American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine Vol 173. pp. 1053-1054, (2006)
Многообещающее будущее протеомики при саркоидозе
Carlo Agostini, M.D. and Monica Facco, B.S.
Padua University School of Medicine, Padua, Italy
Редакционная статья
Протеомика широко используются для идентифицикации биомаркеров для раннего обнаружения болезней человека, разработки прогностических моделей и для контроля терапевтической эффективности лекарств. В этом выпуске журнала AJRCCM (стр. 1145-1154), Kriegova с коллегами (1) сообщили об использовании десорбционной ионизационной лазерной времяпролетной масс-спектрометрии (метод SELDI-TOF MS) для исследования паттерна белковой экспрессии при саркоидозе.
Методы, однованные на масс-спектрометрии, имеют прямое происхождение от первых исследований Hutchens и Yip (2). Эти методы, основанные на комбинации хроматографии и масс-спектрометрии, способны обнаруживать десятки тысяч соединений в течение короткого времени в очень маленьких объемах (микролитры) биологических жидкостей, содержащих сложную смесь белков, например в моче, сыворотке, плазме или жидкости бронхоальвеолярного лаважа (ЖБАЛ). Метод позволяет обнаружить белки даже при чрезвычайно низких концентрациях от фемто- (10-15) до атто- (10-18) молей и имеет высокую производительность (300 образцов в день) (3). Принцип действия метода очень прост, интересующие исследователей белки, например содержащиеся в ЖБАЛ, иммобилизируются на белковом микрочипе. Затем микрочип помещается в вакуумную камеру и связанные на чипе белки освещаются лазером, что приводит к освобождению газообразных ионов. Ионы ускоряются в циклотроне и время их пролета, которое связано с отношением масса/заряд, позволяет производить разделение белков. На выходе анализатора белки показываются в виде ряда пиков. Обычно, масс-спектрометрия может анализировать профиль до 400,000 различных белков, поэтому, для статистического анализа результатов необходимо сложное программное обеспечение.
SELDI-TOF MS имеет очевидные преимущества по сравнению с другими методами, так как позволяет анализировать небольшие образцы и имеет высокую производительность (3, 4). Масс-спектрометрия использовались для открытия биомаркеров при разнообразных состояниях, включая аутоиммуннные болезни, неврологические и метаболические нарушения и рак (3). Этот метод начинает использоваться в респираторной медицине. Zhukov с коллегами (5) использовали SELDI-TOF MS, чтобы идентифицировать специфический белковый паттерн для злокачественных опухолей легкого, принимая во внимание, что Merkel с коллегами идентифицировали специфический белковый паттерн в ЖБАЛ пациентов с ХОБЛ (6).
Статья, опубликованная в этом выпуске журнала, представляет пример использования SELDI-TOF MS (1). Авторы использовали этот метод, чтобы исследовать ЖБАЛ пациентов с саркоидозом. Анализ позволил идентифицировать группу из 40 белков, которые отличались от образцов группы контроля. Был идентифицирован белковый паттерн, специфический для пациентов с легочным саркоидозом и более точно был охарактеризован белковый паттерн у пациентов с синдромом Лёфгрена. Авторы также обнаружили, что различие пиков на SELDI-TOF MS коррелировало с рентгенографическимим стадиями болезни. Авторы идентифицировали новый член семейства кадгеринов, суперсемейства молекул адгезии, протокадгерин-2.
Потенциальная клиническая полезность такого подхода очевидна. Протеомные исследования саркоидоза, вероятно, помогут идентифицировать молекулы, экспрессированные в различных стадиях болезни, что может, по крайней теоретически, указать на предполагаемые молекулярные цели для терапии. Кроме того, протеомные исследования могут быть использованы для клинической оценки пациентов с саркоидозом. Поскольку данные о белковой экспрессии могут быть накоплены, интеграция этой технологии в протокол диагностирования болезни, может позволить производить предсказание исхода саркоидоза. Наконец, протеомика может использоваться при проверке эффективности терапии in vitro. Например, уровни иммуносупрессивных или иммуномодулирующих молекул могут быть измерены непосредственно при биопсии ткани, что позволит оценить эффективность лекарственного средства для специфического органа, пораженного саркоидозом.
Протеомика может позволить получить новую информацию относительно патофизиологии болезни. Например, при использовании SELDI-TOF MS, было обнаружено множество различий в белковом паттерне между альвеолярными макрофагами (AMs) и их предшественниками или между AMs при различных патологических состояниях (7). Изучение Th1 белков при саркоидозе улучшит понимание его патогенеза. Лазерная микродиссекция позволит производить изоляцию отдельных клеток или отдельных субпопуляций клеток в тонких срезах ткани. В комбинации с SELDI-TOF MS, лазерная микродиссекция позволит получить белковые сигнатуры отдельного типа клеток в пределах гетерогенного образца ткани, пораженной саркоидозом (8). Эта информация может значительно улучшить понимание молекулярных механизмов, участвующих в формировании гранулемы и улучшить диагностику болезни.
Можно ожидать, что широкое использование протеомных методов, в течение 5 лет трансформирует наши знания о физиологии и патологии легочных болезней, включая саркоидоз. Для широкого использования этого метода для оценки пациентов с саркоидозом, клиническая чувствительность и специфичность белкового профиля ЖБАЛ должна быть подтверждена различными группами. Следует отметить, что сравнительные исследования протеомных данных, полученных при анализе биологических жидкостей, выдвинули на первый план несоответствие окончательных результатов между различными лабораториями, главным образом из-за отсутствия стандартизированной процедуры подготовки образцов, обработки данных и использования различных пре- и постаналитических стратегий (9, 10). По этим причинам, международное научное сообщество разрабатывает стандартизированный протокол, который включает методы подготовки образцов для каждого белка и метод ежедневной калибровки измерительного оборудования, как минимально необходимые условия для валидности данных, полученных с помощью SELDI-TOF MS. Также имеется очевидная потребность в разработке международных стандартов для хранения данных, полученных при анализе образцов ткани легкого. Для стандартизации SELDI-TOF MS, возможно потребуется годы совместных усилий, но результатом будет огромный источник информации, который может помочь врачу при лечении пациента.