скорости также не представлялось возможным.

Это распространенная проблема. Сведение к минимуму потерь труднодоступных образцов является ключевой задачей, независимо от того, работают ли исследователи с биологическими образцами или образцами окружающей среды.

«Белки могут легко адсорбироваться или прилипать к пластику. Поэтому требуется больше пипетирования и переноса. жидкостей означает большую потерю пробы», — сказал Ю. «В идеале вы хотите обработать такие ценные образцы в небольшом объеме на одном устройстве».

В статье Ю демонстрирует данные, подтверждающие принцип работы, с использованием нескольких тысяч клеток, чтобы показать, что это возможно с усовершенствованиями метода, разработанного UD.

Чтобы решить эту проблему для Кеффера, Ю предложил пропустить лизис клеток. шаги и вместо этого использует расширенную версию технологической платформы своей команды для выполнения реакций и обработки данных непосредственно внутри клетки.

С помощью метода, разработанного UD, Кеффер смогла выделить большое количество пептидов и белков из меньшего объема образца, с которым она когда-либо работала раньше. Это многообещающая разработка, поскольку означает, что в будущих исследованиях ей не нужно будет выращивать такое большое количество клеток, чтобы получить качественные данные.

«В текущем наборе данных, с которым я работаю, мы обнаружили около 78% от общего количества предсказанных белков нашего организма. Это больше белков, чем мы когда-либо видели в любых предыдущих попытках», — сказал Кеффер. «Данные также были очень высокого качества. Когда мы повторили исследования, данные были очень похожими, что важно для того, чтобы мы могли быть уверены в том, что видим».

Такой тип информации имеет возможность сообщить исследователям то, что известно исследователям о том, обладают ли другие организмы такой способностью производить ржавчину, или привести к технологиям, которые используют эти белки для создания желаемых изменений окружающей среды или создания новых материалов.

Чан назвал новую технологическую платформу многообещающей. .

«Возможность обнаружить белки и фактическое количество присутствующих белков помогает нам сделать выводы о том, что они делают», — сказала она. «Если мы сможем сделать это в культурах, которые растут не очень хорошо, возможно, мы сможем изучить окружающую среду и получить более полную картину происходящего, чем то, что может нам рассказать современная экологическая протеомика».

Далее Шаги Ю в этой работе включают применение этой технологии к большему количеству биологических систем и ответы на вопросы, которые более важны для здоровья человека, такие как вирусные инфекции и рак.

В будущем Ю надеется увидеть эти продукты принято и используется исследователями в области протеомики и, возможно, клиницистами или медицинскими работниками для простой и последовательной ежедневной диагностики и скрининга.

Дополнительная информация: Разработка эффективной, действенной и экономичной технологии анализа протеома, Методы клеточных отчетов (2024). DOI: 10.1016/j.crmeth.2024.100796. www.cell.com/cell-reports-meth … 2667-2375(24)00152-8

Информация журнала: Методы отчетов ячеек

Предоставлено Университетом штата Делавэр

Новости сегодня

Последние новости