پژوهشگران با استفاده از فناوری پیشرفته طیفسنجی جرمی، اطلس دقیق بیان بیش از ۱۳۶۰۰ پروتئین را در حدود ۲۸۵۰ نمونه از بافتهای سالم بزرگسال، جنینی و سرطانی ترسیم کردند. این نقشه جامع نشان میدهد سرطان چگونه الگوهای پروتئینی بافتهای مختلف را تغییر میدهد و برخی پروتئینها را به اهداف بالقوه درمانی تبدیل میکند. نتایج به درک بهتر مکانیسمهای بیماری و توسعه درمانهای شخصیسازیشده کمک خواهد کرد.
به گزارش سیناپرس، پژوهشگران به تازگی موفق شدند؛ یکی از جامعترین اطلسهای بیان پروتئین را توسعه داده تا درک بهتری از مکانیسمهای زیستی مؤثر بر سلامت و بیماری فراهم کنند. محققان در این پژوهش، با استفاده از روش طیفسنجی جرمی مستقل از داده (DIA-MS) (روش پیشرفتهای برای اندازهگیری دقیق هزاران پروتئین بهطور همزمان)، فراوانی بیش از ۱۳۰۰۰ پروتئین را در بیش از ۲۸۰۰ نمونه بررسی کردند. این اطلس، توصیف عمیقی از پروتئینها به عنوان مولکولهای کلیدی عملکرد سلولی در بافتهای سالم و سرطانی ارائه میدهد.
باید توجه داشت بیماریها و سرطانها با ایجاد تغییرات مولکولی، عملکرد سلولی را دگرگون میکنند. شناسایی این تغییرات در پروتئینها میتواند به توسعه درمانهای شخصیسازیشده کمک کند. به همین دلیل پژوهشگران با روشهای نوین، هزاران پروتئین را بهطور همزمان در نمونههای سالم و توموری اندازهگیری کردند.
پژوهشگران در این مطالعه، نقشه ای دقیق از پروتئینهای انسانی ارائه داده و با روش DIA-MS، ۱۳۶۰۹ پروتئین را در ۲۸۵۶ نمونه از نه اهداکننده بزرگسال متوفی، نه اهداکننده جنین متوفی، هشت فرد سالم و ۱۰۱۵ بیمار سرطانی مطالعه کردند.
تیم تحقیقاتی در مرحله بعد با استفاده از روش visualization t-SNE، الگوهای نمونههای جنینی، توموری، بافت غیرتوموری مجاور و سالم بزرگسال را بررسی کرد. سپس با تحلیل مسیر (trajectory analysis)، هر نمونه را با امتیاز زمان ظاهری پیشرفت زیستی ارزیابی نمودند.
نتایج نشان داد؛ تومورهای مغز و کبد از الگوی کلی انحراف دارند. پژوهشگران همچنین خوشهبندی بدون نظارت انجام دادند تا پروتئینهای با الگوهای بیان مشابه را گروهبندی کنند.
در پی این مطالعات، آنها پروتئینهای فراوانی در بافتهای خاص را شناسایی و به عملکردهای تخصصی آن بافتها مرتبط کردند. در گام بعدی، محققان با محاسبه فاصله اقلیدسی، شباهت و تفاوت پروفایلهای پروتئینی را سنجیدند و بر اساس معیارهای اطلس پروتئین انسانی (HPA)، پروتئینهای بافتویژه، گروهی، گسترده اما غنیشده در بافت خاص، یا نامشخص را دستهبندی کردند.
پژوهشگران همچنین پروتئینهای غنیشده در بافتهای خاص را با اهداف دارویی شناختهشده در بانک دارو مقایسه کردند تا اندامهای حساس به سمیت دارویی را شناسایی کنند. آنها همچنین تغییرات پروتئینی مرتبط با سرطان و اهداف دارویی بالقوه را تحلیل کردند و از دادههای حساسیت دارویی و اطلاعات ضروریبودن ژنها با روش CRISPR استفاده نمودند.
یافته های این مطالعه نشان داد پروفایلهای پروتئینی در انواع بافتها متفاوت بود، اما تکرار اندازهگیری روی یک نمونه، نتایج مشابهی نشان داد.
بافتهای جنینی، توموری، غیرتوموری مجاور و سالم بزرگسال در یک پیوستار قرار گرفتند که نشاندهنده افزایش تمایز بافتی است، هرچند مغز و کبد از این قانون استثنا بودند زیرا بافتهای مغزی در مراحل مختلف نسبتاً پایدار بودند، در حالی که بافت کبد تغییرات بیشتری نشان داد که به انعطافپذیری تطبیقی آن مربوط است. علاوه بر این پروتئینهای مرتبط با پردازش RNA در بافتهای جنینی فراوانتر و پروتئینهای مرتبط با ایمنی مبتنی بر آنتیبادی در بافتهای بزرگسال غالب بودند.
یکی از مهمترین نتایج به دست آمده از این مطالعات، شناسایی این مساله بود که بافتهای دارای عملکردهای تخصصی مانند کانالهای نیمدایره و حلزون گوش، خوشههای مولکولی متمایزی تشکیل دادند. از سوی دیگر، تحلیلها ۲۵۹۸ دارو را به ۴۰۲ پروتئین غنیشده مرتبط کرد که بیشترین آنها در کبد قرار داشتند. آنزیم CYP2C8 (درگیر در متابولیسم دارو) هدف ۳۰۲ دارو است و داروهایی مانند gemfibrozil میتوانند خطر عوارض را افزایش دهند.
در خاتمه باید تاکید کرد: این اطلس جامع پروتئین انسانی، درک بهتری از فیزیوپاتولوژی تومورها فراهم میکند و با آشکارسازی تغییرات در بافتهای جنینی و بزرگسال، به پیشرفت پژوهشهای توسعه انسانی، زیستشناسی بافتی و کشف دارو کمک خواهد کرد. این دستاورد علمی، گامی مهم در جهت درمانهای دقیقتر سرطان و درک عمیقتر از بدن انسان است و اهمیت سرمایهگذاری در پژوهشهای پایهای را برای عموم مردم برجسته میسازد. شرح کامل این پژوهش در آخرین شماره مجله تخصصی نیچر (Nature) منتشر شده است.
مترجم: فاطمه کردی