מכשיר סוניקציה למיקרופלטות תוקף במחקר פרוטאומיקה שעבר ביקורת עמיתים

Hielscher Ultrasonics מודיעה כי מכשיר הסוניקציה האולטרסוני שלה למיקרופלטות, UIP400MTP, תוקף בהצלחה במחקר פרוטאומיקה השוואתי שעבר ביקורת עמיתים ופורסם בכתב העת Proteomics ‏(2024). המחקר מדגים כי הכנת דגימות באמצעות אולטרסאונד במיקרופלטות מניבה מיצויי חלבונים איכותיים והדירים, התואמים באופן מלא לתהליכי עבודה מתקדמים בפרוטאומיקה בשיטת shotgun ובטרמינומיקה.

הפרסום, "TermineR: הפקת מידע על עיבוד פרוטאוליטי אנדוגני מנתוני פרוטאומיקה בשיטת shotgun", מציג מסגרת ביואינפורמטית חדשה לניתוח פרוטאוליזה אנדוגנית ישירות ממערכי נתונים סטנדרטיים של ספקטרומטריית מסה. במסגרת תיקוף השיטה השוו המחברים בין שלוש טכניקות נפוצות להומוגניזציה של רקמות: ריסוק באמצעות חרוזים (Precellys), סוניקציה באמבט (Bioruptor) וסוניקציה אולטרסונית במיקרופלטות באמצעות UIP400MTP.

כיסוי פרוטאום בר־השוואה ללא פרוטאוליזה מלאכותית

מטרה מרכזית של המחקר ההשוואתי הייתה להעריך אם שיטות מיצוי שונות משפיעות על הזיהוי והכימות של פפטידים ספציפיים למחצה, החיוניים לחקר עיבוד פרוטאוליטי אנדוגני. התוצאות מראות כי מיצוי אולטרסוני באמצעות UIP400MTP משיג כיסוי פרוטאום בר־השוואה לזה של שיטות פירוק מכניות מבוססות, תוך שמירה על שיעורים עקביים של פפטידים ספציפיים לחלוטין וספציפיים למחצה.
הנתונים מראים, באופן משמעותי, כי סוניקציה אולטרסונית בהספק גבוה במיקרופלטות אינה גורמת לביקוע מלאכותי של חלבונים, ובכך נותנים מענה לחשש נפוץ בטרמינומיקה ובניתוח פפטידים ספציפיים למחצה. ממצא זה מאשר כי UIP400MTP מאפשר פירוק יעיל של דגימות תוך שימור חתימות פרוטאוליטיות בעלות משמעות ביולוגית.

הדירות כמותית של פפטידים ספציפיים למחצה בין שיטות מיצוי –
מפות חום של מתאמי פירסון בין עוצמות של פפטידים ספציפיים למחצה לאחר התמרת log2, המשוות בין שיטות שונות למיצוי חלבונים עבור דגימות מזן הבר (WT, משמאל) ודגימות נוקאאוט (KO, מימין). מקדמי מתאם גבוהים (בדרך כלל ≥0.95) נצפים בין סוניקציה אולטרסונית במיקרופלטות באמצעות UIP400MTP, ריסוק באמצעות חרוזים (Precellys®) וסוניקציה באמבט (Bioruptor®), ומדגימים התאמה כמותית מצוינת. תוצאות אלה מאשרות כי טיפול באולטרסאונד במיקרופלטות משמר את השכיחויות היחסיות של הפפטידים ותואם באופן מלא לניתוחים בפרוטאומיקה כמותית ובטרמינומיקה.
מחקר וגרפיקה: ©Cosenza-Contreras et al. 2024

הדירות גבוהה בפרוטאומיקה כמותית

המחקר מדווח גם על הדירות כמותית גבוהה בין שיטות המיצוי. ניתוחי מתאם פירסון של עוצמות הפפטידים הראו התאמה חזקה בין דגימות שעובדו באמצעות UIP400MTP לבין דגימות שהוכנו באמצעות ריסוק בחרוזים או סוניקציה באמבט, עם מקדמי מתאם העולים בדרך כלל על 0.95.
ממצאים אלה מאשרים כי סוניקציה אולטרסונית במיקרופלטות משמרת את השכיחויות היחסיות של הפפטידים, ולכן היא מתאימה היטב לפרוטאומיקה דיפרנציאלית, לריבוב מבוסס TMT ולמחקרים המתמקדים במחלות ודורשים השוואות כמותיות מדויקות.

מספר קודמני הפפטידים שזוהו לפי ספציפיות ושיטת מיצוי
השוואה של מספר קודמני הפפטידים שזוהו, המסווגים לפי ספציפיות אנזימטית (ספציפיים לחלוטין, ספציפיים למחצה בקצה ה־C וספציפיים למחצה בקצה ה־N), בין שלוש שיטות למיצוי חלבונים: ריסוק באמצעות חרוזים (Precellys®), סוניקציה באמבט (Bioruptor®) וסוניקציה אולטרסונית במיקרופלטות באמצעות UIP400MTP. מוצגים נתונים מחזרות ביולוגיות של דגימות כליה מעכברים מזן הבר (WT) ומעכברי נוקאאוט (KO). התוצאות מדגימות כיסוי פרוטאום בר־השוואה והתפלגויות דומות של ספציפיות הפפטידים בכל שיטות המיצוי, ומצביעות על כך שסוניקציה במיקרופלטות באמצעות UIP400MTP מאפשרת מיצוי חלבונים יעיל בלי להגביר ביקוע פרוטאוליטי לא ספציפי.
מחקר וגרפיקה: ©Cosenza-Contreras et al. 2024


מאפשר תהליכי עבודה מתוקננים בפרוטאומיקה בתפוקה גבוהה

באמצעות שילוב של העברת אנרגיה אולטרסונית ללא מגע עם עיבוד מקביל של פלטות שלמות בנות 96 בארות, UIP400MTP תומך בהכנת דגימות בתפוקה גבוהה, באופן מתוקנן ובהתאמה לאוטומציה. במחקר שפורסם שולבה המערכת בהצלחה בתהליך עבודה בפרוטאומיקה המאפשר שימוש ב־DIA וכולל סימון ב־TMT, שיושם במודל עכבר למחלת כליות פוליציסטית.
המחברים מסיקים כי טיפול באולטרסאונד במיקרופלטות תואם באופן מלא לפרוטאומיקה מודרנית בשיטת shotgun ומאפשר ניתוח של פרוטאוליזה אנדוגנית ללא צורך בשלבי העשרה ביוכימית עתירי עבודה.

מחויבות לפתרונות שתוקפו מדעית

"הכללת UIP400MTP במחקר השוואתי קפדני שעבר ביקורת עמיתים מדגישה את מחויבותה של Hielscher Ultrasonics לספק טכנולוגיות להכנת דגימות שתוקפו מדעית", אמר נציג החברה. "תיקוף בלתי תלוי בתהליכי עבודה תובעניים בפרוטאומיקה חיוני למעבדות המחפשות פתרונות עמידים, הדירים וניתנים להרחבת היקף הפעילות."
המחקר המלא זמין כפרסום בגישה פתוחה בכתב העת Proteomics ‏(DOI: 10.1002/pmic.202300491).

מידע על מכשיר הסוניקציה לפלטות מרובות בארות UIP400MTP זמין כאן!