Mapeo de biomoléculas sin marcaje en el tejido cerebral
La técnica de obtención de imágenes por MS permite la detección y el mapeo libre de marcaje de una amplia variedad de sustancias biológicamente relevantes. Pero esta es una ciencia relativa, ya que se produce una respuesta normalizada con respecto a un estándar. La cuantificación relativa de compuestos farmacéuticos es posible siempre y cuando se conozcan los factores de respuesta de la MS (la relación señal del analito con respecto a la cantidad de analito). Sin embargo, es imposible saber a priori el factor de respuesta de la MS para cada péptido o proteína. Los socios del proyecto financiado por la Unión Europea ENIGMAS (Explicitly normalized imaging mass spectrometry) abordaron este obstáculo, que es el factor limitante más importante para la aplicación clínica de esta potente técnica. El novedoso trabajo del proyecto condujo al desarrollo de un método para la normalización directa de cada péptido detectado durante los experimentos de obtención de imágenes por MS. Los miembros del equipo de investigación emplearon un modelo experimental de ratón recientemente desarrollado que aprovecha el marcaje de aminoácidos con isótopos estables en cultivos celulares (SILAC). La técnica SILAC se trata de una herramienta proteómica cuantitativa basada en la MS para el estudio de cultivos celulares en medios casi idénticos excepto por los aminoácidos presentes en estos. Uno de los medios presenta aminoácidos no marcados y otro de los medios presenta aminoácidos marcados (normalmente la lisina). La versión in vivo de la técnica SILAC empleando un modelo experimental de ratón incorpora la lisina marcada en la dieta de los animales. Los investigadores emplearon la técnica para desarrollar un modelo experimental de ratón como patrón o estándar de referencia en el que todos los residuos de lisina-12C6 fueron reemplazados con lisina-13C6. La digestión tríptica del extracto proteico SILAC originó péptidos trípticos que contienen una única lisina-13C6. La digestión tisular de tejidos de ratón normal dio lugar a péptidos que contienen lisina-12C6. Estos fueron comparados con el estándar, logrando así normalizar las imágenes de todos los péptidos trípticos empleando sus propios análogos marcados con isótopos. Además de las técnicas de preparación de muestras, los socios de ENIGMAS desarrollaron una gran base de datos de péptidos y proteínas a partir de imágenes de secciones de tejido cerebral de ratón obtenidas por MS. Un flujo de trabajo para el análisis automatizado basado en algoritmos bioinformáticos se ocupó de la comparación de las diferentes fuentes de información. La tecnología se empleó para arrojar luz sobre los cambios biomoleculares espaciales y temporales que tienen lugar en el cerebro de ratón de acuerdo a un modelo experimental animal para la migraña. El nuevo miembro de la familia de herramientas para la obtención de imágenes por MS será de gran utilidad para comprender mejor enfermedades neurológicas en modelos animales. La integración de conjuntos de datos de imágenes con atlas de alta resolución de la expresión génica a escala de todo el genoma mejorarán aún más las capacidades de estas técnicas gracias a la vinculación de cambios biomoleculares con la expresión génica.
