Нейтрофильные гранулоциты, тип иммунных клеток, незаменимы для защиты от патогенов. Однако, если они мигрируют в поврежденную ткань, например, в мозг после инсульта, они могут способствовать хроническому воспалению и вызывать долгосрочные повреждения.

Для анализа белков нейтрофилов в очагах воспаления и, следовательно, их функциональной динамики требуются миллионы этих иммунных клеток — проблема, поскольку часто в этих очагах обнаруживаются лишь несколько клеток. Поэтому исследователи из ISAS, университетской клиники Эссена и университета Мюнстера разработали метод, позволяющий проводить масс-спектрометрический анализ с использованием всего 1000 нейтрофилов.

Их работа открывает новые возможности для оценки иммунных реакций в отдельных очагах воспаления. Недавно исследователи опубликовали свои результаты, включая свободно доступную базу данных и веб-сервис нейтрофильного протеома, в журнале Molecular & Cellular Proteomics .

Анализ протеома нейтрофилов, то есть большинства всех экспрессируемых белков, может дать ценную информацию о функциональной динамике нейтрофилов в условиях заболевания. Однако, хотя нейтрофилы составляют около 60 процентов лейкоцитов (белых кровяных клеток) у здоровых людей, в очагах воспаления часто содержится менее 1000 клеток.

Поэтому доступность материала образца может стать проблемой, особенно в случае редких популяций нейтрофилов, например, из опухолей. До сих пор ученым приходилось объединять клетки от нескольких людей или животных.

«Благодаря нашему подходу мы можем анализировать протеом нейтрофилов, используя всего 1000 клеток из одного очага воспаления у одного человека или лабораторного животного. Это не только позволяет проводить более специфичный анализ нейтрофилов, но и экономит ресурсы образцов, что делает его особенно полезным для поддержания низкой численности животных», — сообщает Сусмита Гош, первый автор исследования и аспирант ISAS.

Общедоступный и всеобъемлющий сбор данных в качестве справочного значения
Чтобы сократить количество клеток, необходимых для анализа протеома с использованием жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ЖХ-МС), исследователи ISAS оптимизировали переваривание белка во время подготовки образцов, а также метод получения данных ЖХ-МС. Это позволило ученым создать комплексные видоспецифичные спектральные библиотеки с использованием нейтрофилов из крови пяти здоровых людей и пяти здоровых мышей.

Коллекции данных соответственно включают около 5300 человеческих или около 6200 мышиных белков и предоставляют ценную информацию о протеомных различиях между человеческими и мышиными нейтрофилами. Спектральные библиотеки и веб-сервис протеома нейтрофилов находятся в открытом доступе, что позволяет научному сообществу использовать их в качестве справочных значений для собственных анализов нейтрофилов.

Соус Табаско доказывает, что метод подходит для различных моделей воспаления
Исследователи подтвердили свой метод, изучив нейтрофилы в двух разных сценариях. Сначала они проанализировали нейтрофилы из мозга мышей после инсульта. Клетки отреагировали на среду с низким содержанием глюкозы, увеличив свою митохондриальную активность и выработав больше активных форм кислорода. Кроме того, ученые исследовали человеческие нейтрофилы.

Чтобы смоделировать временное воспаление в полости рта, вызванное нервной системой , семь испытуемых прополоскали рот раствором, содержащим Табаско, у партнера проекта в Мюнстере. Это вызвало миграцию нейтрофилов из кровотока в воспаленную ткань. Были получены доказательства того, что эти переселившиеся клетки также претерпели функциональные изменения после миграции, что исследователи также подтвердили с помощью проточной цитометрии.

Два совершенно разных сценария показывают, что метод, включая спектральную библиотеку, подходит для различных моделей воспаления.

Ученые уже работают над дальнейшим совершенствованием своего метода, сообщает Гош: «В долгосрочной перспективе мы хотим сделать возможным протеомный анализ небольшого количества нейтрофилов, например, для особенно малых субпопуляций или даже отдельных клеток. Мы уже увидели многообещающие первоначальные результаты всего с пятью клетками».