Oamenii de ştiinţă de la Universitatea Northwestern din Statele Unite au descoperit familii de proteine care ar putea estima care pacienţi vor respinge un transplant de organe, ceea ce i-ar putea ajuta pe medici în luarea deciziilor cu privire la îngrijirea pacienţilor. Cercetarea marchează începutul unei noi ere pentru studiile de precizie a proteinelor din celulele specifice, spun specialiştii.
În noul studiu, apărut în revusta Science, oamenii de ştiinţă au întocmit o hartă a unor familii de proteine pe care au corelat-o cu beneficiari de transplant hepatic, marcând schimbările observate în indicatorii unor proteine din celulele imune atunci când transplantul a fost respins.
Astfel, ei au reuşit să creeze Atlasul Proteoformelor din Sânge (BPA), care însumează mai mult de 56.000 de molecule de proteine, numite proteoforme, aşa cum apar în 21 de tipuri diferite de celule, aproape de 10 ori mai multe astfel de structuri decât au apărut în studiile similare anterioare.
„Lucrăm pentru a crea echivalentul proteic al Proiectului Genomului Uman. BPA este un microcosmos al acestuia, cu cazuri specifice de utilizare“, a declarat Neil Kelleher, un expert de frunte în proteomică - studiul la scară largă al proteinelor - şi co-autor corespondent al lucrării.
Fiecare genă umană are cel puţin 15 - 20 de forme unice de proteine prelucrate (proteoforme). Cu 20.300 de gene individuale în corpul uman, există milioane de proteoforme create prin variaţii genetice, modificare sau îmbinare. Având foaia de parcurs completă a familiei de proteine pentru fiecare genă - scopul unei iniţiative ştiinţifice majore cunoscute sub numele de Proiectul Proteoform Uman - putem accelera descoperirile despre boli, îmbătrânire şi noi terapii, spune Kelleher.
Laboratorul său utilizează tehnici de spectrometrie de masă şi analiza datelor de ultimă generaţie pentru a identifica în mod eficient proteofomele din celule şi sânge, menţinând proteoformele intacte într-o formă de analiză „de sus în jos“, comparativ cu disecarea lor pe părţi aşa cum este standardului industriei.
„Începem să vedem complexitatea. În această lucrare, prezentăm măsurători specifice pacientului, tipului de celulă şi proteoformelor, ceea ce ne permite să ajungem la biomarkeri mai buni“, spune Kelleher.
Indicatorii măsurabili din sânge sunt folosiţi ca biomarkeri pentru a estima starea de sănătate a pacienţilor care se confruntă cu tulburări în urma unui transplant de ficat sau chiar cu respingerea transplantului.
În timp ce Kelleher studiază baza ştiinţifică pentru fenomenele din celulă, co-autorul corespondent al studiului, dr. Josh Levitsky, un hepatolog de la Northwestern Medicine, care efectuează transplanturi, lucrează cu el pentru a înţelege cum ar putea fi aplicate aceste date unui anumit sistem.
„A fost foarte important pentru Neil să existe un exemplu relevant din punct de vedere biologic pentru a contextualiza modul în care aceste panouri proteoforme pot identifica bolile într-un mod neinvaziv, ca markeri. Şi mai este nevoie în domeniul meu să avem biomarkeri mecanici mai relevanţi pentru căile lor biologice imune. Acesta ar putea fi începutul unei noi ere pentru markerii specifici celulelor“, spune Levitsky, profesor de medicină, chirurgie şi educaţie medicală la Feinberg.
Medicii trebuie să suprime sistemul imunitar cu terapii medicamentoase şi să monitorizeze pacienţii beneficiari de un transplant hepatic pentru eventualele semne de respingere. Acest proces întreg ar putea fi eliminat prin cunoştinţele specifice dobândite la nivelul celor mai mici particule din celulele organismului uman.
Folosind BPA ca hartă de referinţă, echipa a prelevat probe de sânge de la participanţii la un studiu de colectare a biomarkerilor, condus de dr. Levitsky. Cercetătorii au examinat ce proteoforme s-au activat ca răspuns la transplant şi le-au identificat pe cele care s-au schimbat, comparativ cu pacienţii care nu au respins transplantul. Cercetătorii au dezvoltat apoi un grup de 24 de proteoforme din studiul iniţial, pe care le-au analizat pe eşantioane de beneficiari de transplant din întreaga ţară şi au descoperit aceleaşi proteoforme activate.
„Promisiunea aici este de a putea folosi acest panou pe mai departe pentru a putea identifica pacienţii care nu au semne de respingere faţă de cei care au dovezi foarte timpurii de respingere. Dacă putem face acest lucru cu câteva săptămâni înainte ca respingerea să aibă loc, am putea fi capabili să modificăm imunosupresia“, a spus dr. Levitsky. El continuă să examineze modul în care proteoformele se schimbă de-a lungul timpului în pacienţii care au primit un transplant, pentru a dezvolta biomarkeri suplimentari care pot oferi informaţii despre modul în care vor putea fi trataţi pacienţii pe viitor.
În plus, faţă de consolidarea nivelului de înţelegere a biologiei umane, atlasul proteoformelor ar putea avea aplicaţii similare şi în tulburările imune, spun specialiştii.
Studiul intitulat, Atlasul proteoform al sângelui: o hartă de referinţă a proteoformelor în celulele hematopoietice umane a fost realizat în şase instituţii cu participarea a douăzecişişase de oameni de ştiinţă.
