Onderzoekers onder leiding van Neil Kelleher, Ph.D., hoogleraar Geneeskunde in de Afdeling Hematologie en Oncologie en Biochemie en Moleculaire Genetica, hebben een nieuwe beeldvormingstechniek ontwikkeld die de detectie van intacte proteovormen verviervoudigt in vergelijking met de huidige eiwitbeeldvormingsmethoden .

De beeldvormingstechniek, gedetailleerd in een recent artikel gepubliceerd in Science Advances , biedt beeldvorming met hoge resolutie en hoge doorvoer van proteovormen of alle gemodificeerde versies van eiwitten. Belangrijk is dat de techniek "labelvrij" is, geen antilichamen nodig heeft en hele proteovormen rechtstreeks uit elk niet-gefixeerd weefsel kan identificeren. De techniek kan momenteel ongeveer 1.000 proteovormen detecteren en lokaliseert proteovormen met een ruimtelijke resolutie van 40 tot 70 micron.

Verschillende technieken worden vaak gebruikt om eiwitten in menselijk weefsel af te beelden, maar slechts weinigen zijn in staat om proteovormen af ​​te beelden. Degenen die volledige proteoformen kunnen afbeelden, doen dit door de proteoform van weefsel te scheiden en ze te ioniseren voor massaspectrometrie. Deze technieken bieden echter een lage moleculaire specificiteit.

Om dit probleem aan te pakken, ontwikkelde het team van Kelleher proteoform imaging massaspectrometrie (PiMS). De techniek werkt door proteovormen uit het weefsel te extraheren met nanodruppeltjes, de geëxtraheerde proteovormen te "wegen" om ze te identificeren en deze gegevens vervolgens te gebruiken om proteovormbeelden van het gescande weefsel te construeren.

"De echte innovatie met PiMS is dat het een robuuste bestaande techniek voor het extraheren en ioniseren van proteovormen, nanoDESI, koppelt aan een baanbrekende technologie voor individuele ionenmassaspectrometrie die mede is uitgevonden door Thermo Fisher Scientific en Northwestern Proteomics. Vergeleken met reguliere detectietechnieken, individuele ionenmassaspectrometrie biedt tot 500 keer meer gevoeligheid en 20 keer meer oplossend vermogen. Dat verhoogt de kracht van de techniek aanzienlijk, en PiMS detecteert grotere, zeldzamere proteovormen en vergroot de limieten van de proteoomdekking aanzienlijk, "zei Kelleher, die ook is directeur van Northwestern's Proteomics Center of Excellence, de Proteomics Core Facility van Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center en van Northwestern's Chemistry of Life Processes Institute.

Om de mogelijkheden van PiMS te demonstreren, gebruikte het team van Kelleher de techniek om proteovormen van functionele eenheden van de menselijke nier af te beelden. Deze afbeeldingen onthulden verschillende ruimtelijke lokalisaties van proteovormen uit verschillende anatomische regio's en functionele weefseleenheden zoals de niercortex versus de medulla.

De verhoogde proteoomdekking van PiMS opent volgens Kelleher ook de deur voor bredere toepassingen in het in kaart brengen van moleculaire weefsels, het identificeren van nieuwe biomarkers en het verbeteren van de diagnose van ziekten.

"Onlangs is er een grote duw geweest in genomica en proteomics voor eencellige biologie:om de heterogeniteit van ziekten beter vast te leggen door ruimtelijke of eencellige benaderingen te gebruiken die de vele verschillende signalen behouden in plaats van bulkbenaderingen die alle celtypes en De ruimtelijke benadering in het bijzonder voegt een veel grotere precisie toe voor eiwitbeeldvorming en we pushen het momenteel om duizenden proteovormen te identificeren met eencellige resolutie, "zei Kelleher. + Verder verkennen

Human proteoform project om eiwitten in menselijk lichaam in kaart te brengen