$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
פלזמה, הרכיב החופשי מהתאים בדם, זוכה להכרה הולכת וגוברת כמאגר מידע ביולוגי הרלוונטי למחקרי מחלה. הוא נושא שפע של מולקולות ביולוגיות מגוונות, החל מחלבונים ומטבוליטים ועד לליפידים וחומצות גרעין, מה שמדמה את המצב הפיזיולוגי והפתולוגי של האורגניזם. הטבע המערכתי הזה של הפלזמה הופך אותה לביודוגימה אידיאלית לחקר פתופיזיולוגיה של מחלות, החל מסרטן ועד הפרעות מטבוליות ודלקתיות. יתרון מרכזי בשימוש בפלזמה כדגימה טמון בשיטת האיסוף המינימלית הפולשנית שלה, המאפשרת דגימה חוזרת בהקשרים קליניים, דבר חשוב לצפייה בהתקדמות המחלה או בתגובה טיפולית. עם זאת, לפלזמה יש מטריצה פרוטאומית מורכבת מאוד, שבה חלבונים כמו אלבומינים ורמות אימונוגלובולין משתרעות על פני יותר מעשרה סדרי גודל, ומסתירה זיהוי1.
במהלך שני העשורים האחרונים, פרוטאומיקה בפלזמה אפשרה זיהוי סמנים ביולוגיים רלוונטיים קלינית כגון גונדוטרופין כוריוני בטא-אנושי (β-hCG) וטרופונין I, בהובלת התקדמות בטכנולוגיות ניתוח חלבונים בקנה מידה גדול2. כלים אלו מקבלים, כקלט, מידע רגיש מאוד, ובזכות אופיים המהיר בקצב הייצור הגבוה, מספקים פרופילינג רחב היקף של חלבוני פלזמה. עם הופעת פלטפורמות הכרומטוגרפיה הנוזלית-ספקטרומטריית מסה (LC-MS/MS), ניתן כעת לנתח אלפי מיני חלבונים באמצעות קלט פלזמה של 10-50 מיקרוליטר בלבד, עם טווח זיהוי דינמי המשתרע על פני כמה סדרי גודלשל 3,4. דבר זה הגביר את השימוש בפרוטאומיקה בפלזמה במחקר תרגומי: גילוי מוקדם של מחלות, שיפור מודלים פרוגנוסטיים, וגילוי מטרות טיפוליות חדשות5.
אבן דרך חשובה בתחום זה הייתה הקמת פרויקט פרוטאום הפלזמה האנושית (HUPO-HPPP), אשר קטלג באופן שיטתי חלבוני פלזמה והדגים את היתכנות פרוטאומיקת הפלזמה כתחום מבוסס6. לאחר מכן, הקונסורציום לניתוח גידולים פרוטאומיים קליניים (CPTAC) אימץ פרוטוקולים מאומתים בקפדנות ומחקרים בין-מעבדתיים כדי להתמודד עם סוגיות של שחזוריות שבעבר בלבלה את מחקר הפרוטאומיים7. יוזמות אלו הדגישו את הצורך בסטנדרטיזציה והדגישו נהלים מרכזיים, כולל טיפול אחיד בפלזמה, דלדול חלבונים בשפע, עיכול אנזימטי ופרמטרי LC-MS/MS עקביים. מחקרים עדכניים של גייר ועמיתיו הראו כי חתימות פרוטאומיות בפלזמה יכולות להיווצר באופן אמין בקרב פרטים רבים כאשר משתמשים במתודולוגיות סטנדרטיות, מה שמספק בסיס למחקרים ברמת האוכלוסייה ותהליכי אימות סמנים ביולוגיים8.
ההתקדמות של פרוטאומיקת הפלזמה עוצבה במידה ניכרת על ידי ההכרה בבקרת איכות (QC) ומדדי ביצועים כרכיבים קריטיים בתכנון הניסוי. באופן מסורתי, הבדלים ביעילות העיכול, שיעורי זיהוי פפטידים וביצועי המכשירים הובילו לאי-עקביות במחקרי מחקר, ובכך השפיעו על השחזוריות. נערכו מחקרים רבים לטיפול בבעיות. גאוור ואחרים הציגו מדדי איכות מדידים להכנת דגימה וביצועי ספקטרומטריית מסה, ובכך סיפקו שיטה שיטתית להערכת עמידות צינור פרופיל החלבונים9. צ'נטילאס ועמיתיו הציגו כלים ממוחשבים להשוואה להשוואה בין פלטפורמות ומעבדות, ובכך להגדיל את השקיפות בהצגת נתוני הפרוטאומיקס10. יתרה מזאת, התקדמות במתודולוגיה, כגון התרוקנות חיסונית, שבירת גודל והשלמת גודל ורכישה בלתי תלויה בנתונים (DIA), שיפרה את כיסוי הפרוטאום והפחיתה הטיה טכנית11,12. אמצעי הבטחת איכות כאלה מבטיחים שנתוני פרוטאומיים בפלזמה יהיו ניתנים לשחזור ומשמשים כבסיס למחקרי תרגום קליניים עתידיים.
למרות ההתקדמות המשמעותית הזו, המורכבות הטבועה בפלזמה ממשיכה להוות אתגרים. נפוץ שניתוח ישיר של פלזמה גולמית מניב כיסוי פרוטאום לא אופטימלי, שכן חלבונים בשפע גבוה משתלטים על אנליטים בעלי שפע נמוך, שרבים מהם הם המועמדים המבטיחים ביותר לסמנים ביולוגיים. יתרה מזאת, שונות טכנית הנובעת מכמות חלבון משתנה, עיכול לא שלם וניקוי לא מספק עלולות לתרום לתופעות אצווה ולירידה בהשוואה בין קבוצות13. מגבלות אלו מדגישות את הצורך בתהליכי עבודה מותאמים במיוחד שמאזנים בין עומק פרוטאום, שחזוריות ויכולת הרחבה. פרוטוקול מחקר זה מתמודד עם צורך זה על ידי הדגמת תהליך פרוטאומיקה אופטימלי בפלזמה המשלב אימונודפילציה, סינון חיתוך משקל מולקולרי, ליופיליזציה, נרמול וכימות חלבונים, עיכול אנזימטי ופרופיל LC-MS/MS. על ידי הגדלת כיסוי הפרוטאום והפחתת שונות טכנית, המסגרת המתודולוגית מאפשרת כימות יחסי עקבי בין קבוצות המושפעות ממחלה לקבוצות הביקורת. על ידי הכנסת יכולת הרחבה והתאמת ניתוחים במורד הזרם, זרימת העבודה מספקת שיטה שימושית וניתנת לשחזור להפקת מידע קליני משמעותי מפרוטאומיקה בפלזמה.