האיור מציג קוד חלבון וחומצות אמינו אנושי ברקע. טכנולוגיית FRET X החדשה מסוגלת לזהות חלבונים באמצעות טביעות אצבע של חלבון. מעבדת Chirlmin Joo משיגה את טביעות האצבע הייחודיות הללו על ידי מציאת חלק מקוד חומצת האמינו באורך מלא (ה-C וה-K המודגשים בין האותיות הכחולות). קרדיט: TU Delft
במחקר שפורסם ב טבע ננוטכנולוגיההציגו מדענים מאוניברסיטת דלפט לטכנולוגיה טכניקה חדשה לזיהוי חלבונים.
חלבונים ממלאים תפקידים חיוניים בתאים שלנו, תוך שהם ממלאים תפקיד מכריע במחלות כמו סרטן ו COVID 19 הַדבָּקָה. החוקרים מזהים חלבונים על ידי קריאת טביעת האצבע, והשוואת טביעת האצבע לדפוסים ממסד נתונים.
באמצעות טכנולוגיה חדשה זו, החוקרים יכולים לזהות חלבונים בודדים, שלמים, באורך מלא, תוך שמירה על כל המידע. זה יכול לשפוך אור על המנגנונים מאחורי מחלות רבות ושונות ומאפשר אבחון מוקדם יותר.
פרויקט איקאה לא שלם
"המחקר של חלבונים בתוך תאים היה נושא חם במשך עשרות שנים, ועשה התקדמות עצומה, המאפשר לחוקרים לקבל מושג הרבה יותר טוב על איזה סוג של חלבונים יש, ואיזה תפקיד הם מבצעים", אומר מייק פיליוס, הראשון מחבר העיתון.
נכון לעכשיו, מדענים משתמשים בשיטה הנקראת ספקטרומטריית מסה כדי לזהות חלבונים. הגישה הנפוצה ביותר של ספקטרומטריית מסה היא גישת ה'מלמטה למעלה', שבה חלבונים באורך מלא נחתכים לשברים קטנים יותר, הנקראים פפטידים, שנמדדים לאחר מכן על ידי ספקטרומטר המסה.
בהתבסס על הנתונים מהמקטעים הקטנים הללו, מחשב משחזר את החלבון.
פיליוס: "זה קצת דומה לפרויקט הטיפוסי שלך באיקאה, שבו אתה תמיד נשאר עם חלקי חילוף שאתה לא ממש בטוח איך להתאים אליהם. אבל במקרה של חלבונים, חלקי חילוף אלה עשויים להכיל בעלי ערך רב. מידע, למשל האם לחלבון כזה יש או אין מבנה מזיק הגורם למחלה".
טביעת האצבע של החלבון
"כדי לזהות חלבון, אתה לא צריך לדעת את כל זה חומצות אמינו; אבני הבניין של כל חלבון. במקום זאת, אתה מנסה להשיג מידע מספיק כדי שתוכל לזהות את החלבון באמצעות מאגר מידע כאסמכתא, בדומה לאופן שבו המשטרה עשויה למצוא את זהותו של חשוד באמצעות טביעת אצבע", מסביר פיליוס.
"בעבודות קודמות, הראינו שלכל חלבון יש טביעת אצבע ייחודית, בדיוק כמו האנלוג האנושי. הבנו שאנחנו צריכים לדעת רק את המיקום של כמה מתוך כל חומצות האמינו של חלבון כדי ליצור טביעת אצבע ייחודית שממנה נוכל לזהות את החלבון", מוסיף ראמן ואן ווי, מועמד לדוקטורט שהיה מעורב במחקר. .
מציאת חלבונים בערימת שחת
"אנו יכולים לזהות את חומצות האמינו הללו באמצעות מולקולות הנדלקות מתחת למיקרוסקופ ומוצמדות לחתיכות קטנות של DNA שנקשרים בצורה מאוד ספציפית לאמינו מסוים חוּמצָה", מסביר ואן ווי.
כך הצוות יכול לקבוע במהירות רבה את מיקומה של חומצת האמינו בדיוק רב.
"מכיוון שהרגישות של הטכניקה החדשה הזו, הנקראת FRET X, גבוהה מזו של שיטות קונבנציונליות כמו ספקטרומטריית מסה, אנו יכולים לזהות ריכוזים נמוכים בהרבה של חלבונים בתערובת של ביומולקולות רבות אחרות ודורשות רק כמות זעירה של דגימה," פיליוס. אומר.
זה חשוב, כי זה שם את המדידה של דגימות מטופלים במקרה של מחלה בהישג יד.
"במאמר שלנו, אנו מראים שאנו יכולים לזהות כמויות קטנות של חלבונים האופייניים למחלת פרקינסון, או לזיהום ב-COVID-19", ממשיך פיליוס. "בעוד שישנן גישות אחרות שנבדקות לזיהוי חלבונים, שלנו מתמקדת בזיהוי חלבונים שלמים ואינדיווידואלים בתערובת מורכבת. אנחנו יכולים לחפש מחט בערימת שחת", מוסיף ואן ווי.
לקראת אבחון מחלה בשלב מוקדם
למרות שהוא מבטיח, המחקר עדיין דורש פיתוח משמעותי, שמעבדת Chirlmin Joo מצפה לעבוד עליו. קבוצת המחקר שוחחה עם מספר בעלי עניין במעבדות קליניות ובתעשיית הביו-פרמצבטיקה ולמדה שהם באמת נרגשים מהפוטנציאל פורץ הדרך שיש לטכנולוגיה.
הם גם עובדים על השקת סטארט-אפ לפיתוח FRET X לפלטפורמה לזיהוי חלבון רגיש במיוחד. פלטפורמה זו יכולה לאבחן מחלות בשלבים המוקדמים ביותר, ולשפר את יעילות הטיפול הפוטנציאלי.
"טכניקה פורצת דרך זו מפצחת את הקוד של חלבונים ופותחת אפשרויות מרגשות לגילוי מוקדם יותר של מחלות", אומרת Chirlmin Joo, מפקחת על הפרויקט. זה היה אפשרי עם רוח שיתוף פעולה יוצאת דופן. "אנו רוצים להודות לכל האנשים מהמעבדה שלנו שהיו מעורבים, כמו גם למשתפי הפעולה החיצוניים שלנו, כולל המעבדות של מרטין פאבסט מהמחלקה לביוטכנולוגיה, דיק דה רידר (אוניברסיטת וגנינגן), וחירט-ג'אן בונס (אוניברסיטת אוטרכט), " מסכם פיליוס.
