As proteínas que compõem nossas células contêm um mundo inteiro de informações que, quando desbloqueadas, podem nos dar insights sobre as origens de muitos fenômenos biológicos essenciais. Essas informações são coletadas usando uma técnica analítica conhecida como "proteômica de célula única", na qual uma análise de célula única é realizada para observar as características de células individuais em seu nível de proteína. Ao longo dos anos, os cientistas usaram proteômica de célula única nas áreas de genômica do câncer, diferenciação celular e desenvolvimento de tecidos. No entanto, as técnicas de proteômica atuais sofrem com a baixa taxa de recuperação de amostras de proteínas, baixo rendimento e falta de versatilidade.
Felizmente, uma equipe de pesquisadores do Japão e dos EUA, liderada pelo professor assistente Takeshi Masuda, da Universidade de Kumamoto, no Japão, encontrou uma solução para esses problemas. Em um estudo recente disponibilizado online em 11 de julho de 2022 e publicado em Analytical Chemistry em 26 de julho de 2022, a equipe introduziu um método simples, mas altamente eficiente, de preparação de amostras para proteômica de célula única chamado "método de gota de água em óleo" (WinO). A técnica utiliza a imiscibilidade da água com óleo/solvente orgânico como vantagem para preparar amostras de proteínas com perda mínima e maiores chances de recuperação da amostra.

"Para tornar a proteômica de célula única mais eficiente, precisamos amplificar a amostra de proteína ou garantir que nada seja perdido durante a preparação da amostra. Como não tínhamos os meios para fazer o primeiro, era crucial reduzir a absorção perdas durante as etapas de preparação da amostra, como a transferência da amostra", explica o Dr. Masuda. "A técnica WinO não apenas reduz a perda de amostra por adsorção, mas também oferece melhor rendimento quando comparada aos métodos convencionais."

Para o processo WinO, a equipe primeiro preparou um tampão de extração misturando um microlitro de água com surfactantes de transferência de fase (que aumentam a solubilidade das proteínas hidrofóbicas) e esferas nanomagnéticas hidrofóbicas revestidas com carboxila. Esta mistura foi então colocada em 50 microlitros de acetato de etilo.

O próximo passo foi a extração de proteínas, que foi realizada adicionando gotículas de células do classificador de células ao combo de gotículas de acetato de etila-água e girando-as em uma centrífuga para permitir que a proteína se acumulasse dentro da gotícula de água. Após a extração, a amostra foi digerida usando uma enzima proteica, Lys-C, e marcada usando um reagente "tandem mass tag". A amostra rotulada extraída-digerida foi então purificada e recuperada para análise de célula única e perfis proteômicos.

Para comparar a eficácia do método WinO com os métodos convencionais, a equipe também preparou amostras usando o método padrão de digestão em solução (ISD) e realizou análises proteômicas. Eles descobriram que o método WinO levou a um aumento de 10 vezes na recuperação de proteínas e peptídeos em comparação com o ISD. Esta notável melhoria foi atribuída a uma área de contato reduzida entre a solução de extração e o recipiente de amostra.

Para analisar a sensibilidade de ambos os métodos, a equipe também comparou os perfis proteômicos obtidos. Eles observaram uma alta correlação entre os perfis proteômicos obtidos para 100 células usando WinO e para 10.000 células usando ISD. Além disso, a equipe quantificou com sucesso 462 proteínas usando WinO, demonstrando que ele forneceu um rendimento e eficiência de extração muito maiores do que as técnicas convencionais.

A capacidade aprimorada de recuperação e identificação de proteínas fornecida pelo WinO pode permitir um olhar mais atento à expressão proteica de células cancerígenas e uma melhor compreensão dos mecanismos subjacentes à resistência a drogas anticâncer. Além disso, o WinO pode ser semiautomatizado usando um robô de manuseio de líquidos, tornando-o adequado para processamento de amostras de alta velocidade e grande capacidade. "Nossa pesquisa pode permitir aos cientistas realizar proteômica em quantidades de amostras raras e limitadas, bem como fornecer uma nova perspectiva sobre a expressão de proteínas, abrindo possibilidades para descobrir novos fenômenos biológicos", conclui Dr. Masuda. + Explorar mais

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