En ny billeddannende tilgang til at se flere proteiner samtidigt

Forskere fra Daegu Gyeongbuk Institut for Videnskab og Teknologi (DGIST) har udviklet en innovativ metode til at visualisere op til snesevis af forskellige proteiner samtidigt i den samme celle. Denne teknologi kan hjælpe forskere med at belyse de komplekse proteininteraktioner involveret i degenerative sygdomme som Alzheimers, uddybe forståelsen af ​​deres mekanismer og give mulighed for tidlig opsporing og behandling.

Degenerative sygdomme som Alzheimers involverer ofte komplekse interaktioner mellem flere proteiner og andre biomolekyler. Det er vanskeligt at forstå disse interaktioner ved hjælp af eksisterende billeddannelsesteknologier på grund af utilstrækkelig opløsning og umuligheden af ​​samtidig påvisning af mange forskellige proteiner.

I en nylig tværfaglig undersøgelse, et forskerhold ledet af professorerne Dae Won Moon og Su-Il In fra Daegu Gyeongbuk Institut for Videnskab og Teknologi udviklede en innovativ tilgang, der udvider anvendelserne af sekundær-ion massespektrometri fra dets oprindelige formål i halvlederindustrien til det biomedicinske billedbehandlingsfelt. Sekundær-ion massespektrometri giver forskere mulighed for at analysere sammensætningen af ​​overflader og tilbyder meget høj opløsning. At bruge denne teknologi til at afbilde proteiner var umuligt - indtil nu.

I denne nye tilgang, forskellige metaloxid-nanopartikler er individuelt knyttet til antistoffer, der binder til specifikke målproteiner. Massespektrometeret kan nemt detektere disse nanopartikler selv ved lave bestrålingsdoser, som efterlader cellevævet intakt og giver mulighed for flere analyser på de samme celler. Gennem denne tilgang, det er teoretisk muligt at analysere snesevis af proteiner samtidigt. Dette overgår markant eksisterende fluorescens-baserede tilgange, som giver mulighed for samtidig billeddannelse af omkring fire proteiner.

Forskerne brugte deres metode til at sammenligne fordelingen af ​​proteiner i hjernevævet hos mus, der enten var raske eller havde Alzheimers. De viste, at værdifuld indsigt kunne opnås ved at observere multiplekse proteinfordelinger i hippocampus og demonstrerede, hvordan disse adskilte sig mellem raske og syge mus.

For at opnå disse resultater krævede det at kombinere viden fra mange discipliner. Prof. Moon siger, "For mig, et særligt højdepunkt i dette arbejde er samarbejdet mellem mange forskere med forskellig baggrund, såsom kemikere, nanopartikeleksperter, læger, og biologer. Det var ikke nemt og tog lang tid, men det var spændende at se udviklingen. Vi kan nu visualisere flere proteiner på cellemembraner med en rumlig opløsning på 300 nanometer."

Han forventer, at denne nye billeddannende tilgang bliver et vigtigt værktøj til at uddybe vores forståelse af degenerative sygdomme. "Den foreslåede teknik kunne bruges til at finde ud af de tidlige stadier af Alzheimers sygdom, til gengæld giver mulighed for tidlig opdagelse og behandling, " han siger.