Avancées dans les techniques de mesure des protéines

Au cours des dix dernières années, les scientifiques ont réalisé que les méthodes utilisées pour mesurer les protéines en laboratoire, surtout celles qui utilisent des anticorps, ne sont pas toujours fiables. Bien que ces méthodes aient été traditionnellement considérées comme les meilleures pour mesurer les protéines dans les milieux cliniques, leurs inconvénients deviennent de plus en plus évidents. Une méthode populaire est l'utilisation de tests d'affinité multiplex, qui permettent de mesurer plusieurs protéines en même temps à partir de sang ou d'autres échantillons biologiques. Cette technique peut donner une vue plus large des différentes protéines présentes. Cependant, même si elle a ses avantages, elle fait aussi face à des défis et des limites.

#Le Rôle de la Spectrométrie de masse

La spectrométrie de masse est souvent considérée comme un meilleur choix pour mesurer les protéines quand la précision est essentielle. Cette méthode s'est révélée plus précise que les techniques basées sur les anticorps. Elle peut détecter diverses formes de protéines et leurs produits de dégradation, ce qui en fait une méthode privilégiée dans de nombreux cas. Cependant, les scientifiques travaillent à améliorer les tests de spectrométrie de masse ciblée comme alternative viable aux méthodes traditionnelles basées sur les anticorps.

#Tests de Spectrométrie de Masse Ciblée

Les efforts initiaux pour mesurer les protéines en utilisant la spectrométrie de masse ciblée ont impliqué une méthode appelée surveillance de réaction sélectionnée (SRM). Cette technique a permis de suivre efficacement les protéines en utilisant un équipement de spectrométrie de masse courant. Récemment, une autre méthode appelée surveillance de réaction parallèle (PRM) a gagné en popularité. PRM mesure tous les produits de dégradation d'une protéine en une seule fois, permettant aux scientifiques de confirmer l'identité des protéines plus facilement.

PRM simplifie le processus en se concentrant uniquement sur une molécule de protéine spécifique, ce qui est différent de la SRM qui nécessite la sélection de cibles spécifiques. Cependant, les deux méthodes rencontrent des défis lorsqu'il s'agit de mesurer un plus grand nombre de protéines à la fois. Plus il y a de protéines ciblées, moins le temps passé à mesurer chacune d'elles est long, ce qui peut affecter la précision.

Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont introduit des méthodes d'acquisition indépendante des données (DIA). Ces méthodes permettent de mesurer plusieurs protéines simultanément en scannant une large gamme de valeurs de masse. Bien que cela augmente le nombre de protéines mesurées, cela peut rendre les données résultantes difficiles à analyser en raison du mélange des signaux.

#Amélioration des Techniques de Mesure

Une façon d'améliorer le processus de mesure est d'incorporer la planification du temps de rétention dans la méthode de spectrométrie de masse. Cela implique de suivre chaque cible pendant un certain temps pour assurer un suivi précis. Cependant, cette planification peut être inefficace et peut ne pas bien s'adapter aux changements dans les équipements ou les conditions d'échantillon. Les chercheurs ont développé un prototype de méthode qui ajuste la mesure en fonction des données en temps réel, permettant un suivi plus précis des protéines pendant leur analyse.

Choisir les bonnes protéines à surveiller n'est pas une tâche simple. En raison des différentes propriétés des protéines, les mêmes quantités de différentes protéines peuvent se comporter très différemment en spectrométrie de masse. Souvent, les chercheurs s'appuient sur des études préliminaires pour déterminer sur quelles protéines se concentrer, mais cela peut entraîner des problèmes. Certaines protéines pourraient ne pas être détectées lors des tests préliminaires, les faisant paraître moins importantes, tandis que d'autres qui apparaissent fréquemment peuvent ne pas bien performer dans des tests ciblés.

#Stratégie de Fractionnement en Phase Gazeuse

Les chercheurs ont montré que le fractionnement en phase gazeuse (GPF) avec le DIA pourrait améliorer la mesure des protéines. En utilisant des fenêtres de masse étroites dans la méthode, les scientifiques peuvent obtenir des informations plus fiables sur les protéines détectables. Des découvertes récentes suggèrent que les bibliothèques créées à partir des données DIA peuvent fournir des informations utiles sur les protéines présentes et leurs concentrations.

#Utilisation de Nouveaux Instruments de Spectrométrie de Masse

L'introduction du spectromètre de masse Stellar a rendu possible la création de tests ciblés pour le liquide céphalorachidien humain (LCR) et le plasma. Ce nouvel appareil permet une mesure efficace grâce à sa combinaison unique de composants, permettant aux scientifiques d'acquérir des données plus rapidement. Une caractéristique notable est l'utilisation d'une stratégie adaptative en temps réel qui aide à gérer les changements de comportement des protéines pendant la mesure.

Ce spectromètre de masse peut accueillir des ajustements en temps réel des cibles mesurées à mesure que de nouvelles données arrivent, améliorant ainsi l'exactitude de la quantification des protéines. L'équipe de recherche a également utilisé un outil appelé PRM Conductor, qui aide à développer des tests ciblés en affinant quelles protéines mesurer en fonction de leur comportement attendu.

#Workflow pour Développer des Tests Précis

Le processus de création de tests de protéines reproductibles et hautement multiplexés a été amélioré grâce à l'utilisation de bibliothèques GPF-DIA. Ces bibliothèques fournissent des informations détaillées sur les peptides détectables et leur quantité. En utilisant soit des plateformes Orbitrap soit Stellar pour le DIA, les scientifiques peuvent créer des tests qui ciblent une large gamme de protéines avec une précision fiable.

Deux tests distincts ont été développés pour explorer les protéines associées aux Maladies neurodégénératives. Ces tests avaient pour but de suivre autant de peptides que possible tout en maintenant précision et efficacité. Les résultats ont révélé que différentes protéines étaient ciblées dans chaque test, soulignant l'importance de sélectionner les bonnes pour les objectifs de recherche spécifiques.

#Performances des Tests PRM dans les Études sur les Maladies

Pour vérifier l'efficacité des tests hautement multiplexés sur le spectromètre de masse Stellar, des courbes de calibration ont été établies. Les résultats ont montré que les limites de quantification étaient similaires entre le nouveau spectromètre de masse et les méthodes précédemment établies. Les données ont montré une bonne reproductibilité, surtout à des concentrations plus faibles, ce qui est crucial pour détecter les protéines dans des milieux cliniques.

L'accent a été mis sur l'analyse du liquide céphalorachidien de patients atteints de diverses maladies neurodégénératives. En créant un test ciblé pour les protéines liées à la maladie d'Alzheimer et à la maladie de Parkinson, les chercheurs ont pu remarquer des différences dans les niveaux de protéines entre les individus en bonne santé et ceux diagnostiqués avec ces conditions.

#Tests de Sondage pour les Vésicules Extracellulaires

Au-delà du liquide céphalorachidien, les scientifiques ont également construit des tests de sondage pour les protéines trouvées dans les vésicules extracellulaires du plasma. Ces tests étaient conçus pour mesurer un large éventail de protéines sans se concentrer sur une hypothèse particulière, permettant de capturer des aperçus biologiques inattendus. En analysant des échantillons de plasma, les chercheurs ont pu identifier des différences significatives dans les niveaux de protéines parmi les individus ayant différents états cognitifs.

#Importance de l'Analyse des Biofluides

L'importance de mesurer avec précision les protéines dans les biofluides, comme le plasma sanguin et le liquide céphalorachidien, ne peut être sous-estimée. Ces mesures peuvent fournir des informations précieuses pour la détection précoce, le suivi de l'évolution de la maladie et l'évaluation de l'efficacité des traitements. Alors que les chercheurs continuent d'améliorer les techniques d'essai et les méthodologies, le potentiel de découvrir de nouveaux biomarqueurs et de comprendre des maladies complexes devient plus grand.

#Conclusion

Les avancées dans la protéomique ciblée utilisant des techniques innovantes de spectrométrie de masse ont considérablement amélioré la capacité d'étudier les protéines dans divers échantillons biologiques. En utilisant des bibliothèques GPF-DIA et des spectromètres de masse avancés, les chercheurs peuvent mesurer les protéines avec plus de précision et d'efficacité que jamais auparavant. Ces développements jouent un rôle crucial dans l'effort continu pour comprendre et traiter des maladies complexes, en particulier les conditions neurodégénératives qui touchent des millions de personnes à travers le monde. Le travail effectué dans ce domaine pave la voie à de meilleurs diagnostics et stratégies thérapeutiques qui promettent un avenir meilleur.