Новый метод маркировки белков поможет отслеживать заболевания
Ученые из Института Фрэнсиса Крика и Имперского колледжа Лондона разработали новый метод изучения белков, выделяемых клетками, который может привести к созданию инструментов для отслеживания заболеваний, включая рак.
Биомаркеры — это ценные инструменты, позволяющие врачам изучать биологию и болезни, например, диагностировать заболевание по образцу крови или ткани, прогнозировать эффективность лечения или оценивать, сколько лекарства достигает пораженных клеток.
Однако поиск таких биомаркеров сложен. Для диагностики заболеваний необходимо идентифицировать белки, которые производятся исключительно больными или раковыми клетками, но не выделяются здоровыми.
В исследовании, опубликованном в Nature Communications 25 октября, команда представила новый метод, идентифицирующий белки, выделяемые конкретным типом клеток, даже если они находятся в сложной среде с множеством других типов клеток.
«Когда у вас есть образец, содержащий различные клеточные линии, очень сложно определить белки, которые произошли от конкретной линии. В лаборатории мы можем ставить эксперименты только с одним типом клеток, но эти условия не отражают то, что происходит в организме, где сложные взаимодействия между клетками могут влиять на их поведение и, следовательно, на выделяемые ими белки», — объясняет Бен Шуман, ведущий автор и руководитель группы в Институте Крика и Имперском колледже Лондона.
Новый метод основан на добавлении химических меток к молекулам сахара, которые вводятся в клетки. Хотя все клетки поглощают сахар, исследователи генетически модифицируют изучаемый тип клеток так, чтобы только он добавлял этот сахар к своим белкам. Когда клетки производят эти белки, те остаются помеченными химическим тегом, что позволяет исследователям их идентифицировать.
Метод использует биоортогональную или «клик»-химию, за которую в этом году была присуждена Нобелевская премия по химии. Одна из лауреатов, Кэролин Бертоцци из Стэнфордского университета, является соавтором этого исследования. Химический тег подобран так, чтобы он «щелкал» с другой молекулой, которая помогает исследователям либо выделить нужные белки, либо добавить к ним флуоресцентную метку.
Исследователи показали, что их метод, названный Bio-Orthogonal Cell line-specific Tagging of Glycoproteins (BOCTAG), работает в культурах клеток с несколькими линиями, а также на мышах, где им успешно удалось пометить белки конкретных раковых клеток.
«В этом исследовании мы изучали белки, производимые раковыми клетками, но наш метод также можно использовать в других областях, включая иммунологию или изучение инфекционных заболеваний. Его также можно применять для лучшего понимания биологии болезней, в том числе того, как опухолевые клетки меняются в результате сложных взаимодействий в организме», — говорит Анна Чоче, первый автор и постдокторант в Институте Крика.
«Следующим шагом для нашей команды будет продолжение разработки этого метода и изучение того, как клетки производят разные белки в зависимости от окружающей среды», — добавляет Шуман.