Las proteínas que componen nuestras células contienen todo un mundo de información que, cuando se desbloquea, puede darnos una idea de los orígenes de muchos fenómenos biológicos esenciales. Esta información se recopila utilizando una técnica analítica conocida como "proteómica unicelular", en la que se realiza un análisis unicelular para observar las características de las células individuales en su nivel de proteína. A lo largo de los años, los científicos han utilizado la proteómica unicelular en los campos de la genómica del cáncer, la diferenciación celular y el desarrollo de tejidos. Sin embargo, las técnicas proteómicas actuales sufren de baja tasa de recuperación de muestras de proteínas, bajo rendimiento y falta de versatilidad.

Afortunadamente, un equipo de investigadores de Japón y EE. UU. dirigido por el profesor asistente Takeshi Masuda de la Universidad de Kumamoto en Japón encontró una solución a estos problemas. En un estudio reciente disponible en línea el 11 de julio de 2022 y publicado en Analytical Chemistry el 26 de julio de 2022, el equipo introdujo un método de preparación de muestras simple pero altamente eficiente para la proteómica unicelular denominado "método de gotas de agua en aceite" (WinO). La técnica aprovecha la inmiscibilidad del agua con el aceite/disolvente orgánico para preparar muestras de proteínas con una pérdida mínima y mayores posibilidades de recuperación de la muestra.

"Para hacer que la proteómica de células individuales sea más eficiente, necesitamos amplificar la muestra de proteína o asegurarnos de que no se pierda nada durante la preparación de la muestra. Dado que no teníamos los medios para hacer lo primero, era crucial que redujéramos la absorción pérdidas durante los pasos de preparación de muestras, como la transferencia de muestras", explica el Dr. Masuda. "La técnica WinO no solo reduce la pérdida de muestras por adsorción, sino que también proporciona un mejor rendimiento en comparación con los métodos convencionales".

Para el proceso WinO, el equipo primero preparó un tampón de extracción mezclando un microlitro de agua con tensioactivos de transferencia de fase (que aumentan la solubilidad de las proteínas hidrofóbicas) y perlas nanomagnéticas recubiertas de carboxilo hidrofóbico. Luego, esta mezcla se dejó caer en 50 microlitros de acetato de etilo.

El siguiente paso fue la extracción de proteínas, que se realizó agregando gotas de células del clasificador de células a la combinación de gotas de agua y acetato de etilo y girándolas en una centrífuga para permitir que la proteína se acumulara dentro de la gota de agua. Después de la extracción, la muestra se digirió usando una enzima proteica, Lys-C, y se marcó usando un reactivo de "etiqueta de masa en tándem". A continuación, la muestra marcada, digerida y extraída se purificó y recuperó para análisis de células individuales y perfiles proteómicos.

Para comparar la eficacia del método WinO con los métodos convencionales, el equipo también preparó muestras utilizando el método estándar de digestión en solución (ISD) y llevó a cabo un análisis proteómico. Descubrieron que el método WinO condujo a un aumento de 10 veces en la recuperación de proteínas y péptidos en comparación con ISD. Esta notable mejora se atribuyó a un área de contacto reducida entre la solución de extracción y el recipiente de la muestra.

Para analizar la sensibilidad de ambos métodos, el equipo también comparó los perfiles proteómicos obtenidos. Observaron una alta correlación entre los perfiles proteómicos obtenidos para 100 células usando WinO y para 10 000 células usando ISD. Además, el equipo cuantificó con éxito 462 proteínas usando WinO, demostrando que proporcionaba un rendimiento y una eficiencia de extracción mucho mayores que las técnicas convencionales.

La capacidad mejorada de recuperación e identificación de proteínas proporcionada por WinO podría permitir una mirada más cercana a la expresión de proteínas de las células cancerosas y una mejor comprensión de los mecanismos subyacentes a la resistencia a los medicamentos contra el cáncer. Además, WinO se puede semiautomatizar mediante un robot de manipulación de líquidos, lo que lo hace adecuado para el procesamiento de muestras de alta velocidad y gran capacidad. "Nuestra investigación podría permitir a los científicos realizar proteómica en cantidades de muestra raras y limitadas, así como brindar una perspectiva novedosa sobre la expresión de proteínas, abriendo posibilidades para descubrir nuevos fenómenos biológicos", concluye el Dr. Masuda. + Explora más

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