RGBradford: כימות חלבונים עם מצלמת סמארטפון
8 בספטמבר 2023
מאמר זה מספק פרוטוקול לכימות חלבונים באמצעות בדיקת ברדפורד וטלפון חכם כמכשיר אנליטי. ניתן לכמת את רמות החלבון בדגימות באמצעות נתוני צבע שחולצו מתמונה של צלחת מיקרו שצולמה באמצעות טלפון חכם.
המחקר שלנו מתמקד בהבנה ברמה הביוכימית כיצד בעלי חיים מסתגלים לתנאי סביבה קיצוניים. אנו חוקרים שאלות לגבי תגובתם לחוסר חמצן ודיכוי קצב חילוף החומרים. בפרט, אנו חוקרים נוגדי חמצון אנדוגניים, עקה חמצונית ותגובת עקה תאית שבעלי חיים משתמשים בהם בסביבה שלילית.
וכדי לעשות זאת, לעתים קרובות אנו מכמתים את רמות החלבון בדגימות שלנו. פרוטוקול זה עונה על הצורך בשיטה חלופית להשגת נתוני כימות חלבונים כאשר המשאבים מוגבלים, מה שהופך אותו לכלי רב ערך הן בהקשרים חינוכיים והן בהקשרים מחקריים. בדיקת RG Bradford מציעה פתרון מעשי ואמין למדידת ריכוז חלבונים נגיש, פשוט ומדויק בתרחישים בהם ציוד קונבנציונלי כגון קורא מיקרו-צלחות עשוי שלא להיות זמין.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציג פרוטוקול לכימות חלבון באמצעות בדיקת Bradford, תוך שימוש בסמארטפון כמכשיר אנליטי. שיטה זו מאפשרת כימות של רמות חלבון בדגימות באמצעות נתוני צבע המופקים מתמונות של פלטות מיקרו (microplates).
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- ביוכימיה
- ניתוח חלבונים
- שיטות אנליטיות
רקע
- הבנת הסתגלויות ביוכימיות של בעלי חיים לסביבות קיצוניות.
- חקירת עקה חמצונית ותגובות תאיות בתנאים קשים.
- הצורך בשיטות נגישות לכימות חלבונים במסגרות של משאבים מוגבלים.
- בדיקת בראדפורד (Bradford assay) כחלופה מהימנה לשיטות קונבנציונליות.
מטרת המחקר
- מתן פרוטוקול מעשי לכימות חלבונים.
- סיוע ביישומים מחקריים וחינוכיים בתרחישים עם משאבים מוגבלים.
- שיפור הנגישות לטכניקות מדידת ריכוז חלבונים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הכנת דגימות חלבון באמצעות דילול.
- שימוש בסמארטפון לצילום תמונות של פלטות מיקרו.
- הפקת נתוני צבע מהתמונות לצורך כימות.
- יישום פרוטוקול בדיקת בראדפורד (Bradford assay).
תוצאות עיקריות
- הדגמה של יעילות כימות חלבונים מבוסס סמארטפון.
- מתן חלופה אמינה לקוראי מיקרו-פלטות מסורתיים.
- הצגת התאמה ליישום הן בהקשרים חינוכיים והן בהקשרי מחקר.
- ביסוס עקום סטנדרט למדידת ריכוז חלבונים.
מסקנות
- הפרוטוקול מציע שיטה פשוטה ומדויקת לכימות חלבונים.
- הוא נותן מענה לאתגרים הניצבים בסביבות עם משאבים מוגבלים.
- גישה זו יכולה לשפר את יכולות המחקר בתחומים מדעיים שונים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמך המנהלים
כימות חלבונים מדויק הוא תשתית חיונית לשלבי הגילוי המוקדמים, לפיתוח בדיקות ולמחקר תרגומי בתחום ה-biopharma R&D&ד. פרוטוקול ה-RGBradford רותם דימוי באמצעות סמארטפון וניתוח בקוד פתוח כדי לספק מדידות חלבון מהימנות ללא צורך במכשור ייעודי, ובכך הוא תומך בתהליכי עבודה גמישים מבחינת משאבים ובסטנדרטיזציה של תיקי הפרויקטים. גישה זו מאפשרת הפקה חסונה של נתונים הן בסביבות מחקר מרכזיות והן בסביבות מבוזרות, ובכך היא מפחיתה חסמים תפעוליים ומשפרת את הרצף של תהליכי העבודה.
יישומים אסטרטגיים במחקר ביו-פארמצבטי&ד׳
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר הערכה כמותית של תכולת החלבון לתמיכה בתיקוף המטרה ובמחקרים מכניסטיים.
- מסייע בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי אספקת מדידות חלבון נגישות וניתנות לשחזור על פני קבוצות דגימות מגוונות.
- תומך בביטחון חיזויי בבדיקת השערות בשלבים מוקדמים ובחקירת מסלולים.
סקר ופיתוח בדיקה
- מכין מערכות מאושרות לכימות חלבונים לצורך תהליכי סינון ובדיקה בהמשך הדרך.
- מספק תוצרי מדידה כמותיים וסטנדרטיים באמצעות מיצוי וניתוח נתונים קולורימטריים.
- מאפשר הדירות (reproducibility) ויכולת הרחבה של הבדיקה ללא תלות בקוראי פלטות מיקרו.
- תומך בהערכה אמינה של תרכובות על ידי הבטחת נורמליזציה עקבית של החלבונים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתואם עם תהליכי עבודה של ביומרקרים תרגומיים על ידי אספקת כימות חלבונים נגיש במודלים פרה-קליניים.
- שומר על רצף משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני באמצעות סטנדרטיזציה של פרוטוקולים למדידת חלבונים.
- מפחית סיכון בקבלת החלטות לגבי קידום השלב הבא על ידי הבטחת השוואתיות של הנתונים בין סביבות מחקר שונות.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
פרוטוקול זה משתלב בצורה חלקה משלבי הגילוי המוקדמים, דרך זיהוי המולקולות המובילות (lead identification) ועד למחקר פרה-קליני, ומאפשר כימות חלבונים עקבי לאורך כל רצף המחקר והפיתוח (R&D).
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת היפותזות ובהבהרת מסלולים באמצעות ניתוח חלבונים כמותי.
- סריקה: מספק מדידות חלבון הניתנות לשחזור ומוכנות לבדיקה, תוך שימוש בדימוי מבוסס סמארטפון ותוכנה בקוד פתוח.
- אנליטיקה: מספק פלטי יחס כחול-לירוק כמותיים להשוואה סטטיסטית חסונה של תנאי ניסוי.
- מחקר תרגומי: מקל על המשכיות פרה-קלינית על ידי מתן אפשרות לכימות חלבונים בסביבות מעבדה מגוונות.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס יכולת ניתנת לשחזור ולהרחבה לכימות חלבונים ללא תלות בציוד ייעודי.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החיזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתהליכי כימות חלבונים.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה והנגשה למדידת חלבונים, ובכך משפר את השחזוריות והיכולת להרחבה (scalability).
- ערך אסטרטגי: משפר את איכות קבלת ההחלטות לגבי המשך הפיתוח (go/no-go) ואת יעילות ההון על ידי מתן אפשרות להפקת נתונים אמינה בסביבות עם משאבים מוגבלים.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מבוסס סיכון ובהחלטות קידום באמצעות כימות חלבונים עקבי ונגיש.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות מדעית בסיסית בהקמת בדיקות חלבון ובניתוח תמונות.
- נדרשת מצלמה של סמארטפון וגישה לתוכנות קוד פתוח (ImageJ, Inkscape) לצורך חילוץ נתונים.
- דורש סטנדרטיזציה של תנאי הדמיה ופרמטרי ניתוח בין צוותים שונים.
- ניתן להתאמה למערכות מודל ולסביבות מעבדה שונות.
- תלוי בבקרה קפדנית על התאורה, הרקע ומיקום הפלטה כדי להבטיח את איכות הנתונים.
