Un nuovo strumento di analisi delle proteine ​​sviluppato presso l'Università di Buffalo potrebbe aumentare notevolmente la velocità e la precisione con cui vengono analizzati gli effetti delle malattie e dei farmaci.

Lo strumento innovativo, chiamato IonStar, è il primo a fornire un'accuratezza quasi perfetta nel quantificare e confrontare l'abbondanza di proteine ​​nel corpo di persone sane e malate.

Rispetto allo standard industriale MaxQuant, IonStar ha migliorato la consistenza della misurazione delle proteine ​​in bassa abbondanza e ha ridotto la quantità di dati mancanti nei risultati dal 17% allo 0,1%, un livello mai raggiunto con campioni di grandi dimensioni.

Il nuovo strumento potrebbe aumentare la qualità e l'accuratezza della diagnosi medica e accelerare il ritmo dello sviluppo farmaceutico.

"IonStar cambierà totalmente il volto della ricerca clinica e farmaceutica e dell'industria, dove le grandi indagini sono spesso critiche, "dice Jun Qu, dottorato di ricerca, investigatore capo e professore presso la UB School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences.

La ricerca è stata pubblicata ieri nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS) .

Giocare a Trova la Differenza

L'abbondanza di proteine ​​nel corpo che corrispondono a malattie o reazioni farmaceutiche può fornire ai ricercatori indizi vitali per diagnosticare accuratamente una condizione, e per lo sviluppo di potenziali terapie e la valutazione degli effetti dei farmaci.

Gli strumenti di analisi delle proteine ​​vengono utilizzati per quantificare e confrontare l'abbondanza di proteine ​​in gruppi di individui sani con quelli che sono malati o trattati con un farmaco. Cambiamenti nelle abbondanze proteiche, se analizzati insieme, spesso rivelano nuovi biomarcatori.

La sfida per i ricercatori è che gli strumenti attuali non sono efficienti nell'analizzare un gran numero di campioni. Un tipo di metodo, il metodo di etichettatura, utilizza tag chimici per etichettare le proteine. Il problema:il software può analizzare solo fino a 10 campioni alla volta, rendendo difficile per i ricercatori condurre studi farmaceutici e clinici tipici, dice Qu.

L'alternativa, il metodo senza etichetta, può analizzare un gran numero di campioni contemporaneamente a scapito dell'accuratezza e della precisione, inducendo i ricercatori a sprecare tempo e risorse convalidando biomarcatori falsamente identificati.

IonStar aumenta l'accuratezza e la precisione e riduce i dati mancanti migliorando i metodi di preparazione del campione, progetti di allineamento e rilevamento delle caratteristiche per l'analisi di spettrometria di massa.

"Per esempio, negli studi clinici, confrontare una manciata di pazienti non porta da nessuna parte, " dice Qu. "Se è possibile analizzare un gran numero di pazienti con dati di alta qualità, puoi scoprire e tracciare i biomarcatori in modo molto più accurato e affidabile. Lo stesso vale per le indagini farmaceutiche".

Dimostrare il concetto di lesione cerebrale traumatica

I ricercatori hanno utilizzato IonStar per quantificare le proteine ​​nei ratti con lesioni cerebrali traumatiche, una condizione debilitante che rappresenta 2,2 milioni di visite al pronto soccorso ogni anno negli Stati Uniti.

Utilizzando 100 campioni di tessuto, IonStar ha identificato 7, 000 proteine, di cui 1, 000 che differivano in abbondanza, senza dati mancanti.

IonStar ha anche misurato proteine ​​a bassa abbondanza con maggiore accuratezza e precisione rispetto ad altri strumenti di analisi prevalenti. Questa capacità è fondamentale, dice Qu, perché le proteine ​​che compaiono in quantità minori svolgono un ruolo più influente nel corpo.

"Se le proteine ​​di livello superiore sono soldati, quindi le proteine ​​di livello inferiore sono i comandanti. Sono i regolatori che dicono alle proteine ​​di livello superiore cosa fare, " dice Qu.

Qu ha utilizzato IonStar e tecniche simili per analizzare la variazione delle proteine ​​nel cancro, diabete, malattia cardiovascolare, neurodegenerazione e degenerazione retinica pure.

Il lavoro futuro su IonStar si concentrerà sull'espansione del numero di campioni che lo strumento può analizzare.