DOI: https://doi.org/10.1186/s12014-024-09462-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38389064
تاريخ النشر: 2024-02-22
المؤلف: Neha Joshi وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات البروتيوميات المتقدمة وتطبيقاتها
نظرة عامة
تناقش هذه القسم التقدم في بروتيوميات البول على مدى العقد الماضي، مع تسليط الضوء على إمكانيته كبديل غير جراحي للمصل أو البلازما في البحث الطبي الحيوي. تؤكد المراجعة على فائدة تحليل البروتينات القائم على مطيافية الكتلة في تحديد العلامات الحيوية المرتبطة بالأمراض ليس فقط لاضطرابات الكلى والمثانة البولية ولكن أيضًا للحالات التي تؤثر على الأعضاء البعيدة، حيث أن البروتينات في البول مشتقة من مصادر متعددة.
تشير النتائج إلى أن تطبيق التقنيات التحليلية، مثل LC-MS/MS النانوية، قد وسع بشكل كبير من قائمة البروتينات البولية القابلة للاكتشاف وتعديلات ما بعد الترجمة، بما في ذلك الجليكوزيل. تم تحديد علامات حيوية واعدة في البول والحويصلات خارج الخلوية، مما يشير إلى أن الأبحاث الجارية يمكن أن تعزز القدرات التشخيصية والتنبؤية. تختتم المراجعة بأن التقدم في بروتيوميات البول يحمل وعدًا كبيرًا لتحويل تشخيص وعلاج الأمراض غير الجراحي في المستقبل.
طرق
في هذا القسم، يناقش المؤلفون طرق تحليلية متنوعة مستخدمة في بروتيوميات البول، مع التأكيد على التمييز بين التقنيات غير المتحيزة والمتحيزة. تسمح الطرق غير المتحيزة، مثل مطيافية الكتلة، بتحليل شامل لبروتيوم البول، بينما تستهدف الأساليب المتحيزة، بما في ذلك اختبارات التمديد القريب (مثل Olink) والأساليب المعتمدة على الأبتامير (مثل Somalogic)، بروتينات محددة. تركز المراجعة بشكل خاص على التقنيات القائمة على مطيافية الكتلة، التي كانت أساسية في تحليل البروتينات البولية في كل من الأفراد الأصحاء وأولئك الذين يعانون من أمراض مختلفة. يبرز هذا التركيز أهمية مطيافية الكتلة في تعزيز فهمنا لدور بروتيوم البول في الصحة والمرض.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على التقدم والأساليب في بروتيوميات البول، مع التأكيد على فائدة تقنيات مطيافية الكتلة المختلفة لاكتشاف العلامات الحيوية في الصحة والمرض. يُلاحظ أن مطيافية الكتلة المعتمدة على تفريغ الليزر المساعد (MALDI-TOF-MS) فعالة في تحليل الببتيدات من عينات البول، بينما توفر الكهربية الشعرية المقرونة بمطيافية الكتلة (CE-MS) فصلًا سريعًا للبروتينات، على الرغم من وجود قيود في تحديد البروتينات ذات الوزن الجزيئي العالي. تُعتبر الكروماتوغرافيا السائلة المقرونة بمطيافية الكتلة (LC-MS/MS) الطريقة السائدة لتحليل البروتينات البولية، حيث توفر فصلًا عالي الدقة وقدرة على تحديد البروتينات ذات الوفرة المنخفضة والعالية، على الرغم من حساسيتها لملوثات العينات.
يناقش القسم أيضًا المجال المتنامي لبروتيوميات البول، الذي له آثار كبيرة على تشخيص ومراقبة الأمراض غير الجراحية، خاصة في حالات مثل سرطان المثانة والاعتلال الكلوي السكري. لقد نجحت العديد من الدراسات في تحديد وكمية البروتينات البولية المرتبطة بهذه الأمراض، مما يظهر الإمكانية لتطوير علامات حيوية تشخيصية. تتناول الورقة أيضًا المجالات الناشئة في جليكوبروتيوميات البول وببتيدوميات البول، التي تركز على توصيف الجليكوبروتينات والببتيدات الذاتية، على التوالي، مما يبرز أدوارها في آليات المرض والوعد الذي تحمله للتطبيقات السريرية المستقبلية. بشكل عام، يمهد التقدم في تقنيات مطيافية الكتلة والبروتيوميات الطريق نحو الطب الشخصي من خلال تحديد علامات حيوية محددة مرتبطة بحالات مرضية متنوعة.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12014-024-09462-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38389064
Publication Date: 2024-02-22
Author(s): Neha Joshi et al.
Primary Topic: Advanced Proteomics Techniques and Applications
Overview
This section discusses the advancements in urinary proteomics over the past decade, highlighting its potential as a non-invasive alternative to serum or plasma in biomedical research. The review emphasizes the utility of mass spectrometry-based protein profiling in identifying disease-associated biomarkers not only for kidney and urinary bladder disorders but also for conditions affecting distant organs, as proteins in urine are derived from multiple sources.
The findings indicate that the application of analytical technologies, such as nanoflow LC-MS/MS, has significantly expanded the catalog of detectable urinary proteins and their posttranslational modifications, including glycosylation. Promising biomarkers have been identified in urine and extracellular vesicles, suggesting that ongoing research could enhance diagnostic and prognostic capabilities. The review concludes that advancements in urinary proteomics hold substantial promise for transforming non-invasive disease diagnosis and treatment in the future.
Methods
In this section, the authors discuss various analytical methods utilized in urinary proteomics, emphasizing the distinction between unbiased and biased techniques. Unbiased methods, such as mass spectrometry, allow for a comprehensive analysis of the urine proteome, while biased approaches, including proximity extension assays (e.g., Olink) and aptamer-based methods (e.g., Somalogic), target specific proteins. The review focuses specifically on mass-spectrometry-based techniques, which have been instrumental in profiling urinary proteins in both healthy individuals and those with various diseases. This focus highlights the relevance of mass spectrometry in advancing our understanding of the urine proteome’s role in health and disease.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the advancements and methodologies in urinary proteomics, emphasizing the utility of various mass spectrometry techniques for biomarker discovery in health and disease. Matrix-assisted laser desorption ionization-time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) is noted for its efficiency in profiling peptides from urine samples, while capillary electrophoresis coupled with mass spectrometry (CE-MS) offers rapid separation of proteins, albeit with limitations in identifying high molecular weight proteins. Liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) is recognized as the predominant method for analyzing urinary proteins, providing high-resolution separation and the ability to identify both low and high abundance proteins, although it is sensitive to sample contaminants.
The section further discusses the burgeoning field of urinary proteomics, which has significant implications for non-invasive disease diagnosis and monitoring, particularly in conditions such as bladder cancer and diabetic nephropathy. Numerous studies have successfully identified and quantified urinary proteins associated with these diseases, demonstrating the potential for developing diagnostic biomarkers. The paper also touches on the emerging areas of urine glycoproteomics and peptidomics, which focus on the characterization of glycoproteins and endogenous peptides, respectively, highlighting their roles in disease mechanisms and the promise they hold for future clinical applications. Overall, the advancements in mass spectrometry and proteomic technologies are paving the way for personalized medicine through the identification of specific biomarkers linked to various pathological conditions.