ניתוח היווצרות קומפלקס חלבונים בריכוזים מיקרומולרים על ידי צימוד מיקרופלואידיקה עם פוטומטריית מסה
26 בינואר 2024
פרוטוקול זה משלב פוטומטריית מסה עם מערכת מיקרופלואידיקה חדשנית לחקר אינטראקציות חלבון-חלבון בעלות זיקה נמוכה. גישה זו מבוססת על דילול מהיר של קומפלקסים מרוכזים מאוד בתמיסה, המאפשר מדידות בעלות זיקה נמוכה ומרחיב את תחולת פוטומטריית המסה.
פרוטוקול זה מדגים דרך חדשה לחלוטין לנתח קומפלקסים של חלבונים בעלי זיקה נמוכה. היא מאפשרת לחוקרים לזהות ולאפיין אינטראקציות חלבוניות מסוימות גם כאשר הן חלשות או חולפות, דבר שהיה בדרך כלל קשה מאוד או אפילו בלתי אפשרי בעבר. אינטראקציות חלבונים חיוניות לתפקוד התא, אך זיהוין ומדידתן יכולים להיות מאתגרים.
פוטומטריית מסה היא כלי נהדר לכימות היווצרות קומפלקס חלבונים, אך יש לה מגבלות עם דגימות מדוללות. אנו פותרים בעיה זו עם MassFluidix. הפער המחקרי שאנו עוסקים בו הוא כיצד מדענים יכולים לאפיין באופן אמין אינטראקציות של זיקה נמוכה בין חלבונים בתמיסה.
היתרונות של הגישה שלנו הם שהיא מאפשרת לך לחפש אינטראקציות חלבון חלשות בתמיסה ללא צורך בתוויות או אימוביליזציה. כך חוקרים יכולים להתבונן בחלבונים המעניינים וכיצד הם מתקשרים מבלי לדאוג שהם משבשים את המערכת שהם מסתכלים עליה.
סקירה כללית
פרוטוקול זה מדגים גישה חדשנית לניתוח אינטראקציות חלבוני-חלבוני בעלות זיקה נמוכה באמצעות פוטומטריה של מסה בשילוב עם מיקרופלואידיקה. הוא מאפשר לחוקרים לזהות ולאפיין אינטראקציות חלבוניות חלשות או חולפות מבלי להפריע למערכת.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- ביוכימיה
- אינטראקציות בין חלבונים
רקע
- אינטראקציות בין חלבונים הן חיוניות לתפקוד התאי.
- זיהוי של אינטראקציות בעלות זיקה (affinity) נמוכה היה מאתגר.
- פוטומטריית מסה היא יעילה, אך מוגבלת בדגימות מדוללות.
- מחקר זה נותן מענה לפער באפיון מהימן של אינטראקציות בעלות זיקה נמוכה.
מטרת המחקר
- פיתוח שיטה לניתוח אינטראקציות חלבוניות חלשות בתמיסה.
- ביטול הצורך בסימונים או בקיבוע במדידות.
- שיפור הישימות של פוטומטריה של מסה עבור קומפלקסים בעלי זיקה נמוכה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- פוטומטריה של מסה בשילוב עם מערכת מיקרופלואידיקה.
- דילול מהיר של קומפלקסים ריכוזיים של חלבונים.
- רכישת נתונים וניתוחם באמצעות תוכנה ייעודית.
- כיול של מדידות מסה לקבלת תוצאות מדויקות.
תוצאות עיקריות
- זיהוי מוצלח של אינטראקציות חלבוניות חלשות.
- היסטוגרמות מסה הראו שיאים מובחנים עבור קומפלקסים של חלבונים.
- אפיון של קומפלקסים מסוג immunoglobulin G FcRn.
- הוכחת היעילות של השיטה החדשה במדידת אינטראקציות בעלות זיקה נמוכה.
מסקנות
- הפרוטוקול מספק דרך מהימנה לחקר אינטראקציות של חלבונים בעלות זיקה נמוכה.
- הוא מרחיב את היכולות של פוטומטריה של מסה במחקר ביולוגי.
- שיטה זו יכולה להשפיע באופן משמעותי על הבנת הדינמיקה של חלבונים בתאים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
ניתוח כמיותי של היווצרות קומפלקסים של חלבונים בריכוזים מיקרו-מולריים ממלא פער קריטי בגילוי ביו-פרמצבטי, ומאפשר מדידה ישירה של אינטראקציות ביו-מולקולריות חלשות או חולפות. יכולת זו מגבירה את הביטחון החזוי בתיקוף יעדים ותומכת בקידום מותאם-סיכונים של מועמדים טיפוליים. שילוב של מיקרו-פלואידיקה עם פוטומטריה של מסה מרחיב את טווח הריכוזים הנגיש, מה שמשפיע ישירות על מיון פורטפוליו בשלבים מוקדמים ועל הפחתת סיכונים מכניסטית.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח ביו-פרמצבטיים
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר זיהוי וכמתית של אינטראקציות חלבוניות בעלות זיקה נמוכה הרלוונטיות לתיקוף מטרות.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי אפיון קומפלקסים חולפים בתמיסה ללא סימון או קיבוע.
- משפר את הביטחון החיזוי במעבר למטרות בעלות פרופילי קישור מורכבים או חלשים.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מקל על הכנת מערכות ביולוגיות מותקפות עבור תהליכי סריקה המשכיים בריכוזים גבוהים יותר.
- מספק מדידות מס כמותיות התומכות בחזרתיות ובסטנדרטיזציה של הבדיקה.
- מאפשר הערכה מהימנה של השפעות תרכובות על היווצרות קומפלקסי חלבונים בתמיסה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מספק רצף משלב הגילוי ועד לאישור הפרה-קליני על ידי אפשור מדידה של אינטראקציות חלבונים הרלוונטיות למחלה בריכוזים פיזיולוגיים רלוונטיים.
- תומך בהלימה של ביומרקרים תרגומיים באמצעות כימות ישיר של סטוכיומטריות מורכבות.
- מפחית סיכון ביולוגי על ידי הבהרת דינמיקת האינטראקציה לפני מחקרים in vivo.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
שיטה זו מגשרת בין שלבי הגילוי המוקדמים לזיהוי מובילים (lead identification) על ידי אפשור בדיקה חסונה של היפותזות והבהרה של מסלולים עבור אינטראקציות של חלבונים בריכוזים מיקרומולריים.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת השערות ובצמצום סיכונים מכניסטיים באמצעות כימות של קומפלקסים חלבוניים חלשים או חולפים.
- סינון: מספק מדידות מסה הדירות ומוכנות לבדיקה עבור קמפיינים של סינון המכוונים לאינטראקציות חלבון-חלבון.
- אנליטיקה: מספק היסטוגרמות כמותיות ונתוני סטוכיומטריה להשוואת תנאי קישור והיווצרות קומפלקסים.
- מחקר תרגומי: תואם לזרימות עבודה פרה-קליניות על ידי אפשור מדידה של אינטראקציות תחת תנאים רלוונטיים פיזיולוגית.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס פלטפורמה לשימוש חוזר לאפיון אינטראקציות חלבון-חלבון מגוונות על פני תוכניות מרובות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בחיזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתיקוף המטרה.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה והרחבה של ניתוח אינטראקציות כמותי ללא צורך בתוויות או בקיבוע.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות "המשך/עצור" (go/no-go) טובה יותר ויעילות הון על ידי הבהרה של תהליכי היווצרות מורכבים בשלב מוקדם של תהליך הפיתוח.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתיעדוף מותאם סיכונים ובקידום מועמדים עם פרופילי אינטראקציה מאתגרים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בתפעול מערכות פוטומטריה של מסה (mass photometry) ומיקרופלואידיקה.
- דורש גישה למכשור ייעודי ותוכנות אנליטיות לרכישת נתונים וכיול.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי הכנת דגימות ודילול.
- עשוי להצריך התאמה למערכות חלבונים שונות או לתנאי בופר שונים.
- מוגבל בשל הצורך בדילול מהיר כדי ללכוד קומפלקסים חולפים לפני התפרקותם.
