Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) oraz University of Toronto opracowali zaawansowane narzędzie bioinformatyczne o nazwie moPepGen, które rewolucjonizuje sposób identyfikowania mutacji genetycznych na poziomie białek. Jak opisano na łamach Nature Biotechnology, technologia ta umożliwia wykrywanie dotychczas niewidocznych wariantów białkowych związanych z chorobami nowotworowymi, neurodegeneracyjnymi i innymi poważnymi schorzeniami.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak działa narzędzie moPepGen i dlaczego to przełom w analizie białek
- W jaki sposób moPepGen wykrywa złożone mutacje niewidoczne dla starszych metod
- Jakie choroby mogą skorzystać z precyzyjnego wykrywania wariantów białek
- Jak moPepGen wspiera rozwój immunoterapii i medycyny precyzyjnej
moPepGen – nowa jakość w analizie białek
Współczesna proteogenomika, łącząca genomikę i proteomikę, ma na celu uzyskanie pełniejszego obrazu molekularnego chorób. Do tej pory jednak jednym z największych ograniczeń tej dziedziny była trudność w identyfikacji wariantów białek, które wynikają z niestandardowych, złożonych zmian genetycznych.
Zespół naukowców pod kierunkiem dr Chenghao Zhu i dr Lydii Liu opracował narzędzie moPepGen, które rozwiązuje ten problem. Jak podkreślił dr Zhu, stypendysta podoktorski w Katedrze Genetyki Człowieka na UCLA:
Opracowaliśmy moPepGen, aby pomóc badaczom określić, które warianty genetyczne są rzeczywiście wyrażane na poziomie białka, rozwiązując długotrwałe wyzwanie w społeczności proteogenomicznej. Nasze narzędzie znacznie poprawia wykrywanie ukrytych wariantów białka, wykorzystując podejście oparte na grafach, aby skutecznie przetwarzać wszystkie rodzaje zmian genetycznych.
Identyfikacja mutacji wcześniej niewidocznych
W przeciwieństwie do istniejących metod, które ograniczają się najczęściej do prostych substytucji aminokwasów, moPepGen umożliwia detekcję szerokiego spektrum modyfikacji – od alternatywnego splicingu i fuzji genów, po koliste RNA oraz edycję RNA. Dzięki temu możliwe staje się modelowanie pełnej ścieżki ekspresji genu i tłumaczenia na białko.
Do tej pory nie było praktycznego sposobu na poradzenie sobie z ogromną złożonością zmienności genetycznej i transkryptomowej – dodał Zhu.
Skuteczność potwierdzona w badaniach nowotworów
Aby zweryfikować działanie algorytmu, zespół zastosował moPepGen w analizie danych proteogenomicznych pochodzących z pięciu guzów prostaty, ośmiu guzów nerek i aż 376 linii komórkowych. Wyniki były imponujące – narzędzie wykryło cztery razy więcej unikalnych wariantów białkowych niż starsze metody.
Co więcej, moPepGen wykazał się wyjątkową skutecznością w analizie mutacji istotnych z punktu widzenia onkologii, w tym fuzji genowych i zmian RNA prowadzących do produkcji nietypowych białek.
Zastosowanie w immunoterapii i medycynie precyzyjnej
Jednym z najbardziej obiecujących zastosowań moPepGen jest opracowywanie terapii opartych na tzw. neoantygenach – unikalnych peptydach nowotworowych, które mogą stać się celem dla układu odpornościowego.
Ułatwiając analizę złożonych wariantów białek, moPepGen ma potencjał, aby przyspieszyć badania nad rakiem, chorobami neurodegeneracyjnymi i innymi dziedzinami, w których zrozumienie różnorodności białek jest kluczowe – zaznaczył prof. Paul Boutros z David Geffen School of Medicine na UCLA.
W ocenie badaczy, narzędzie może odegrać kluczową rolę w rozwoju spersonalizowanych szczepionek przeciwnowotworowych oraz terapii komórkowych, dostosowanych do indywidualnego profilu molekularnego pacjenta.
Otwarte i dostępne narzędzie dla świata nauki
Zaletą moPepGen jest nie tylko jego skuteczność, ale i dostępność – narzędzie udostępniono bezpłatnie dla badaczy i można je łatwo zintegrować z istniejącymi platformami analitycznymi w laboratoriach na całym świecie.
Projekt był wspierany przez zespoły z UCLA oraz University of Toronto. Drugim starszym autorem badania jest prof. Thomas Kislinger, ekspert w dziedzinie proteomiki funkcjonalnej.
Nowy standard analizy białek
moPepGen to przykład narzędzia, które może zmienić sposób, w jaki prowadzone są badania biologii molekularnej, zwłaszcza w onkologii i neurologii. Dzięki precyzyjnej analizie rzeczywistej ekspresji genów na poziomie białkowym, badacze zyskują nowe możliwości diagnostyczne i terapeutyczne, które dotąd pozostawały poza zasięgiem.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- moPepGen to nowoczesne narzędzie obliczeniowe opracowane przez zespoły z UCLA i University of Toronto, które umożliwia wykrywanie ukrytych mutacji białkowych.
- W porównaniu z wcześniejszymi metodami, moPepGen wykrywa aż czterokrotnie więcej wariantów białek, w tym wynikających z fuzji genów, edycji RNA i alternatywnego splicingu.
- Narzędzie ma kluczowe znaczenie dla badań nad rakiem, chorobami neurodegeneracyjnymi i terapiami celowanymi, dzięki możliwości identyfikacji specyficznych neoantygenów.
- moPepGen jest dostępne bezpłatnie dla naukowców na całym świecie i może być integrowane z istniejącymi platformami proteomicznymi.
Źródło:
- University of California – Los Angeles Health Sciences
- Nature Biotechnology
