Investigadores del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey en colaboración con la Universidad de Ohio y Merck &Co. Inc. desarrollaron recientemente un nuevo método eficiente para el análisis de proteínas dirigido, uno que dicen que podría acelerar los procesos para las pruebas de enfermedades. descubrimiento de fármacos y desarrollo de vacunas.

La investigación, publicado en la revista Química analítica , destaca el nuevo enfoque coulométrico de espectrometría de masas (CMS) del equipo para determinar la cantidad de proteínas en muestras biológicas, potencialmente abriendo nuevas puertas para explorar proteínas en el cuerpo humano que solo pueden expresarse en niveles bajos, pero que podrían cumplir funciones o roles biológicos importantes como biomarcadores de enfermedades, dianas de fármacos o anticuerpos terapéuticos.

Los investigadores dicen que el nuevo enfoque basado en espectrometría de masas y electroquímica, capaz de cuantificar con precisión un espectro de proteínas pequeñas a fármacos de anticuerpos monoclonales grandes, es un avance en los métodos actuales en el campo de la cuantificación absoluta de proteínas. que normalmente requieren una preparación costosa y que requiere mucho tiempo de material estándar sintetizado para su análisis.

"La medición de los cambios moleculares en los procesos y vías asociados a enfermedades es fundamental para nuestra comprensión de la patogénesis y el descubrimiento de nuevos biomarcadores para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, "dijo Hao Chen, profesor del Departamento de Química y Ciencias Ambientales de NJIT, y el autor correspondiente del artículo. "Con nuestro nuevo método, hemos demostrado que podemos cuantificar una variedad de biomoléculas con precisión y rapidez ".

"Este enfoque podría beneficiar a una variedad de investigaciones en ciencias de la vida, incluida la lucha contra la pandemia de COVID-19, por ejemplo, ya que podría usarse para cuantificar más rápidamente varios anticuerpos de los pacientes para sondear la etapa de infección y para ayudar al desarrollo de vacunas, ", Agregó Chen.

En proteómica, El análisis de espectrometría de masas puede ofrecer a los investigadores una forma de cuantificar miles de proteínas en un solo experimento, bajo diversas condiciones o estímulos. También se puede utilizar para ayudar a descubrir detalles sobre cómo funcionan ciertas proteínas, interactuar y cambiar con el tiempo en el estado de las células sanas y enfermas, y puede revelar más sobre los cambios de nivel de anticuerpos producidos por el sistema inmunológico para combatir los antígenos, como virus o bacterias.

Pengyi Zhao, un doctorado investigador en el laboratorio de Chen y primer autor del artículo, dice que la cuantificación de proteínas se ha realizado típicamente a través de métodos de cromatografía líquida y espectrometría de masas que implican la preparación de péptidos sintéticos marcados con isótopos. Estos péptidos marcados generalmente se agregan en una concentración conocida a las muestras para ayudar a determinar la cantidad de una proteína de interés en función de las intensidades de los péptidos asociados a la proteína en relación con los estándares agregados. "El gasto y el tiempo que lleva sintetizar estos estándares de péptidos marcados con isótopos es un gran problema que dificulta el análisis cuantitativo en la investigación y el desarrollo de fármacos, "explicó Zhao.

Chen dice que el nuevo enfoque CMS del equipo cuantifica las proteínas basándose en la firma electroquímica producida durante el análisis de espectrometría de masas. "En este método, la cuantificación absoluta de proteínas se basa en la oxidación electroquímica de un péptido sustituto de la proteína objetivo combinada con la medición espectrométrica de masas del rendimiento de oxidación ... este avance abre una nueva puerta para investigar muchas proteínas donde no hay un estándar disponible para el análisis ".

El equipo demostró su nuevo método analizando varias proteínas, como las proteínas modelo β-caseína y apomioglobina. En colaboración con el grupo de investigación de Yong-Ick Kim en NJIT, también cuantificaron con éxito una proteína clave involucrada en el reloj circadiano, llamado KaiB. El equipo utilizó péptidos que contienen tirosina como péptidos sustitutos para la cuantificación, encontrar los resultados del análisis CMS comparables en precisión a los resultados producidos por los métodos tradicionales de etiquetado de isótopos en general.

"En la actualidad, a través de esta prueba de concepto, hemos demostrado que este método puede cuantificar con precisión varias proteínas, desde la apomioglobina hasta los anticuerpos terapéuticos, ", dijo Chen." Como nuestro método no necesita estándares, permitiría un análisis de cuantificación absoluta a gran escala de proteínas en sangre, tejidos, u órganos, que de otro modo necesitaría miles de patrones de péptidos marcados con isótopos pesados ​​costosos. En los siguientes pasos, Aplicaremos este nuevo método para la cuantificación de proteínas a gran escala en diferentes muestras biológicas, para el descubrimiento de biomarcadores de enfermedades ".