$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
עם הרווחים המדהימים שלה ברגישות, מהירות ורבגוניות, ספקטרומטריית מסה מודרנית (MS) מספקת לחוקרים הזדמנויות גדולות יותר לאפיון פרוטאום. עם טכנולוגיות משופרות, החוקרים דורשים רמה גבוהה יותר של קפדנות בתוצאותיהם. לכן, חשיבות שווה לזרימת העבודה של הפרוטאומיקה הן אסטרטגיות הכנת דגימות חדשניות שתוכננו כדי לבודד, להפריד ולעבד תערובות פרוטאומיות מורכבות לפני טרשת נפוצה. המגוון הכימי של מערכות פרוטאומיות מונע גישה של 'מידה אחת מתאימה לכולם' להכנת דגימות. עם זאת, כפי שניתן לראות באמצעות איסוף שיטות זה, פרוטוקולים מרובים זמינים כדי למקסם את האיכות והביטחון של נתוני MS. אוסף זה נועד לספק לחוקרים כלים וטריקים קלים ליישום שנועדו לשפר את התוצאה הצפויה של זרימות עבודה פרוטאומיות ומטבולומיות.
עמודות HPLC ו-UPLC נימיות נמצאות כמעט בכל מקום לתהליכי עבודה מקיפים של פרוטאומיקה. בעוד שעמודים נימיים ארוזים בעצמם הם אלטרנטיבה בעלות נמוכה לעמודים מסחריים, מי שניסה לארוז עמודים משלו עשוי להכיר את שיעורי האריזה הלא עקביים ואיכות העמודות המשתנה. קובלצ'וק ועמיתיו באקדמיה הרוסית למדעים מדגימים את גישת ה-FlashPack שלהם כדי להבטיח אריזה יעילה ועקבית של עמודות נימי UPLC1. שילוב של משתנים מבוקרים במדויק מפחית את היווצרות הכיפה בכניסה הנימים ומאפשר מילוי עמודים מהיר באמצעות פצצת אריזה בלחץ נמוך.
אימונופפטידומיקה היא תת-תחום מתפתח של פרוטאומיקה, עם השלכות קליניות באונקולוגיה וטיפולים חיסוניים. ניתוח MS אמין דורש בידוד של MHC Class I/II, או ליגנדים פפטידים של אנטיגן לויקוציטים אנושיים (HLA). כדי לשפר את יכולת השחזור של פרוטוקול בידוד זה, סירויס ועמיתיו מאוניברסיטת מונטריאול מדגימים זרימת עבודה של לכידת זיקה מבוססת חרוזים בקנה מידה קטן, יחד עם תוצאות צפויות של טרשת נפוצה של אימונופפטידום2 ששוחזר.
כדי לשפר עוד יותר את המחמירות של נתוני הפרוטאומיקה ולהקל על עיבוד תפוקה גבוהה של מספר רב של דגימות, חוקרים פונים יותר ויותר לפלטפורמות רובוטיות כדי להפוך את שלבי עיבוד הדגימה לאוטומטיים. פלטפורמה רובוטית בעלות נמוכה זמינה, אם כי זה דורש מהמשתמש לתכנת את שלבי המניפולציה הרצויים, מה שיכול להוות מחסום לשימוש במכשיר זה. האן ועמיתיו מהקמפוס הרפואי של אוניברסיטת קולורדו אנשוץ פיתחו חבילת קידוד פשוטה בקוד פתוח ומדגימים את השלבים הבסיסיים הכרוכים בעיכול חלבונים בפלטפורמה הרובוטית Opentrons OT-23.
חומרים פעילי שטח כגון SDS משמשים בדרך כלל כדי להקל על מיצוי תאים ומסיסות פרוטאום לפני טרשת נפוצה. עם זאת, הסרת SDS עשויה להיות לא שלמה, או להסתכן אחרת באובדן דגימה. ניקרסון ועמיתיו באוניברסיטת דלהאוזי מדגימים מחסנית חד פעמית לאוטומציה של תהליך משקעי החלבון4. שילוב של מלח וממס אורגני הוא קריטי למיקסום התאוששות החלבון וניתן לבצע אותו במינימום זמן בתשואות גבוהות.
מטבולומיקה עוקבת אחר ניתוח פרוטאום, עם מסד נתונים הולך וגדל של ספקטרום MS ייחוס המשמש לזיהוי מטבוליטים לא ידועים בתהליכי עבודה ממוקדים ולא ממוקדים. בדומה לניתוח הפרוטאומיקה, זיהויים ספקטרליים מועדים להתאמות חיוביות כוזבות, ולכן דיווח סטטיסטי על שיעור גילוי שגוי (FDR) חיוני לסינון תוצאות ברמת ביטחון נמוכה. לי ועמיתיו באוניברסיטת ג'ינאן שיתפו פעולה עם Chi-Biotech Co. כדי לייצר זרימת עבודה מבוססת אינטרנט המבוססת על תוכנית XY-Meta שלהם וליצור מסד נתונים של פיתוי יעד של מטבוליטים5. הם מדגימים את השלבים ליצירת מסד הנתונים של היעד ולסנן את התוצאות המטבולומיות על סמך FDR רצוי.
לבסוף, פרוטוקול לבידוד פרוטאום חד-תאי מודגם על ידי פטלסקי ועמיתיו באוניברסיטת נורת'איסטרן6. פרוטוקול Single-Cell ProtEomics (SCoPE2) מאפשר לחוקרים לכמת מאות עד אלפי חלבונים בניסוי יחיד, תוך שימוש בנשא איזוברי כדי להפחית את אובדן הדגימה. המפתח לפרוטוקול הוא צעד מהיר של מחזור תרמי לליזה של התאים, כמו גם עיכול טריפטי יעיל באמצעות כמות גדולה מהרגיל של אנזים ותיוג איזוברי עם תגי TMT.
למרות עשרות שנות ניסיון בפרוטאומיקה, תחום מתבגר זה פשוט התפתח כדי להתמודד עם בעיות מאתגרות יותר. היכולת לעבד מספר גדול יותר של דגימות, או כמויות קטנות יותר של חומר, עם עקביות וביטחון רב יותר בפלט הנתונים ממשיכה להניע חידושים טכנולוגיים. חילופי רעיונות הקשורים למניפולציות כימיות, גישות אינסטרומנטליות ואינפורמטיקה חיוניים לצמיחת תחום זה. ייתכן ש"הבעיה" של חוקר אחד כבר נפתרה על ידי "טיפ או טריק" פשוט כדי להתגבר על האתגר. לכן זהו סימן חיובי לכך שכל כך הרבה אסטרטגיות ייחודיות לניתוח פרוטאום זמינות. עבור האתגרים שנותרו, סביר להניח שמישהו כבר עובד על פתרון אפשרי.