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Estudando o Proteome e as doenças humanas usando a espectrometria em massa

Thought LeadersAmanda Hummon, PhDAssociate ProfessorOhio State University

Uma entrevista com Amanda Hummon PhD, professor adjunto da universidade estadual do ohio, discutindo como a espectrometria em massa pode ser usada para analisar o proteome e como esta pode ajudar com o estudo da doença humana.

Como é o estudo usado da espectrometria em massa o proteome?

Os espectrómetros em massa são essencialmente máquinas ou balanços muito caros de peso. Foram aplicados belamente ao estudo das proteínas e todo o proteome global porque as proteínas são compor de repetir os ácidos aminados esses tem massas distintas. Nós podemos usar a espectrometria em massa para distinguir proteínas individuais, figuramos para fora qual estam presente, e quanto esta presente.

A coisa bonita sobre esta é que nós pensamos das proteínas como as moléculas da acção das pilhas. Assim, são esses que fazem muito trabalho, e estudar o proteome do tecido saudável contra tecido doente, por exemplo, pode dar-lhe muita informação a respeito de porque uma doença acontece e também o que poderia potencial ser feito para a tratar. Por este motivo, a espectrometria em massa e o proteomics vêm junto realmente belamente.

espectrómetro em massa

Créditos de imagem: kdsoo322/Shutterstock.com

Como cruciais são os estudos no proteome para avançar nossa compreensão de doenças humanas?

É incredibly importante estudar o proteome para compreender doenças humanas. Há duas maneiras diferentes em que olhar o proteome pode ser vantajosa: o primeiro está olhando diagnósticos, e o segundo está compreendendo opções do tratamento.

Por exemplo, se você tem um paciente que esteja desenvolvendo uma doença, essa doença será provocada frequentemente pela expressão das proteínas que não estam presente no estado saudável ou potencial estam presente em quantidades diferentes em um estado saudável contra um estado doente.

Estudando o proteome e olhando que proteínas estam presente e o presente da quantidade, nós podemos figurar para fora, por exemplo, se um paciente tem uma doença particular. Aquela é a primeira aplicação enorme.

A segunda aplicação em que o proteome estuda pode ser muito útil está olhando opções do tratamento. Além disso, por exemplo, se você tem as drogas diferentes que podem ser usadas para tratar uma doença, você pode usar as proteínas como um readout para ver mesmo se sua droga está trabalhando, e se uma droga diferente precisa de ser usada para esse paciente. Nós pensamos do proteomics como um readout muito bom na saúde e na viabilidade de pilhas humanas.

Que são alguns dos avanços que foram feitos em métodos da espectrometria em massa?

Durante os últimos cinco a dez anos, nós vimos avanços enormes na área da instrumentação da espectrometria em massa como evidenciados pela popularidade crescente da técnica. Se você atende à sociedade americana para a reunião da espectrometria em massa, apenas obtem mais grande e mais grande cada ano. Isto é em grande medida porque qualquer coisa pode ser estudado olhando seu peso molecular.

Alguns dos avanços realmente emocionantes que ocorreram nos últimos anos são a introdução de técnicas como a mobilidade do íon, que permite que você discrimine entre as moléculas que têm o mesmo peso molecular mas formas diferentes.

Com espectrometria em massa, você geralmente está estudando coisas e está olhando diferenças no peso. Quando nós adicionamos a mobilidade do íon na parte frontal de um espectrómetro em massa, nós podemos olhar as coisas que têm o mesmo peso mas formas diferentes. Assim, nós estamos alcançando um ponto emocionante onde nós possamos olhar quase qualquer coisa.

Em minha área de pesquisa, eu faço muito proteomics e muita espectrometria em massa da imagem lactente. Houve muitas revelações no mundo da imagem lactente também que permitem que nós olhem, com definição espacial realmente excelente, apenas algumas pilhas de cada vez em uma maneira espacial discreta pela espectrometria em massa. Eu sou igualmente muito entusiasmado por aqueles avanços.

espectrómetro em massa

Créditos de imagem: Surasak_Photo/Shutterstock.com

Como este tipo de inovação permite a pesquisa que vai além de uma análise padrão?

Com estes novos tipos de métodos, nós podemos começar perguntar a perguntas que nós não poderíamos obter em antes. Para ir para trás à pergunta da mobilidade do íon, você está usando a mobilidade do íon em tipos diferentes de pesquisa. Deixe-nos dizer, por exemplo, você teve duas moléculas que eram exactamente a mesma massa.

Muitas moléculas menores, como lipidos, terão frequentemente a mesma massa, assim que nós não poderíamos discriminar entre estas várias espécies previamente. Mas agora, com estes avanços novos, nós podemos começar figurar para fora estas diferenças subtis.

As pilhas humanas têm feito esta para milhares de anos; são realmente bons em discriminar e em usar estas moléculas diferentes. Nós agora apenas estamos alcançando com a instrumentação, e poder discriminar e usar estes é muito vantajoso.

Por que você escolhe se centrar sobre esta pesquisa e que são os benefícios da pesquisa?

Eu fui treinado como um químico analítico. Eu trabalhei em um grupo da química analítica como um aluno diplomado, e eu amo como fundamento e extensamente química analítica aplicável. No final do dia, toda a ciência é conduzida pela medida. Se você não conhece o que você tem, você realmente não pode fazer a pesquisa. A química analítica é a área de pesquisa que faz todo o que possível. Eu amo esse aspecto dele.

Eu igualmente amo a revelação do método e poder desenvolver estes métodos robustos rigorosos. Eu gosto de fazer a química analítica na área da pesquisa biomedicável porque eu quero fundamental fazer a pesquisa que ajudará povos. Aquele é o objetivo overarching da pesquisa geralmente.

Minha família tem uma história de determinados tipos de cancros e assim que nós focalizamos todos os esforços de meu grupo de investigação em aplicar a química analítica à biologia do cancro e na tentativa usar estas estratégias da medida para explorar perguntas de obrigação na biologia do cancro.

Que está na loja para o futuro de sua pesquisa na biologia do cancro?

Meu grupo de investigação faz muito trabalho usando tipos diferentes dos sistemas modelo do cancro. Mais especificamente, o trabalho durante os últimos 10 anos tem usado linha celular imortalizadas para formar as culturas celulares tridimensionais, que são indicações de tumores humanos.

Nós desenvolvemos uma série dos métodos spectrometric em massa que são muito robustos e rigorosos, e nós passamos 10 anos que desenvolvem estes métodos de modo que nós pudéssemos então os traduzir dos modelos da cultura celular em tecidos pacientes reais. Nós agora estamos fazendo esta transição e estamos movendo nossos métodos analíticos das linha celular em organoids paciente-derivados.

Estas são as amostras que são crescidas das biópsias pacientes e nós podemos usar nossos métodos spectrometric em massa, por exemplo, para figurar para fora mesmo se um paciente responderá a uma droga específica. Nós podemos tomar uma destas biópsias, cultivá-la, tratá-la com a droga, e usar a espectrometria em massa para ver mesmo se o paciente pode metabolizar essa droga. Ter essa informação pode ajudar a guiar decisões clínicas.

cancro

Créditos de imagem: Fotos do CI/Shutterstock.com

Que a outra pesquisa focaliza é lá em Pittcon?

Eu dei uma conversa em usar o proteome para olhar maneiras de aumentar a eficácia quimioterapêutica. Meu laboratório tem investigado alterações nutritivas diferentes para investigar a pergunta de mesmo se nós podemos fazer o trabalho da quimioterapia melhor. Nós temos alguns dados preliminares muito prometedores indicar que comer menos pode aumentar a eficácia quimioterapêutica em pilhas de cancro do cólon. Isto é baseado em dados fenotípicos e proteomic.

Eu igualmente dei uma conversa no trabalho da espectrometria em massa da imagem lactente do meu grupo de investigação, usando nossos modelos e organoids tridimensionais do esferóide para olhar ambas as farmacocinética e farmacodinâmica dos compostos diferentes que estão disponíveis para pacientes que sofre de cancro colorectal.

Com both of these negociações, nós estávamos olhando para aplicar a espectrometria em massa ao que eu considero problemas realmente importantes na investigação do cancro colorectal, e vimos esperançosamente acima com melhores opções para pacientes.

Que você espera ganhar de Pittcon com estas apresentações da pesquisa?

É sempre maravilhosa vir aqui porque você consegue ver todos seus amigos e colegas assim como encontrar povos novos. Durante uma de minhas negociações, eu encontrei um grupo dos povos que eu me tinha encontrado nunca antes que e conseguidas se ouvir sobre sua pesquisa e algumas das ideias e dos conceitos que foram introduzidos no simpósio estiveram as coisas eu não tinha pensado de.

Esse muda minha perspectiva um pouco na pesquisa e às vezes força-o a centrar-se sobre outros aspectos ou a afiar um pouco suas hipóteses. Eu aprecio ser introduzida a estas ideias novas.

Também, se você obtem perguntas realmente boas depois que você dá uma conversa pode às vezes ser duro responder-lhes, mas igualmente pode fazer sua pesquisa que muito melhor se o força a pensar sobre porque você está fazendo o que você está fazendo. Eu encontro que Pittcon a ser um ambiente científico muito rico e lá é muitas boas discussões que vão sobre aqui.

Por que você pensa benefícios de Pittcon a comunidade analítica da ciência?

Eu tenho vindo a Pittcon desde que eu era uma estudante licenciado; Eu penso que este é meu 15th anos aqui, talvez. É sempre tão importante vir e interagir com seus amigos e colegas para encontrar o que está indo sobre no campo e para obter um sentido de onde a comunidade se esteja movendo.

Igualmente foi puro ver ao longo dos anos mudanças no foco da química analítica e ver assuntos diferentes tornar-se sublinhados e mais importantes.

Sobre Amanda Hummon

Como um membro da carcinogénese e do Chemoprevention moleculars no OSUCCC - James, interesses da pesquisa de Amanda encontra-se na intersecção da química analítica e da biologia do produto químico, com um foco na biologia do cancro.

O laboratório desenvolve métodos analíticos para avaliar o proteome, o phosphoproteome e o metabolome nas células cancerosas ao explorar a desregulação em caminhos cancro-associados da transdução do sinal. Nós usamos o perfilamento spectrometric em massa global para avaliar quantitativa a abundância alterada de biomoléculas nas células cancerosas, particularmente no cancro do cólon. Nós usamos esta aproximação para examinar amostras pacientes, xenografts do rato e linha celular imortalizadas.

O laboratório de Amanda igualmente desenvolve métodos da espectrometria em massa da imagem lactente para seguir a penetração e o metabolismo das quimioterapias nos tumores e em culturas celulares tridimensionais.

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