التحقق من صلاحية جهاز معالجة الصفائح الدقيقة بالموجات فوق الصوتية في دراسة بروتيوميات محكّمة

تعلن Hielscher Ultrasonics أنه تم التحقق بنجاح من صلاحية جهازها UIP400MTP لمعالجة الصفائح الدقيقة بالموجات فوق الصوتية في دراسة مقارنة محكّمة في مجال البروتيوميات نُشرت في Proteomics (2024). وتُظهر الدراسة أن تحضير العينات باستخدام الصفائح الدقيقة والموجات فوق الصوتية يوفر مستخلصات بروتينية عالية الجودة وقابلة لإعادة الإنتاج، ومتوافقة تمامًا مع سير العمل المتقدم في بروتيوميات التحليل الشامل وعلم النهايات البروتينية.

يقدم المنشور، «TermineR: استخلاص معلومات عن المعالجة الداخلية المنشأ بالتحلل البروتيني من بيانات بروتيوميات التحليل الشامل»، إطارًا جديدًا للمعلوماتية الحيوية لتحليل التحلل البروتيني الداخلي المنشأ مباشرةً من مجموعات بيانات مطيافية الكتلة القياسية. وكجزء من التحقق من صلاحية الطريقة، قارن المؤلفون بين ثلاث تقنيات شائعة الاستخدام لتجنيس الأنسجة: الخضّ بالخرز (Precellys)، والمعالجة بالموجات فوق الصوتية في حمام (Bioruptor)، ومعالجة الصفائح الدقيقة بالموجات فوق الصوتية باستخدام UIP400MTP.

تغطية مماثلة للبروتيوم دون إحداث تحلل بروتيني اصطناعي

كان أحد الأهداف الرئيسية للدراسة المقارنة تقييم ما إذا كانت طرق الاستخلاص المختلفة تؤثر في تحديد الببتيدات شبه النوعية وقياس كمياتها، وهي ببتيدات أساسية لدراسة المعالجة الداخلية المنشأ بالتحلل البروتيني. وتُظهر النتائج أن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية باستخدام UIP400MTP يحقق تغطية للبروتيوم مماثلة لما تحققه طرق التفكيك الميكانيكي الراسخة، مع الحفاظ على نسب ثابتة من الببتيدات ذات النوعية الكاملة والببتيدات شبه النوعية.
وتُظهر البيانات، على نحو مهم، أن معالجة الصفائح الدقيقة بالموجات فوق الصوتية عالية القدرة لا تُحدث شطرًا اصطناعيًا للبروتينات، مما يعالج أحد الشواغل الشائعة في علم النهايات البروتينية وتحليل الببتيدات شبه النوعية. ويؤكد ذلك أن UIP400MTP يوفر تفكيكًا فعالًا للعينات مع الحفاظ على بصمات التحلل البروتيني ذات الدلالة البيولوجية.

قابلية إعادة إنتاج النتائج الكمية للببتيدات شبه النوعية عبر طرق الاستخلاص –
خرائط حرارية لارتباط بيرسون لشِدّات الببتيدات شبه النوعية بعد تحويلها لوغاريتميًا وفق log2، تقارن بين طرق مختلفة لاستخلاص البروتينات في عينات النمط البري (WT، يسارًا) وعينات التعطيل الجيني (KO، يمينًا). تُلاحظ معاملات ارتباط مرتفعة (عادةً ≥0.95) بين معالجة الصفائح الدقيقة بالموجات فوق الصوتية باستخدام UIP400MTP، والخضّ بالخرز (Precellys®)، والمعالجة بالموجات فوق الصوتية في حمام (Bioruptor®)، مما يُظهر توافقًا كميًا ممتازًا. وتؤكد هذه النتائج أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام الصفائح الدقيقة تحافظ على الوفرة النسبية للببتيدات وتتوافق تمامًا مع تحليلات البروتيوميات الكمية وعلم النهايات البروتينية.
الدراسة والرسوم: ©Cosenza-Contreras et al. 2024

قابلية عالية لإعادة إنتاج النتائج في البروتيوميات الكمية

تشير الدراسة كذلك إلى قابلية عالية لإعادة إنتاج النتائج الكمية عبر طرق الاستخلاص. وقد كشفت تحليلات ارتباط بيرسون لشِدّات الببتيدات عن توافق قوي بين العينات المعالجة باستخدام UIP400MTP وتلك المحضرة بالخضّ بالخرز أو بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية في حمام، مع معاملات ارتباط تتجاوز عادةً 0.95.
وتؤكد هذه النتائج أن معالجة الصفائح الدقيقة بالموجات فوق الصوتية تحافظ على الوفرة النسبية للببتيدات، مما يجعلها ملائمة جدًا للبروتيوميات التفاضلية، والتحليل المتعدد باستخدام TMT، والدراسات التي تركز على الأمراض وتتطلب مقارنات كمية دقيقة.

عدد طلائع الببتيدات المحددة بحسب النوعية وطريقة الاستخلاص
مقارنة عدد طلائع الببتيدات المحددة والمصنفة بحسب النوعية الإنزيمية (نوعية كاملة، وشبه نوعية عند النهاية C، وشبه نوعية عند النهاية N) عبر ثلاث طرق لاستخلاص البروتينات: الخضّ بالخرز (Precellys®)، والمعالجة بالموجات فوق الصوتية في حمام (Bioruptor®)، ومعالجة الصفائح الدقيقة بالموجات فوق الصوتية باستخدام UIP400MTP. تُعرض بيانات المكررات البيولوجية لعينات كلى فئران من النمط البري (WT) ومن فئران ذات تعطيل جيني (KO). وتُظهر النتائج تغطية مماثلة للبروتيوم وتوزيعات متشابهة لنوعية الببتيدات عبر جميع طرق الاستخلاص، مما يشير إلى أن معالجة الصفائح الدقيقة بالموجات فوق الصوتية باستخدام UIP400MTP توفر استخلاصًا فعالًا للبروتينات دون زيادة الشطر غير النوعي الناتج عن التحلل البروتيني.
الدراسة والرسوم: ©Cosenza-Contreras et al. 2024


إتاحة سير عمل موحّد للبروتيوميات بمعدل معالجة عينات مرتفع

من خلال الجمع بين توصيل الطاقة فوق الصوتية دون تلامس والمعالجة المتوازية لصفائح كاملة ذات 96 بئرًا، يدعم UIP400MTP تحضير العينات بمعدل معالجة مرتفع وبطريقة موحّدة ومتوافقة مع الأتمتة. وفي الدراسة المنشورة، دُمج النظام بنجاح في سير عمل للبروتيوميات يتيح الاكتساب المستقل عن البيانات (DIA) ويستخدم الوسم بـ TMT، وطُبق على نموذج فأري لمرض الكلى متعدد الكيسات.
ويخلص المؤلفون إلى أن معالجة الصفائح الدقيقة بالموجات فوق الصوتية تتوافق تمامًا مع بروتيوميات التحليل الشامل الحديثة، وتتيح تحليل التحلل البروتيني الداخلي المنشأ دون الحاجة إلى خطوات إثراء كيميائي حيوي تتطلب جهدًا كبيرًا.

الالتزام بتقديم حلول تم التحقق من صلاحيتها علميًا

قال أحد ممثلي الشركة: «إن إدراج UIP400MTP في دراسة مقارنة صارمة ومحكّمة يؤكد التزام Hielscher Ultrasonics بتقديم تقنيات لتحضير العينات تم التحقق من صلاحيتها علميًا». وأضاف: «إن التحقق المستقل من الصلاحية في مسارات عمل البروتيوميات ذات المتطلبات العالية أمر أساسي للمختبرات التي تسعى إلى حلول متينة وقابلة لإعادة إنتاج النتائج وللتوسع».
الدراسة الكاملة متاحة بوصفها منشورًا مفتوح الوصول في Proteomics (DOI: 10.1002/pmic.202300491).

اطّلع هنا على معلومات حول جهاز UIP400MTP لمعالجة الصفائح متعددة الآبار بالموجات فوق الصوتية!