蛋白质指纹使超速COVID-19诊断

研究者从柏林夏洛——夏洛蒂和弗朗西斯·克里克研究所已经开发出一种大规模spectrometry-based技术能够测量样本包含成千上万的蛋白质在几分钟内。它比传统的血细胞计数更快、更便宜。展示技术的潜力,研究人员使用血浆从COVID-19收集病人。使用新技术,他们确定了11种未知蛋白质标记的疾病严重程度。这项工作发表在《自然生物技术。

数以千计的蛋白质是活跃人体在任何给定的时间内,提供其结构,使反应的是生活中必不可少的。身体活动水平的提高和降低特定蛋白质的要求,包括当应对外部因素如病原体和药物。详细的模式发现,细胞内的蛋白质,因此组织和血液样本可以帮助研究人员更好地理解疾病或使诊断和预测。为了获得这种“蛋白质指纹”,研究人员使用质谱,既费时又cost-intensive技术。“扫描片”,一个新的mass-spectrometry-based技术,发誓要改变这一切。Markus Ralser博士教授的领导下开发的,查利特生物化学研究所的主任,这项技术,比以前更快的和具有成本效益的方法,使研究人员可以测量出每天几百个样品。

“为了加快该技术,我们改变了质谱仪的电场。数据产生的极端复杂性,人类不能再分析它们,”爱因斯坦教授Ralser教授解释说,他也是一个在伦敦组长弗朗西斯·克里克研究所。他补充说:“因此,我们开发了计算机算法,基于神经网络和使用这些数据来提取相关的生物信息。这使我们能够识别成千上万的蛋白质并行,大大减少了测量时间尺度。幸运的是,这种方法也更精确。”

这种高通量技术有广泛的应用前景,从基础研究和大规模药物开发生物标记的识别(生物标记物),可用于估计个体病人的风险。技术的适用性,后者被COVID-19研究者的研究证明。作为这项研究的一部分,研究小组分析了血浆样本30查利特COVID-19患者不同程度的疾病的严重程度比较获得的蛋白质模式与15名健康的个体。实际测量进行个体样本只花了几分钟。

研究人员能够识别共有54个蛋白质的血清水平根据COVID-19的严重程度不同。虽然43这些蛋白质已经在先前的研究与疾病严重程度,没有这样的关系建立了11的蛋白质鉴定。几个相关的未知蛋白质COVID-19参与人体的免疫反应的病原体从而增加凝血倾向。“在最短的时间,我们发现蛋白质指纹在血液样本,我们现在能够使用分类COVID-19病人根据疾病的严重程度,”该研究的主要作者之一说,克里斯托弗Messner博士是查利特生物化学研究所的研究员和弗朗西斯·克里克研究所。他继续说道:“这种类型的客观评估,是非常有价值的,因为患者偶尔会低估他们的疾病的严重程度。然而,为了能够使用质谱分析的常规分类COVID-19病人,这种技术需要进一步提炼,变成了一个诊断测试。它也可能成为可以使用快速蛋白质模式分析预测COVID-19的可能的情况。虽然我们收集的初步结果是有前途的,进一步的研究将需要在此之前可以用在日常实践。”

教授Ralser确信质量spectrometry-based调查的血液有一天补常规血细胞计数资料。“蛋白质组分析现在比一个完整的血细胞计数便宜。同时通过识别成千上万的蛋白质,蛋白质组学分析也会产生更多的信息。因此,我看到巨大的潜在的广泛使用,例如在疾病的早期检测。因此,我们将继续使用我们的研究为这种类型的应用程序开发蛋白质组技术。”

参考:Messner CB, Demichev V,布卢姆菲尔德N, et al。超快的蛋白质组学与扫描片。Nat。。2021:1-9。doi:10.1038 / s41587 - 021 - 00860 - 4

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