In ons lichaam worden eiwitten nadat ze zijn gemaakt vaak nog gemodificeerd. In veel gevallen gaat het dan om glycosylering: eiwitten/peptiden krijgen een of meerdere suikermoleculen aan hun structuur die helpen bij bijvoorbeeld vouwen, stabiliteit en transport. Bij veel ziektes worden eiwitten ook met suikers gemodificeerd en dat betekent dat je die modificaties zou kunnen opzoeken als biomarker voor een bepaalde ziekte. Onderzoekers van het Radboud Universitair Medisch Centrum en de Franse/Duitse afdeling van Bruker ontwikkelden daarom een analysemethode – glycoproteomics – om glycopeptiden te profileren in het plasma en zo te zien of ze het voor diagnostiek konden inzetten. 

Uit de analyses volgde een kaart met daarop de geïdentificeerde glycaan- en peptidefragmenten

De onderzoekers hadden de beschikking over plasmasamples van patiënten en gezonde mensen. De plasma-eiwitten knip je dan eerst in kleinere stukjes met een trypsine-behandeling en je verrijkt de glycopeptiden om alles klaar te maken voor de volgende stap. De glycopeptiden geef je een lading mee met elektrospray-ionisatie en je analyseert ze vervolgens met een massaspectrometer van Bruker gecombineerd met kolomchromatografie (LC-MS/MS).  

Opsteker 

Met bestaande en zelfgebouwde softwareprogramma’s (ProteinScape, OpenMS en Matlab) creëerden ze uit de data van die analyses een kaart met daarop de geïdentificeerde glycaan- en peptidefragmenten. Na verdere verwerking bleven er 58 unieke peptidesequenties over die bij 34 eiwitten hoorden. Elk van die eiwitten heeft een zogenoemde glycoform, een variant met een suikermolecuul erop die hoort bij een ziekte, en die vind je ook weer terug in het bloedplasma. Wat een bijkomende opsteker was voor de nieuwe methode was dat het vrijwel identieke resultaten leverde als eerdere klinische studies met een andere methode (glycomics). Dat gaf de onderzoekers de zekerheid om met de nieuwe glycoproteomics-methode dieper in de analyses te duiken en de glycomics-kennis uit te breiden. 

De onderzoekers concluderen dat hun werk ‘de potentie illustreert van plasma-glycoproteomics om de specificiteit van glycoproteïne-biomarkers aanzienlijk te verhogen, evenals directe inzichten in site-specifieke glycosylatieveranderingen om de glycobiologische mechanismen die ten grondslag liggen aan menselijke ziekten beter te begrijpen.’ 

Hans J.C.T. Wessels, P. Kulkarni, M. van Dael et al., Plasma glycoproteomics delivers high-specificity disease biomarkers by detecting site-specific glycosylation abnormalities, Journal of Advanced Research, DOI: 10.1016/j.jare.2023.09.002