סוכרת נותרה אחד האתגרים הבריאותיים הדוחקים ביותר, המשפיעים על יותר מ-500 מיליון מבוגרים, ומטלטלים נטל כבד על מערכות בריאות פרודקיטיס ברחבי העולם.המחלה מאופיינת על ידי היפרגליקמיה כרונית שמקורה בפגמים בפרשת אינסולין, פעולה לאינסולין, או שניהם. בעוד קריטריונים אבחון תאיים נוכחיים מסתמכים בעיקר על רמות גלוקוז בדם ו-HbAFLT:0cLT, לעתים קרובות, כלומר, יש צורך בתסמינים ביולוגיים משמעותיים יותר, לאחר טיפול כימי.

מה זה Proteomic Profiling?

פרופיל פרוטומי מקיף את זיהוי מקיף ואת קוונטיזציה של חלבונים המובעים בתא, רקמות או אורגניזם בתנאים מוגדרים.בניגוד לגנום סטטי, הפרוטומא הוא דינמי מאוד, המשקפת מצבים סלולריים בזמן אמת המושפעים מגנטיקה, סביבה, אורח חיים, וסרטן. חלבונים הם הגורם העיקרי של תפקוד ביולוגי - הם תגובות קטישות, טרנסנדזה, אותות צורה מבנית, תגובות אפילפטיות וסימנים לחלבון ישיר לרקמות, הם סימנים חיסוניים.

זרמי עבודה פרוטומיים מודרניים בדרך כלל כרוכים בשלושה שלבים עיקריים: הכנת דגימות (extraction, עיכול ושבריריות), הפרדה וגילוי (בדרך כלל באמצעות ספקטרום של צ'רטומוגרפיה נוזלית-tandem ההמוני, LC-MS/MS), וניתוח נתונים (זיהוי פטיד, זיהוי קוונטי ופירוש סטטיסטי).

Mass Spectrometry - Proteomics

ספירטרומטריה המונית נותרה סוס העבודה של גילוי פרוטומטי בלתי מודרך.בגישה טיפוסית של תחתית, חלבונים מעוכלים באופן zymatically לתוך peptides, מופרד על ידי chromatography נוזלי, והוצגו לתוך ספקטרום המוני של דגימות שתן (כולל מדדי שתן) על ידי ספירת שתן או קרישמה (שיטות) על ידי חלבון חד-פעמיים) ניתן לזהות חלבונים חד-פעמיים (ת) המבוססים על ידי חלבון חד-כימיים).

חלבונים Microarrays ושיטות Affinity

בעוד ספקטרום המוני טוטומטריה מצטיין בגילוי, גישות ממוקדות נדרשים לעתים קרובות לאימות ותרגום קליני. חלבונים חלבונים חלבונים חלבונים יכולים לזהות בו זמנית מאות חלבונים מוגדרים מראש באמצעות נוגדנים לא-מובילים או כובלים אחרים.הכפים SOMAscan, אשר משתמש ב-Aptamers (SOMAmers) כדי לקשור חלבונים עם מפרט גבוה יותר, יכול למדוד עד 7,000 חלבונים מדגימה קטנה, כמו גם מחקרים דומים (ACR) עם רמות DNA רב יותר ויותר) ו- DNA (D) כדי שילוב של נוגדנים פונקציונליות (D) ו- DNA רב יותר ויותר) עם רמות מורכבות יותר ויותר) עם רמות מורכבות יותר ויותר.

סוכרת Pathophysiology ואת הצורך ביומרקרים

סוכרת היא לא מחלה אחת, אלא ספקטרום של הפרעות מטבוליות.השניים הנפוצים ביותר הם סוכרת מסוג 1 (T1D), מצב אוטואימוני וכתוצאה מכך הרס תא בטא-אי ומחסור באינסולין מוחלט, וסוכרת מסוג 2 (T2D), אשר כרוך בהתנגדות אינסולין מתקדמת ומחסור באינסולין יחסי.

סמנים ביולוגיים קליניים נוכחיים לסוכרת - מהירות גלוקוז פלזמה, 2 שעות מבחן סובלנות גלוקוז אוראלי (OGTT) גלוקוז, ו HbAFLT:0)1ccioFLT:1 - יעיל עבור אבחון של hyperglycemia מבוסס 2 שעות, אבל יש מגבלות בולטות על ידי טיפולים כגון גיל, גזע, אנמיה, hemoglobinopathies יתר על כן, אלה מספקים סימן איטי של דלקתיות (או דלקת) לסיכון דלקתי תיבות של דלקתיות (דלקת) או טיפולית) יש צורך אופטימלית (דלקת דלקתיות) או תפקוד לקויהת (או-דלקתיים) כגון: 1), כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, דלקת ריאות (protomytomytotic) הוא צורך) הוא גורם יעיל יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, דלקת ריאות (דלקת דלקתיות) הוא גורם יעיל יותר, כלומר, כלומר, סימפטומים של דלקת ריאות (דלקת דלקת ריאות) הוא גורם יעיל יותר, כלומר, דלקת ריאות (דלקת דלקת ריאות (דלקת דלקת ריאות (דלקת טיפול תרופתית) הוא גורם יעיל יותר, כלומר, סימפטומים של דלקת ריאות (דלקת טיפול תרופתית) הוא צורך) הוא צורך) הוא צורך) הוא צורך) יש צורך) הוא צורך) יש צורך) הוא

סוג 1 לעומת סוכרת מסוג 2: חתימות פרוטומטיות

מחקרים פרוטומיים החלו לחשוף הבדלים בהסתברות פלזמה של מטופלים T1D ו-T2D. לדוגמה, אנשים עם T1D לעתים קרובות להראות חלבונים הקשורים לאוטומטיים וסימנים של הפעלה חיסונית, כגון בין היתר-gamma- המושרה חלבון 10 (IP-10) ו- chemokines אחרים. in T2D, פרופילים הקשורים לתסמינים הקשורים לרקמות, כגון חלבונים רגישים לדלקת דם כרונית, כגון דימום, דימום נמוך.

גילויים פרוטומיים מרכזיים בסוכרת

בעשור האחרון, מחקרים רבים מינוף פרופיל פרוטומיאלי לזהות סממנים ביולוגיים חדשים סוכרת. תגליות אלה משתרעות על מתווך דלקתי, חלבונים המעורבים גלוקוז ומטבוליזם ליפיד, סמנים של מתח תא בטא, ומרכיבים של מערכות השלימות והגירודנות.

חלבון דלקתי והתנגדות אינסולין

זה עכשיו מבוסס היטב כי דלקת כרונית היא גם סיבה ותוצאה של התנגדות אינסולין.ניתוחים פרוטומטיים זיהו שורה של חלבונים דלקתיים כי הם באופן עקבי גבוה במחזור של אנשים עמידים אינסולין ו- T2D חולים. לדוגמה, חלבון C-reactive (CRP), דלקת מפרקים C-Perfacets 6 (IL-6), strsis factor-pha-pha (TNF-α), ו pminlass Acts (D) אשר פותחים חלבון C-D) אשר מכיל לאחרונה ניתוח של דלקת מפרקים 3Demcemcemgine) אשר מעכבתיקים נוספים.

חלבונים במטבוליזם Glucose ו Beta-Cell

פרופיל פרוטומי של משטחים הלבלביים וקווי beta-cell לשפוך אור על המנגנונים המולקולריים של תפקוד תאי בטא-אי. Enzygomes המעורבים ברגישות גלוקוז (למשל, glucokinase), עיבוד אינסולין (proinsulin, C-pta-cellide, וממירים כגון PC1/3 ו- PC2), ומנגנון סודי (Nemic) עשויים לשמש סימפטומים של דלקתיים נוספים של דלקתיים (Ocide) אך הם לעתים קרובות).

מועמדים חדשים ממחקרים אחרונים

מחקרים פרוטומיים בקנה מידה גדול בקרב קבוצות מבוססות אוכלוסייה חשפו מספר סמנים ביולוגיים חדשים המצדיקים חקירה נוספת.ניתוח פרוטומיאלי של יותר מ-4,000 חלבונים בסיכון ה-Atherosclerosis בקהילות (ARIC) שמצביעים על 20 חלבונים שיפרו את החיזוי של T2D מעבר לגורמי סיכון מסורתיים.

לקריאה נוספת, ה- 0 (הטבע סוקר את אנדוקרינולוגיה ב-Proteomics ב- DiabetesFLT:1 מספק סקירה מקיפה, ואת ה-FLT:2article על פרופיל פרוטומטי ב- סוכרת מחקר ספציפי.

אתגרים ב-Proteomic Profiling for Biomarker Discovery

למרות ההבטחה שלה, לתרגם תגליות פרוטומיות לסימן ביולוגים הניתנים להפעלה קלינית ניצבות בפני מכשולים משמעותיים.אתגרים אלה משתרעים על משתנים לפני הניתוחים, עמידות טכנית, מורכבות נתונים, והאימות הקפדני הנדרש לפריסה קלינית.

המונחים: aalytical Variability

פרוטומיה הדם הוא דינמי מאוד ומושפע על ידי מצב צום, זמן של יום, פעילות גופנית, תרופות, וטיפול מדגם (למשל, סוג של צינור איסוף, מהירות צמצמת, טמפרטורת אחסון) לדוגמה, חלבונים פלזמה כגון גורמים משלימים יכולים לפלס במהירות אם דגימות לא מעובדות במהירות. סטנדרטיזציה של הליכים קדם-אנליטיים היא קריטית אך קשה על פני מחקרים רב-מרכז.

מורכבות נתונים והתאמה

טווח דינמי של פלזמה Proteome - מעל 10 הזמנות של גודל - מציב אתגר טכני גדול. חלבונים עתירי גבוה כמו אלביין ו immunoglobulins יכול להסוות ביומרקרים נמוכים יותר, זניחים של depletion או שבריריות צעדים שיכולים להציג הטיה.בנוסף, זיהוי בספקטרום המסה הוא סטומטריה טסטרומטי; חסרים ערכים נמוכים עבור חלבונים מדויקים יותר מאשר התווית קלינית היא לעתים קרובות סיבומית.

אימות ותרגום קליני

(המועמד ביומרקר חייב להיות מאומת בקבוצות עצמאיות, בקנה מידה גדול המשקפות את אוכלוסיית היעד. הרבה סמנים פרוטומטיים מבטיחים לא להשתכפל בגלל התאמה יתר של קבוצות גילוי קטנות או כי בתחילה גדלי ההשפעה דווח מנופחים.3 מחקרים פוטנציאליים עם מחסומים קליניים מוגדרים היטב הם הכרחיים.

כיוונים עתידיים: אינטגרציה של אוממים ואינטליגנציה מלאכותית

גל ההתקדמות הבא בגילוי ביומרקר סוכרתי עשוי לבוא משילוב נתונים פרוטומטיים עם שכבות omics אחרות (genomics, תולעים, metabolomics, לימידס) ולהשתמש בשיטות חישוביות מתקדמות כגון למידת מכונה.גישות אלה יכולות ללכוד את האינטראקציות המורכבות, הלא לינאריות שמניעות את הפתולוגיות הסוכרת.

שילוב Multi-Omics

כל טכנולוגיה omics מספקת מבט חלקי של המחלה. Genomics מזהה גרסאות סיכון תורשתיות, תמלילים משקפת שינויים ביטוי גנים, metabolomics ללכוד בינוניים קטנים-מולקול, ופרוטמיקים אמצעים ישירות פונקציונליים.על ידי שילוב של נתונים אלה, החוקרים יכולים למפות מסלולים לאומיים של סרטן רגישה להתגלות המחלה.

מכונות למידה עבור Biomarker Panels

בהתחשב במידות הגבוהות של נתונים פרוטומיים – לעתים קרובות אלפי תכונות – אלגוריתמי למידת מכונה חיוניים לזיהוי לוחות ביומרקר חזקים.שיטות כגון יערות אקראיים, מכונות וקטורים יכולים להתמודד עם אינטראקציות ומערכות יחסים לא לינאריות. עם זאת, זהירות נדרשת להימנע מהתאמה יתר של לוחות.אסטרטגיות כמו חנון cross-deation, קבוצות בדיקה עצמאיות, ובדיקת ההמולה הם מחקרים סטנדרטיים שכבר הוכחו על ידי 10D2D.

מחקרים פוטנציאליים גדולים

כדי לאמת ממצאים אלה, מחקרים פוטנציאליים גדולים שאוספים ביו-סמפרס לפני תחילת הסוכרת הם קריטיים.מחקרים כגון בריטניה Biobank (עם נתונים פרוטומטיים על יותר מ-50,000 משתתפים), המחקר פינוג'ן, ומחלות Chronic Kidney (CKD) Biomarkers Consortium מייצר משאבים משמעותיים.

מסקנה

פרופיל פרוטומי הוא להפוך את התגלית biomarker סוכרת על ידי מתן קריאה ישירה פונקציונלית של תהליך המחלה.מזיהוי מתווך דלקתי של התנגדות אינסולין כדי לאפיין חלבונים מתח תא בטא, proteomics כבר חשף שפע של סממנים מועמדים כי להעמיק את ההבנה שלנו של סוכרת טיפול תרופתי יותר, בעוד אתגרים סטנדרטיזציה, אימות, ותרגום קליני, שילוב של טכנולוגיות דלקתיות אחרות עם אופטימיזציה גבוהה יותר של תרופות נוגדות סרטן, הוא בהקדם, כי הוא יעיל יותר של תרופות נוגדות סוכרת גבוהה יותר.