Pesquisadores do New Jersey Institute of Technology, em colaboração com a Ohio University e a Merck &Co. Inc., desenvolveram recentemente um novo método eficiente para a análise de proteínas direcionadas - que eles dizem que pode acelerar os processos de teste de doenças, descoberta de medicamentos e desenvolvimento de vacinas.

A pesquisa, publicado no jornal Química Analítica , destaca a nova abordagem de espectrometria de massa coulométrica (CMS) da equipe para determinar a quantidade de proteínas em amostras biológicas, potencialmente abrindo novas portas para explorar proteínas no corpo humano que só podem ser expressas em níveis baixos, mas que podem servir funções biológicas importantes ou papéis como biomarcadores de doenças, alvos de drogas ou anticorpos terapêuticos.

Os pesquisadores dizem que a nova abordagem baseada em espectrometria de massa e eletroquímica - capaz de quantificar com precisão um espectro de pequenas proteínas a grandes drogas de anticorpos monoclonais - é um avanço nos métodos atuais no campo da quantificação absoluta de proteínas, que normalmente requerem preparação demorada e cara de material padrão sintetizado para análise.

"A medição das mudanças moleculares em processos e vias associados a doenças é fundamental para a nossa compreensão da patogênese e descoberta de novos biomarcadores para diagnóstico e tratamento de doenças, "disse Hao Chen, professor do Departamento de Química e Ciências Ambientais do NJIT, e o autor correspondente do artigo. "Com nosso novo método, mostramos que podemos quantificar uma variedade de biomoléculas com precisão e rapidez. "

"Esta abordagem pode beneficiar uma série de pesquisas em ciências da vida, incluindo o combate à pandemia COVID-19, por exemplo, uma vez que poderia ser usado para quantificar mais rapidamente vários anticorpos de pacientes para sondar o estágio de infecção e para auxiliar no desenvolvimento de vacinas, "Chen acrescentou.

Em proteômica, a análise de espectrometria de massa pode oferecer aos pesquisadores uma maneira de quantificar milhares de proteínas em um único experimento, sob várias condições ou estímulos. Também pode ser usado para ajudar a descobrir detalhes sobre como certas proteínas funcionam, interagir e mudar ao longo do tempo em estados celulares saudáveis ​​e de doença, e pode revelar mais sobre as mudanças de nível de anticorpos produzidos pelo sistema imunológico para combater os antígenos, como vírus ou bactérias.

Pengyi Zhao, um Ph.D. pesquisador do laboratório de Chen e primeiro autor do artigo, afirma que a quantificação de proteínas tem sido tipicamente feita por meio de métodos de cromatografia líquida-espectrometria de massa que envolvem a preparação de peptídeos marcados com isótopos sintéticos. Esses peptídeos marcados são geralmente adicionados em concentração conhecida em amostras para ajudar a determinar a quantidade de uma proteína de interesse com base nas intensidades dos peptídeos associados à proteína em relação aos padrões adicionados. "O custo e o tempo que leva para sintetizar esses padrões de peptídeos marcados com isótopos é um grande problema que dificulta a análise quantitativa na pesquisa e no desenvolvimento de medicamentos, "explicou Zhao.

Chen diz que a nova abordagem de CMS da equipe quantifica proteínas com base na assinatura eletroquímica produzida durante a análise de espectrometria de massa. "Neste método, A quantificação absoluta de proteínas é baseada na oxidação eletroquímica de um peptídeo substituto da proteína alvo combinada com a medição espectrométrica de massa do rendimento de oxidação ... esta descoberta abre uma nova porta para investigar muitas proteínas onde nenhum padrão está disponível para análise. "

A equipe demonstrou seu novo método analisando várias proteínas, como proteínas modelo β-caseína e apomioglobina. Em colaboração com o grupo de pesquisa de Yong-Ick Kim no NJIT, eles também quantificaram com sucesso uma proteína chave envolvida no relógio circadiano, chamado KaiB. A equipe usou peptídeos contendo tirosina como substitutos de peptídeos para quantificação, encontrar os resultados da análise CMS comparáveis ​​em precisão aos resultados produzidos pelos métodos tradicionais de rotulagem de isótopos em geral.

"Atualmente, por meio dessa prova de conceito, mostramos que esse método pode quantificar com precisão várias proteínas, desde apomioglobina até anticorpos terapêuticos, "disse Chen." Como nosso método não precisa de padrões, permitiria uma análise de quantificação absoluta em grande escala de proteínas no sangue, tecidos, ou órgãos, que precisaria de milhares de padrões caros de peptídeos marcados com isótopos pesados ​​de outra forma. Nas próximas etapas, vamos aplicar este novo método para quantificação de proteínas em grande escala em diferentes amostras biológicas, para a descoberta de biomarcadores de doenças. "