La proteomica spaziale ha un problema di scoperta / Spatial Proteomics Has a Discovery Problem

La proteomica spaziale ha un problema di scoperta / Spatial Proteomics Has a Discovery Problem

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Le piattaforme limitate a obiettivi noti stanno soffocando l'innovazione nella scoperta dei farmaci

L'era dell'omica è in gran parte definita da un passaggio dalla vecchia mentalità basata sull'obiettivo di interesse ad una mentalità imparziale, incentrata sulla scoperta: da pochi geni all'intero genoma, da un paio di proteine ​​all'intero proteoma. Gli scienziati sanno fin troppo bene che qualsiasi esperimento limitato ad elementi già noti comporta il rischio di perdere una scoperta importante, un biomarcatore chiave, una componente critica che spiega un meccanismo biologico.

In biologia spaziale, l'approccio "senza ipotesi" è stato adottato per gli studi trascrittomici, con sequenziatori ed altri strumenti in grado di identificare tutti i trascritti in una posizione specifica. Ma per la proteomica spaziale, la tecnologia è stata molto più limitata. Ogni piattaforma di proteomica spaziale disponibile oggi limita gli scienziati alla ricerca di un numero limitato di target noti. Solo una è progettata per un'esplorazione imparziale.

La piattaforma Microscoop® di Syncell è uno strumento di isolamento e purificazione proteica guidato da microscopia che fornisce una visione subcellulare imparziale di tutte le proteine ​​in una precisa posizione biologica. Lo strumento di preparazione del campione è progettato per essere utilizzato a monte di qualsiasi spettrometro di massa. Il suo output è una proteina essiccata altamente stabile che può essere spedita ad un centro di analisi centrale od ad altri fornitori di servizi per una rapida analisi spettroscopica di massa. A differenza di altri approcci, tra cui strumenti di proteomica spaziale, microdissezione laser o marcatura di prossimità, la piattaforma Microscoop offre una copertura completa delle proteine ​​a risoluzione singola e persino subcellulare. Ciò consente agli scienziati di studiare l'organizzazione delle proteine ​​in tessuti e cellule senza essere limitati a bersagli noti. Lo strumento attualmente raggiunge una risoluzione di 350 nanometri e gli sforzi di sviluppo in corso mirano a ridurla a meno di 100 nanometri per una visione ancora più precisa della biologia.

Questa tecnica priva di ipotesi per individuare una posizione specifica e quindi mappare l'intero proteoma ha importanti implicazioni per la scoperta di farmaci, gli studi neurologici, la ricerca in biologia cellulare e molto altro.

In un esempio recente, gli scienziati del laboratorio di Cristiana Lungu, PhD, presso l'Università di Stoccarda hanno utilizzato questo approccio per analizzare le cellule del cancro al seno triplo negativo. Si sono concentrati su un noto complesso coinvolto nella regolazione epigenetica di queste cellule. Il complesso è associato alla metastasi e crea corpi nucleari, i cui meccanismi non erano ancora stati compresi. Utilizzando la piattaforma Microscoop, hanno caratterizzato le proteine ​​presenti all'interno ed attorno a questi minuscoli corpi nucleari. L'elenco risultante includeva proteine ​​già note e diverse nuove.

In un articolo, gli scienziati descrivono l'eliminazione di una di queste proteine ​​inaspettate. Senza di essa, i corpi nucleari non si sarebbero più formati e le cellule non avrebbero sviluppato un fenotipo metastatico. Conoscere l'identità di questa nuova proteina potrebbe aprire strade completamente nuove per la scoperta e lo sviluppo di terapie e strumenti diagnostici basati su biomarcatori.

Separatamente, gli scienziati hanno utilizzato la piattaforma Microscoop per risolvere aggregati proteici associati a diverse malattie neurodegenerative. Queste strutture proteiche anomale, più piccole di singole cellule, sono difficili da studiare con strumenti convenzionali. Precedenti studi sulla sclerosi laterale amiotrofica (SLA) si sono concentrati su una singola proteina, la TDP-43. Ma con una visione imparziale, Wilfried Rossoll, PhD, ed il suo gruppo del Translational Neuroproteomics Laboratory della Mayo Clinic stanno ora costruendo un database di proteine ​​presenti negli aggregati di TDP-43 e nelle loro vicinanze, per accelerare la scoperta di queste malattie devastanti.

La proteomica spaziale imparziale è fondamentale per caratterizzare la biologia di base, ampliare gli sforzi di scoperta di nuovi farmaci ed orientare la ricerca traslazionale. Senza un vero strumento di scoperta per la proteomica spaziale, troppe proteine ​​importanti e potenziali bersagli farmacologici continueranno ad essere trascurati e le scoperte chiave saranno ritardate.

ENGLISH

Platforms limited to known targets are stifling drug discovery innovation

The omics era is in large part defined by a shift from the old target-of-interest days to an unbiased, discovery-first mindset: from a few genes to the whole genome, from a couple of proteins to the whole proteome. Scientists know all too well that any experiment limited to previously known elements carries the risk of missing an important finding, a key biomarker, a critical component that explains a biological mechanism.

In spatial biology, the hypothesis-free approach has been embraced for transcriptomic studies, with sequencers and other tools capable of identifying all transcripts in a specific location. But for spatial proteomics, technology has been far more limited. Every spatial proteomics platform available today restricts scientists to looking for a small number of known targets. Only one is designed for unbiased exploration.

The Microscoop® platform from Syncell is a microscopy-guided protein isolation and purification tool that provides an unbiased, subcellular view of all proteins in a precise biological location. The sample prep tool is designed to be used upstream of any mass spectrometer. Its output is highly stable, dried-down protein that can be shipped to a core facility or other service provider for rapid mass spec analysis. Unlike other approaches —including spatial proteomic instruments, laser capture microdissection, or proximity labeling—the Microscoop platform delivers complete coverage of proteins at single-cell and even subcellular resolution. This allows scientists to study the organization of proteins across tissues and cells without being limited to known targets. The tool currently achieves a resolution of 350 nanometers, and ongoing development efforts aim to reduce that to sub-100 nanometers for an even more precise view of biology.

This hypothesis-free technique for pinpointing a specific location and then mapping the entire proteome has important implications for drug discovery, neurological studies, cell biology research, and much more.

In one recent example, scientists in Cristiana Lungu’s, PhD, laboratory at the University of Stuttgart used this approach to look at triple-negative breast cancer cells. They focused on a well-known complex involved in the epigenetic regulation of these cells. The complex is associated with metastasis and creates nuclear bodies, whose mechanisms were not understood. By deploying the Microscoop platform, they characterized the proteins in and around these minuscule nuclear bodies. The resulting list included previously known proteins as well as a several new ones.

In an article, scientists describe knocking down one of those unexpected proteins. Without it, the nuclear bodies no longer formed and the cells did not develop a metastatic phenotype. Knowing the identity of this novel protein could lead to entirely new avenues for the discovery and development of therapies and biomarker-based diagnostic tools.

Separately, scientists have deployed the Microscoop platform to resolve protein aggregates linked to several neurodegenerative diseases. These abnormal protein structures, smaller than single cells, are difficult to study with conventional tools. Previous studies for amyotrophic lateral sclerosis (ALS) have focused on a single protein, TDP-43. But with an unbiased view, Wilfried Rossoll, PhD, and his team in the Translational Neuroproteomics Laboratory at the Mayo Clinic are now building a database of proteins found in and around TDP-43 aggregates to help accelerate discovery for these devastating diseases.

Unbiased spatial proteomics is critical for characterizing basic biology, broadening drug discovery efforts, and informing translational research. Without a true discovery tool for spatial proteomics, too many important proteins and potential drug targets will continue to be missed and key breakthroughs will be delayed.

Da:

https://www.genengnews.com/sponsored/spatial-proteomics-has-a-discovery-problem/?_hsenc=p2ANqtz-9CtGh5oN6H87kFdTPy8M6eXAfSqneNAzs6VToA_FAS1lbf2TflX09yPCfAhtnM36eIRH6cqFIAGVMrM9rfw5rLpgyAEJP2QVgJoPXnPuoIqvtMz_o&_hsmi=388714299