Des chercheurs du New Jersey Institute of Technology, en collaboration avec l'Université de l'Ohio et Merck &Co. Inc., ont récemment mis au point une nouvelle méthode efficace pour l'analyse ciblée des protéines, qui, selon eux, pourrait accélérer les processus de dépistage des maladies. la découverte de médicaments et le développement de vaccins.

La recherche, publié dans la revue Chimie analytique , met en évidence la nouvelle approche de spectrométrie de masse coulométrique (CMS) de l'équipe pour déterminer la quantité de protéines dans des échantillons biologiques, ouvrant potentiellement de nouvelles portes pour explorer des protéines dans le corps humain qui ne peuvent être exprimées qu'à de faibles niveaux, mais qui pourraient remplir d'importantes fonctions ou rôles biologiques en tant que biomarqueurs de maladies, cibles médicamenteuses ou anticorps thérapeutiques.

Les chercheurs affirment que la nouvelle approche basée sur la spectrométrie de masse et l'électrochimie, capable de quantifier avec précision un spectre de petites protéines à de grands médicaments à base d'anticorps monoclonaux, constitue une avancée par rapport aux méthodes actuelles dans le domaine de la quantification absolue des protéines, qui nécessitent généralement une préparation longue et coûteuse du matériel standard synthétisé pour l'analyse.

« La mesure des changements moléculaires dans les processus et les voies associés aux maladies est essentielle à notre compréhension de la pathogenèse et à la découverte de nouveaux biomarqueurs pour le diagnostic et le traitement des maladies, " dit Hao Chen, professeur au département de chimie et des sciences de l'environnement du NJIT, et l'auteur correspondant de l'article. "Avec notre nouvelle méthode, nous avons montré que nous pouvons quantifier une gamme de biomolécules avec précision et rapidité."

« Cette approche pourrait bénéficier à un éventail de recherches en sciences de la vie, notamment la lutte contre la pandémie de COVID-19 par exemple, car il pourrait être utilisé pour quantifier plus rapidement divers anticorps provenant de patients pour sonder le stade de l'infection et pour aider au développement de vaccins, " ajouta Chen.

En protéomique, l'analyse par spectrométrie de masse peut offrir aux chercheurs un moyen de quantifier des milliers de protéines en une seule expérience, sous diverses conditions ou stimuli. Il peut également être utilisé pour aider à découvrir des détails sur le fonctionnement de certaines protéines, interagir et changer au fil du temps dans les états cellulaires sains et malades, et peut en révéler plus sur les changements de niveau d'anticorps produits par le système immunitaire pour combattre les antigènes, comme des virus ou des bactéries.

Pengyi Zhao, un doctorat chercheur au laboratoire de Chen et premier auteur de l'article, dit que la quantification des protéines a été généralement effectuée par des méthodes de chromatographie liquide-spectrométrie de masse qui impliquent la préparation de peptides synthétiques marqués par des isotopes. Ces peptides marqués sont généralement dopés à une concentration connue dans des échantillons pour aider à déterminer la quantité d'une protéine d'intérêt en fonction des intensités des peptides associés à la protéine par rapport aux normes ajoutées. « Les dépenses et le temps nécessaires pour synthétiser ces standards de peptides marqués par des isotopes sont un gros problème qui entrave l'analyse quantitative dans la recherche et le développement de médicaments, " expliqua Zhao.

Chen dit que la nouvelle approche CMS de l'équipe quantifie plutôt les protéines sur la base de la signature électrochimique produite lors de l'analyse par spectrométrie de masse. « Dans cette méthode, la quantification absolue des protéines est basée sur l'oxydation électrochimique d'un peptide de substitution à partir d'une protéine cible combinée à une mesure par spectrométrie de masse du rendement d'oxydation... cette percée ouvre une nouvelle porte pour étudier de nombreuses protéines pour lesquelles aucune norme n'est disponible pour l'analyse.

L'équipe a démontré sa nouvelle méthode en analysant plusieurs protéines telles que les protéines modèles β-caséine et apomyoglobine. En collaboration avec le groupe de recherche de Yong-Ick Kim au NJIT, ils ont également réussi à quantifier une protéine clé impliquée dans l'horloge circadienne, appelé KaiB. L'équipe a utilisé des peptides contenant de la tyrosine comme peptides de substitution pour la quantification, trouver les résultats de l'analyse CMS comparables en précision aux résultats produits par les méthodes traditionnelles de marquage isotopique dans l'ensemble.

"Actuellement, grâce à cette preuve de concept, nous avons montré que cette méthode peut quantifier avec précision diverses protéines allant de l'apomyoglobine aux anticorps thérapeutiques, " dit Chen. " Comme notre méthode n'a pas besoin de normes, il permettrait une analyse de quantification absolue à grande échelle des protéines dans le sang, tissus, ou organes, qui nécessiterait autrement des milliers de normes peptidiques lourdes marquées par des isotopes lourds. Dans les prochaines étapes, nous appliquerons cette nouvelle méthode pour la quantification des protéines à grande échelle dans différents échantillons biologiques, pour la découverte de biomarqueurs de maladies."