Новый инструмент биомедицинских исследований, который позволяет ученым измерять сотни функциональных белков в одной клетке, может дать новое представление о клеточном механизме. Под руководством Джун Вана, адъюнкт—профессора биомедицинской инженерии в Университете Стоуни Брук, этот анализ на микрочипах, называемый технологией одноклеточного циклического мультиплексного мечения in situ (Cyclmist), может помочь в таких областях, как молекулярная диагностика и разработка лекарств. Подробная информация о методе анализа циклических микрочипов опубликована в Nature Communications.

В то время как новые технологии одноклеточной омики (например, геномика, транскриптомика и т.д.) революционизируют изучение сложных биологических и клеточных систем, и ученые могут анализировать последовательности отдельных клеток по всему геному, эти технологии неприменимы к белкам, потому что они не поддаются амплификации, как ДНК. Таким образом, анализ белка в отдельных клетках не достиг масштабных экспериментов. Поскольку белки представляют клеточные функции и биомаркеры для определения типов клеток и диагностики заболеваний, необходим дальнейший анализ на одноклеточной основе.

"Анализ Cyclmist позволяет всесторонне оценить клеточные функции и физиологический статус, исследуя в 100 раз больше типов белков, чем обычное иммунофлуоресцентное окрашивание, что является отличительной особенностью, недостижимой ни с помощью какой другой подобной технологии", - объясняет Ливэй Ян, ведущий автор исследования и аспирант исследовательской группы Wang и Multiplex Biotechnology. Лаборатория.

Ван, который связан с Медицинской школой Ренессанса и Онкологическим центром Стоуни Брук, и его коллеги продемонстрировали Cyclmist, обнаружив 182 белка, которые включают поверхностные маркеры, функциональные белки нейронов, маркеры нейродегенерации, белки сигнальных путей и факторы транскрипции. Они использовали модель болезни Альцгеймера (БА) у мышей для проверки технологии и метода.

Проанализировав 182 белка с помощью Cyclmist, они смогли выполнить функциональный анализ белка, который выявил глубокую гетерогенность клеток головного мозга, выделил маркеры AD и определил механизмы патогенеза AD.

С помощью этого подробного способа расшифровки белков в модели AD команда предполагает, что такой функциональный анализ белков может быть многообещающим для новых лекарственных мишеней для AD, для которых еще не существует эффективного лечения. И они дают представление о потенциальных лекарственных мишенях на клеточном уровне на основе анализа белка Cyclmist.

Авторы считают, что Cyclmist также может обладать огромным потенциалом для коммерциализации.

Они говорят, что до этого исследования модели с помощью Cyclmist исследователи могли измерять и знать только несколько типов белков в клетке. Но этот новый подход позволяет ученым идентифицировать и знать действия каждого аспекта клетки, и, следовательно, они потенциально могут определить, находится ли клетка в состоянии заболевания или нет — первый шаг в возможном способе диагностики заболевания путем анализа одной белковой клетки. И по сравнению со стандартными подходами, такими как проточная цитометрия, их подход с Cyclmist позволяет анализировать в 10 раз больше белков и на уровне одной клетки.

Исследователи также предполагают, что циклический микрочиповый анализ является портативным, недорогим и может быть адаптирован к любому существующему флуоресцентному микроскопу, что является дополнительными причинами его востребованности на рынке, если он окажется эффективным при последующих экспериментах.

ИСТОЧНИК