Новый метод позволяет идентифицировать более 1000 белков в отдельной клетке
Исследователь из Северо-Восточного университета Николай Славов разработал метод, позволяющий идентифицировать более тысячи белков в отдельной клетке и оценить их количество. Это значительный прорыв, поскольку лучшие из существующих методов могут определить менее 100 белков на клетку.
Значение для медицины и биологии
Способность определять белковый состав клетки имеет широкие последствия:
- Поможет понять функции недавно открытых типов клеток в организме человека.
- Может привести к новым методам лечения, например, через изучение белков раковых клеток для понимания механизмов метастазирования.
- Ключевое применение — в регенеративной медицине. Метод может помочь расшифровать сигналы, которые заставляют стволовые клетки превращаться в конкретные типы клеток (например, в бета-клетки поджелудочной железы). Понимание этих сигналов открывает путь к направленной дифференцировке стволовых клеток для восстановления поврежденных тканей и органов.
Преодоление невозможного
Задача чрезвычайно сложна: одна клетка может производить порядка 10 000–20 000 различных белков, а с учетом посттрансляционных модификаций — сотни тысяч. Эксперты в области протеомики считали измерение тысяч белков в одной клетке невозможным из-за недостаточной чувствительности методов.
Суть метода
Метод Славова основан на масс-спектрометрии, но решает проблему малого образца:
- Белки из целевой клетки расщепляются на пептиды.
- Пептиды метятся молекулярными «штрихкодами».
- К ним добавляются пептиды из нескольких сотен других клеток с другими «штрихкодами».
- Это увеличивает общий объем образца до уровня, пригодного для анализа, и позволяет редким пептидам целевой клетки быть детектированными.
Славов назвал эту идею «высокорискованной и высоковознаграждаемой». Препринт работы, позже опубликованной в Genome Biology, получил положительные отзывы сообщества. В реализации метода помогали студенты-бакалавры Северо-Восточного университета.
Следующие шаги
Текущая цель — масштабирование метода для одновременного анализа десятков тысяч отдельных клеток. Сейчас можно анализировать 9 клеток за раз, но ведется разработка большего количества «штрихкодов». Уже выпущен препринт с улучшениями метода.
Метод уже применяется в сотрудничестве с врачами Massachusetts General Hospital и Harvard Medical School для изучения иммунных клеток, способствующих росту некоторых видов рака. Однако главный потенциал Славов видит в управлении развитием клеток.
«Эта работа — скорее доказательство принципа, которое открывает дверь для множества дальнейших разработок», — говорит исследователь.