Новая технология измерения функциональных белков может продвинуть исследования в области открытия лекарств

Новый инструмент для биомедицинских исследований позволяет учёным измерять сотни функциональных белков в одной клетке, что может дать новое понимание клеточных механизмов. Разработанная под руководством Цзюнь Вана, доцента биомедицинской инженерии в Университете Стоуни-Брук, эта микрочиповая технология — одноклеточный циклический мультиплексный анализ in situ (CycMIST) — может помочь продвинуть такие области, как молекулярная диагностика и открытие лекарств. Подробности о методе циклического микрочипового анализа опубликованы в Nature Communications.

Хотя новые технологии одноклеточной омики (геномики, транскриптомики и др.) революционизируют изучение сложных биологических и клеточных систем, они не применимы к белкам, поскольку белки, в отличие от ДНК, не поддаются амплификации. Поэтому анализ белков на уровне одной клетки не достиг масштабов крупных экспериментов. Поскольку белки представляют клеточные функции и являются биомаркерами для типов клеток и диагностики заболеваний, требуется их дальнейший анализ на одноклеточном уровне.

«Анализ CycMIST позволяет комплексно оценивать клеточные функции и физиологический статус, исследуя в 100 раз больше типов белков, чем обычное иммунофлуоресцентное окрашивание. Это отличительная черта, недостижимая никакой другой подобной технологией», — объясняет Ливэй Ян, ведущий автор исследования.

Ван и коллеги продемонстрировали работу CycMIST, обнаружив 182 белка, включая поверхностные маркеры, белки функции нейронов, маркеры нейродегенерации, белки сигнальных путей и факторы транскрипции. Для валидации технологии они использовали модель болезни Альцгеймера (БА) у мышей.

Анализ этих 182 белков с помощью CycMIST позволил провести функциональный белковый анализ, который выявил глубокую гетерогенность клеток мозга, различил маркеры БА и идентифицировал механизмы патогенеза заболевания.

Исследователи предполагают, что такой детальный функциональный белковый анализ может быть перспективным для поиска новых мишеней для лекарств против БА, для которой пока нет эффективного лечения. Они предоставляют ландшафт потенциальных мишеней для лекарств на клеточном уровне на основе анализа CycMIST.

Авторы считают, что CycMIST также обладает огромным потенциалом для коммерциализации.

До этого исследования учёные могли измерить и узнать лишь малую часть типов белков в клетке. Новый подход позволяет идентифицировать и понять действие каждого аспекта клетки и, следовательно, потенциально определить, находится ли клетка в болезненном состоянии — первый шаг к возможной диагностике заболевания путём анализа одной белковой клетки. По сравнению со стандартными подходами, такими как проточная цитометрия, метод с CycMIST может анализировать в 10 раз больше белков на одноклеточном уровне.

Исследователи также отмечают, что циклический микрочиповый анализ портативен, недорог и может быть адаптирован к любому существующему флуоресцентному микроскопу, что является дополнительными причинами для его коммерциализации, если его эффективность подтвердится в последующих экспериментах.