В журнале Nature Communications была опубликована новаторская методика углубленного картирования локализации белков во всей ткани, разработанная исследователями из Школы фармации и фармацевтических наук Университета Буффало.
Большинство биологических функций , эффектов лекарств и заболеваний происходят в тканях, которые часто считают гомогенным образованием, в котором различные типы клеток переплетаются регулярно повторяющимися узорами. Однако ткань больше похожа на город с очень разнообразными динамическими характеристиками в разных регионах.
Пытаясь понять город, человек не изучает его как сингулярность, а вместо этого исследует его деятельность и функции в разных местах. Из-за сложных взаимодействий в тканях крайне важно исследовать локальную биологическую активность во всех областях ткани.
Все больше данных свидетельствует о том, что информация о биологических регуляциях с пространственным разрешением, которые упускаются в большинстве текущих исследований, является ключом к решению трудноизлечимых болезней, а также к открытию и разработке новых лекарств.
Метод MASP картирует тысячи белков на целых тканях
Анализ с пространственным разрешением на уровне протеома очень ценен в фармацевтических и клинических исследованиях, но сложен. За последние три года Цзюнь Цюй и его коллеги, в том числе соавторы Мин Ма, докторант в Комплексном онкологическом центре Розуэлл-Парк; Шихан Хуо, научный сотрудник Департамента фармацевтических наук; Мин Чжан, научный сотрудник отдела фармацевтических наук; и Шуо Цянь, докторант в Розуэлл-парке, разработали пространственную протеомику с микрокаркасом (MASP).
Впервые этот метод позволил картировать тысячи белков на целой ткани с превосходной точностью. Одной из ключевых инноваций является революционное устройство для разделения тканей на микрокаркасах, изготовленное с использованием самых современных технологий 3D-печати. Этот метод позволяет одновременно картировать многочисленные белки на всем срезе ткани в одном эксперименте, чего раньше никогда не удавалось. Команда продемонстрировала применение конвейера MASP, картируя более 5000 белков с высокой точностью в мозгу здоровой мыши. Он включал в себя множество важных мозговых маркеров, регуляторов и транспортеров, причем большинство белков впервые были картированы на уровне целых тканей.
«Неравномерное распределение биотерапевтических препаратов в тканях часто является причиной снижения эффективности и нежелательных побочных эффектов в клинических условиях», — объясняет Цюй. «Мы считаем, что понимание пространственного распределения биотерапевтических препаратов на уровне всей ткани даст критически важную информацию для направления фармацевтических усилий по оценке и разработке более эффективных и безопасных биотерапевтических препаратов. MASP сделал это возможным, позволив одновременно изучать внутримозговое распределение. белкового препарата , но и пространственно связанные биомаркеры».
Уникальное картирование белков в сигнальных сетях, других путях
По словам исследователей, одним из уникальных преимуществ MASP является то, что он позволяет картировать многие важные белки в различных сигнальных сетях. Например, MASP сгенерировал карты распределения белков во всей ткани, участвующих в сигнальном пути болезни Альцгеймера. Для большинства белков в этом пути это был первый раз, когда наблюдалось их распределение белков в головном мозге. Исследование также показало первое в истории картирование ключевых участников других заболеваний и функциональных путей.
«По сравнению с предыдущими методами изучения пространственного распределения белков, такими как иммуноанализ, MASP точно сохраняет пространственную информацию, основанную на надежном разделении ткани, что не вносит никаких артефактов, связанных с процессом маркировки», — отмечают Ма и Хо. «Что еще более важно, MASP точно определяет количество каждого белка в каждом месте ткани, на что не влияет ограниченный динамический диапазон, наблюдаемый в иммуноанализах».
Второе поколение MASP с более высоким разрешением и более высокой пропускной способностью в настоящее время разрабатывается в лаборатории Ку. Команда ожидает широкого спектра применений этой новой стратегии, таких как понимание вопросов эффективности/безопасности лекарств и исследование возникновения и развития заболеваний.