Determination of Quantitative Protein Signatures for Ductal carcinoma (Breast cancer) By lc/ms Proteome analysis

Význam tématu

Studium kvantitativních proteinových signatur v duktálním karcinomu prsu přináší nový pohled na komplexní molekulární charakteristiku nádoru. Identifikace souborů peptidů namísto jednotlivých markerů umožňuje lepší rozlišení onemocnění, zvyšuje spolehlivost diagnostiky a otevírá cestu k personalizované medicíně.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem aplikované studie bylo vyvinout a ověřit LC/MSE metodu pro objevování a kvantifikaci proteinových signatur v nádorové a odpovídající zdravé tkáni prsu. Studie porovnávala proteomy ze tří pacientů postižených duktálním karcinomem s kontrolními vzorky, aby odhalila synchronně regulované proteiny spojené s onemocněním.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky proteinových extraktů byly redukovány, alkylovány a tráveny trypsinem. V LC/MS akvizici byly paralelně sbírány nízkoenergetické (prekurzory) a vysoceenergetické (fragmenty) spektra bez selektivní izolace prekurzorů. Fragmentační data se časově a chromatograficky přiřazovala k prekurzorům. Pro relativní kvantifikaci se přepočítala intenzita peptidů mezi vzorky a normalizovala se napříč dávkami.

Použitá instrumentace

• Waters ExpressionE High Definition Proteomics System
• nanoACQUITY UPLC System s Atlantis 3 μm C18 NanoEase (75 μm × 15 cm) kolonkou
• Q-Tof Premier Mass Spectrometer s řízeným střídáním srážecí energie (5 eV vs. 25–40 eV)

Hlavní výsledky a diskuse

Peptidová a proteinová replikace v triplikátech ukázala vysokou opakovatelnost (34–57 % u peptidů, 34–50 % u proteinů). PCA analýza jednoznačně rozlišila nádorové a kontrolní vzorky. Log-log grafy intenzit odhalily statisticky významně regulované peptidy (p < 0,05) a umožnily identifikaci down- a up-regulovaných proteinů, například osteoinduktivního faktoru, s konzistentními profily napříč pacienty.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí simultánní kvalitativní a kvantitativní analýzu proteomu s vysokou přesností měření. Absolutní odhady koncentrací (na základě 150 fmol spike-in referenčního proteinu) umožňují vytvářet jednotné proteinové signatury bez nutnosti vzájemné komparace vzorků. Výsledky lze využít pro klinickou diagnostiku, sledování odpovědi na terapii a prognostiku onemocnění.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším krokem je komplementární analýza invazivního duktálního karcinomu pomocí 2D PAGE a MALDI-TOF PMF. Aplikace konzistentních kritérií výběru proteinu napříč metodami podpoří hledání univerzálních proteomických signatur. Rozšíření na větší kohorty pacientů a různé typy nádorů umožní validovat klinický potenciál metody.

Závěr

LC/MSE přístup s paralelní akvizicí nízko- a vysoceenergetických dat prokázal schopnost objevovat a kvantifikovat proteinové signatury duktálního karcinomu prsu s vysokou reprodukovatelností a citlivostí. Absolutní kvantifikace usnadňuje vytváření robustních biomarkerových profilů vhodných pro další klinické studie.

Reference

1. Silva JC, Denny R, Dorschel CA, et al. Quantitative Proteomic Analysis by Accurate Mass Retention Time Pairs. Anal Chem. 2005;77(7):2187–2200.
2. Silva JC, Gorenstein MV, Li GZ, Vissers JP, Geromanos SJ. Absolute Quantification of Proteins by LC/MSE. Mol Cell Proteomics. 2006;5(1):144–156.
3. Hughes MA, Silva JC, Geromanos SJ, Townsend CA. Quantitative Proteomic Analysis of Drug-Induced Changes in Mycobacteria. J Proteome Res. 2006;5(1):54–63.
4. Silva JC, Denny R, Dorschel C, et al. Simultaneous Qualitative and Quantitative Analysis of the Escherichia coli Proteome. Proteomics. 2006;5(4):589–607.