Ny studie i Nature Biotechnology. Bedre visualisering av proteinanalyser og nytt bioinformatisk verktøy bidrar til medisinsk forskning
To banebrytende artikler innen medisinsk bioteknologi som utgår fra KGJ senter for medisinsk forskning og Nasjonal kompetansetjeneste for MS, er nylig publisert i de anerkjente tidsskriftene Nature Biotechnology og Proteomics.
Hovedinnhold
Arbeidene har både bidratt til utvikling av nytt bioinformatisk verktøy for massespektrometri-baserte proteinanalyser, samt understreket betydningen av korrekt presentasjon av data fra slike analyser. Begge deler er viktige for den medisinske forskningen og vil over tid kunne gi økt kunnskap om sykdomsdiagnostikk slik at en tidligere og mer presis diagnose, ved for eksempel multippel sklerose (MS), kan stilles. Således vil MS pasienter kunne få medisinsk behandling på et tidligere tidspunkt, noe som vil være fordelaktig for sykdomsutvikling, prognose og overlevelse.
Det store antall proteiner som kan uttrykkes fra de rundt 20 000 menneskelige genene betegnes som det humane proteom, og studiet av hele proteomet kalles proteomikk. Avhengig av vevstype og tilstand vil proteinene forekomme i ulike mengder, samt i en rekke ulike varianter. Hvilke proteiner som observeres vil ofte være forskjellig mellom syke og friske individer og kan dermed bidra med viktig informasjon om ulike sykdomstilstander som såkalte biomarkører. Det humane proteomet (uten alle variantene) ble nylig kartlagt for en mengde vev og organer ved bruk av mRNA transcriptomics og antistoffbasert immunohistokjemi i "The Human Protein Atlas" (Uhlen et al., 2015).
Massespektrometri-basert proteomikk er en alternativ sensitiv metode med høy produksjonskapasitet som kan identifisere og kvantifisere tusenvis av proteiner i biologiske prøver, samt ulike varianter. Dette gjøres som regel ved at proteinene enzymatisk kuttes opp i peptider som deretter separeres, ioniseres, fragmenteres og detekteres som spektre i et massespektrometer. Spektrene inneholder informasjon om aminosyresekvens som muliggjør identifikasjon ved hjelp av bioinformatisk verktøy.
I medisinsk forskning benyttes massespektrometri-basert proteomikk i stadig økende grad . For eksempel ble det humane proteomet nylig kartlagt i en rekke ulike organer (Kim et al., 2014, Wilhelm et al., 2014), noe som gir viktige innblikk i organspesifikk proteinfunksjon. Også innen forskning på MS er det økende bruk, og forskere tilknyttet MS senteret og KGJ senteret har nylig gjennomgått og analysert de nyeste tilgjengelige massespektrometri-basert proteomikk data fra spinalvæske fra MS pasienter med fokus på validering av biomarkører (Kroksveen et al., 2014).
Samtidig med økt fokus på massespektrometri-basert proteomikk i medisinsk forskning har de siste års teknologiutvikling innen fagfeltet ført til en vesentlig økning i både kompleksitet og størrelse på datasettene som genereres. Dermed heves også kravene til analyseverktøy, kvalitetssikring og fremstilling av data. Forskere tilknyttet MS senteret og KGJ senteret har nylig bidratt til å utvikle et sett av bioinformatisk verktøy for analyse av massespektrometri-baserte proteomikk data, PeptideShaker (Vaudel et al., 2015). Visualiseringsstrategier for denne type data med tanke på kvalitetssikring har også blitt diskutert (Oveland et al., 2014).
I artikkelen "PeptideShaker enables reanalysis of MS-derived proteomics data sets" publisert i Nature Biotechnology i januar 2015 (Vaudel et al., 2015), presenteres et sett av verktøy som gjør det mulig å re-analysere og tolke massespektrometri-basert proteomikk data delt av andre forskningsgrupper. PeptideShaker støtter samtidig konvertering av egenproduserte data i standard formater for deling i offentlige proteomikk-databaser. Dermed kan data fra prosjekter som kartlegger det humane proteomet, samt for eksempel MS biomarkørstudier, enkelt både deles og senere re-analyseres i nye sammenhenger.
Artikkelen “Viewing the proteome: How to visualize proteomics data?” som ble publisert i Proteomics i desember 2014 er en guide til presentering av massespektrometri-basert proteomikk data (Oveland et al., 2014). Arbeidet setter fokus på viktige momenter i forbindelse med kvalitetskontroll og tolkning av de mange stegene i proteomikkanalyser - fra massespektre til protein nettverk.
Forskere knyttet til Nasjonal kompetansetjeneste for MS og Kristian Gerhard Jebsen Senter for MS forskning:
Eystein Oveland (PhD, forsker ved K1 ansatt på KGJ)
Frode S. Berven (Professor, leder for Proteomics Unit at UiB)
Harald Barsnes (PhD, forsker ved K2, tidligere tilknyttet MS Senteret)
Marc Vaudel (PhD, postdoktor ved IBM)