Масс-спектрометрия выявляет злоупотребление алкоголем

Подготовила Елена Клещенко

Команда, возглавляемая исследователями из Института микробиологии Чешской академии наук, разработала анализ на основе масс-спектрометрии (MALDI-TOF MS) для измерения углеводдефицитного трансферрина (CDT) — биомаркера чрезмерного употребления алкоголя. Анализ может применяться для мониторинга абстиненции пациентов в программах лечения алкоголизма или при хронической болезни печени.

Как сообщил ведущий автор статьи Петр Помпач, авторы сотрудничают с чешской исследовательской и диагностической фирмой BioVendor с целью создания подобных анализов на базе MALDI для применения в клинике. (Генеральный директор компании Виктор Ружичка — один из соавторов статьи.) Помпач также является соучредителем и директором компании AffiPro, которая разрабатывает методы подготовки образцов (чипы) для MALDI in situ.

Трансферрин — главный белок-переносчик железа в плазме крови — обычно содержит пару гликозилированных аспарагиновых остатков на С-конце, но при избыточном потреблении алкоголя теряет один или оба гликана. Такой трансферрин называется CDT (carbohydrate-deficient transferrin), и он используется как маркер при мониторинге употребления алкоголя. Для анализа на CDT характерны специфичность, высокая чувствительность; период полувыведения этого белка — от двух до четырех недель.

В настоящее время для количественного определения CDT чаще всего применяют высокоэффективную жидкостную хроматографию и капиллярный электрофорез. Однако при использовании гемолизированных образцов или сыворотки, содержащей другие гликозилированные формы трансферрина, возможны ошибки, тогда как анализ на основе MALDI менее чувствителен к таким помехам.

Для выявления CDT авторы использовали MALDI-чипы с антителами против трансферрина, чтобы получить обогащенные этим белком образцы из сыворотки пациента, а затем измеряли уровни углеводдефицитных форм с помощью масс-спектрометрии. Спектры трансферрина из крови здорового человека и человека, злоупотреблявшего алкоголем, имеют четкие отличия.

Авторы измерили уровни CDT у 186 пациентов, 44 их них идентифицировли как положительных по злоупотреблению алкоголем и 142 как отрицательных. Анализ методом капиллярного электрофореза с использованием системы CE Sebia Capillarys идентифицировал 44 как положительных, 135 как отрицательных и не дал результата для 7 образцов из-за помех от липемии.

Это исследование — часть работы Помпача с коллегами по созданию клинических анализов с использованием функционализированных чипов-мишеней для MALDI. Они уже разработали анализы для различных гликозилированных форм белка гаптоглобина — потенциальных маркеров колоректального рака и рака печени.

Системы на базе MALDI, такие как MALDI Biotyper (Bruker) и Vitek MS (BioMériuex), до настоящего времени доминируют на рынке клинической микробиологии, но исследования в области масс-спектрометрии сосредоточены на LC-MS (жидкостной хроматографии — масс-спектрометрии). Тем не менее Помпач и его коллеги видят перспективу для MALDI в клинике. Системы LC-MS используются в крупных лабораториях, но с ними должны работать подготовленные специалисты. MALDI предъявляет гораздо более скромные требования к квалификации персонала, это анализ, который выполняется «нажатием кнопки».

Есть и другие компании, кроме AffiPro, которые ориентируются на данный метод. Например, недавно основанная Isoformix разрабатывает клинические тесты с использованием MALDI для выявления белковых изоформ, связанных с болезнями. Белки выделяют с помощью антител, при этом не нужна не только жидкостная хроматография, но и расщепление белков трипсином перед масс-спектрометрией. Важное преимущество такого подхода для клиники — высокая пропускная способность.

Помпач с коллегами разработали и другие чипы для MALDI, позволяющие проводить расщепление или обогащение белков in situ. Они используют метод мягкой посадки ионов, разработанный Грэмом Куксом из Университета Пердью, который сочетает ионизацию электрораспылением с прохождением через нагретую металлическую сушильную трубку для отбора и осаждения молекул на поверхности. Среди продуктов компании AffiPro — чипы с протеазами для расщепления белков, с лектинами для обогащения гликанов и гликопептидов, с оксидом титана для обогащения фосфопептидами, с антителами к белкам, в том числе к трансферрину и гаптоглобину.

Кристофер Борхерс, директор Genome BC Proteomics Centre (Университет Виктории, Канада) и ведущий автор комментария к статье Помпача с соавторами, предполагает, что эта публикация, как и выход на рынок таких компаний, как Isoformix, свидетельствуют о растущем интересе клиницистов к MALDI-TOF MS. Помимо уже упомянутых преимуществ, важно, что приборы для MALDI уже получили разрешение FDA.

Источник

Petra Darebna et al. // Detection and Quantification of Carbohydrate-Deficient Transferrin by MALDI-Compatible Protein Chips Prepared by Ambient Ion Soft Landing // Clinical Chemistry, Published July 2018, DOI: 10.1373/clinchem.2017.285452