Срцевиот атлас - ТУМ
Здраво срце чука околу две милијарди пати во текот на животот. Ова е обезбедено од повеќе од 10.000 протеини. Истражувачите од Институтот за биохемија Макс Планк (МПИБ) и Германскиот центар за срце во Минхен при Техничкиот универзитет во Минхен (ТУМ) сега снимија кои и колку индивидуални протеини се присутни во кои типови на клетки. Тие го создадоа првиот срцев атлас на здравото човечко срце, т.н. срцев протеом. На овој начин, разликите помеѓу болното и здравото срце ќе бидат откриени во иднина.
Протеините се молекуларни машини на клетката и заземаат мноштво функции. Тие се направени со употреба на нивните инструкции за составување, ДНК. Ако се појават промени на ниво на ДНК или протеини, може да се развијат болести. Со цел ваквите промени да бидат препознаени како причини за срцеви заболувања, важно е да се знае каде протеини има во здравото срце и во кои количини.
Протеинска мапа на срцето
Истражувачки тим од Минхен сега објави ваков протеински атлас за срцето во „Природни комуникации“. За да го направат ова, научниците утврдија целосна содржина на протеини во клетките во сите региони на срцето, како што се срцеви залистоци, срцеви комори и најважните крвни садови. Тие исто така го испитале составот на протеини во три различни типа на клетки на срцето: срцевите фибробласти, мазните мускулни клетки и ендотелните клетки. Како на мапа, таа беше во можност да ја покаже дистрибуцијата на протеини во различните области на срцето. Со помош на масена спектрометрија, може да се идентификуваат скоро 11.000 различни протеини низ целото срце.
Претходните студии претежно се фокусираа само на индивидуални видови клетки или користено ткиво од заболени срца. „Тоа носи два проблеми“, објаснува Софија Дол од МПИБ и прва авторка на студијата, „Прво, овие резултати не дадоа целосна слика за срцето со сите негови различни региони и ткива, и второ, податоците од здравото срце често недостасуваа за споредба. Нашата студија сега ги реши двата проблеми. Податоците можат да се користат како референца за идни студии “.
„Погледот на протеинскиот атлас на нашето срце покажува дека сите здрави срца функционираат многу слично. Можевме да измериме сличен протеински состав во одделните региони, што покажа само неколку индивидуални разлики “, вели Софија Дол. Исто така беше изненадувачки што десната и левата половина на срцето беа слични, иако тие извршуваат различни задачи. Десната половина пумпа крв со бело кислород во белите дробови и левата половина пумпа крв богата со кислород од белите дробови во телото.
Болен наспроти здрав: препознавање на индивидуалните разлики
Во следниот чекор, авторите сакаа да тестираат дали промените во болните срца исто така можат да се детектираат користејќи ги податоците од здравите срца како контролна. Тие ги споредија своите вредности со срцевите протеоми од пациенти со атријална фибрилација, многу честа срцева аритмија. Резултатите всушност беа во можност да обезбедат првични индикации за причината на болеста: ткивото на заболеното срце најмногу се разликуваше во однос на протеините кои беа одговорни за снабдување на клетката со енергија.
Споредбата произведе уште еден интересен резултат: Иако протеините на енергетскиот метаболизам беа променети кај сите пациенти, имаше индивидуални промени во секој од нив. „Овие резултати ни покажуваат колку е важен персонализираниот лек. Иако сите пациенти имаат многу слични симптоми, од податоците гледаме дека секој пациент има различна основна молекуларна дисфункција. Во иднина, особено во срцевата медицина, ќе мора да научиме да ги препознаваме и третираме ваквите индивидуални разлики “, вели Приватдозент д-р. Маркус Кране, заменик директор на Клиниката за кардиоваскуларна хирургија во Германскиот центар за срце Минхен при ТУМ.
Скоро 11000 протеини за помалку од два дена
На Клиниката за кардиоваскуларна хирургија во Германскиот центар за срце Минхен (директор: проф. Рудигер Ланге) Маркус Кране и неговите колеги беа во можност да соберат над 150 примероци од ткиво од над 60 операции на срце и од судски медицински примероци. Различните типови на клетки може да се добијат од него во сложените процеси на клеточна култура. Само оваа голема количина срцев материјал овозможи да се прегледаат прецизно одделните области на срцето. Проф. Матијас Ман, раководител на групата „Протеомика и сигнална трансдукција“ при МПИБ, изврши обемни мерни спектрометриски мерења заедно со неговиот тим Поради понатамошниот развој на масената спектрометрија и обработката на примероците, научниците се на добар пат да дојдат до персонализирана медицина.
Тимот од МПИБ му даде големо значење на прецизен, повторлив и брз метод на анализа. Процесот на мерење е подобрен така што целиот регион на срцето сега може да се измери за помалку од два дена - двојно побрзо од порано. Ова е особено важно за употреба кај пациенти.
Податоците наскоро ќе бидат достапни во отворената база на податоци MaxQB.
публикација:
S. Doll, M. Dre Den, P. E. Geyer, D. Itzhak, C. Braun, S. Doppler, F. Meier, M.-A. Deutsch, H. Lahm, R. Lange, M. Krane, M. Mann, Регион и тип на клетка ја решија квантитативната протеоматска мапа на човечкото срце, Nature Communications, ноември 2017, ДОИ: 10.1038/s41467-017-01747-2