Selon un groupe d’experts, la protéomique peut compléter la génomique pour identifier de nouvelles voies réglementaires, de nouveaux biomarqueurs et de nouvelles cibles médicamenteuses

L’étude de la génomique en combinaison avec la protéomique, connue sous le nom de protéogénomique, aide les chercheurs à mieux comprendre les contributions génétiques aux niveaux et à l’activité des protéines et à identifier de nouvelles voies de régulation et de nouvelles protéines responsables de la maladie. Ces résultats pourraient fournir des biomarqueurs pronostiques et des cibles solides pour le développement de médicaments, selon un panel d’experts en protéogénomique.

En février, le panel a discuté des raisons pour lesquelles les chercheurs devraient adopter des méthodes protéogénomiques, de la manière dont ces méthodes sont actuellement appliquées, des défis sur le terrain et des orientations futures potentielles lors d’une table ronde virtuelle GenomeWeb, parrainée par Olink.

Intervenants au GenomeWeb Virtual Rountdable, “Progrès en protéogénomique : comment la protéomique peut compléter les analyses génomiques”, parrainé par Olink.

Pourquoi les chercheurs devraient adopter la protéogénomique

Le consensus des panélistes était que, bien que la protéomique et la génomique offrent de nombreux avantages en tant que disciplines autonomes, les chercheurs obtiennent le meilleur des deux mondes lorsque les deux domaines d’étude sont combinés. Claudia Langenberg, professeur de médecine computationnelle à l’Institut de santé de Berlin à la Charité, a fait valoir que, si les protéines sont très efficaces pour refléter les états de santé et les maladies et sont donc très bonnes pour la prédiction et le pronostic des maladies, la compréhension complète des mécanismes de la maladie nécessite l’intégration de la génétique. et la protéomique. Cette intégration permet aux chercheurs d’identifier les déterminants génétiques qui sous-tendent les niveaux et l’activité des protéines, en contournant l’influence que la maladie peut avoir sur les niveaux de protéines lorsqu’ils sont mesurés à un point donné de la population.

Michael Snyder, professeur de génétique à l’Université de Stanford, a ajouté que le génome est au mieux prédictif et que la mesure des niveaux d’ARN – qui ne sont souvent pas en corrélation avec les niveaux de protéines – ne peut pas fournir une image complète de l’état et de l’activité des cellules. Il a soutenu que les protéines fournissent une lecture beaucoup plus proche des phénotypes et offrent des biomarqueurs particulièrement puissants pour les états pathologiques.

Janne Lehtiö, professeur de protéomique médicale à l’Institut Karolinska et directeur de l’installation de spectrométrie de masse de protéomique clinique au SciLife Lab, a en outre suggéré que le mariage de la protéomique avec la génomique pourrait ouvrir de nouvelles possibilités pour examiner l’influence des variants de séquence sur les niveaux de protéines et son impact sur le phénotype réglementation.

Comment la protéogénomique est actuellement appliquée

Langenberg a déclaré que l’un des avantages les plus fructueux des méthodes protéogénomiques pour elle était qu’elles permettent non seulement de comprendre comment les signaux épigénétiques de la protéine peuvent être associés à une maladie spécifique, mais comment cela peut être partagé avec d’autres maladies apparemment sans rapport. Ces découvertes peuvent conduire à une compréhension totalement nouvelle des mécanismes qui relient ces différentes maladies, et elle a suggéré que cela pourrait permettre une définition plus centrée sur les gènes de la maladie à l’avenir. Langenberg a poursuivi en décrivant comment elle et ses collègues peuvent appliquer la protéogénomique de manière agnostique à toutes les maladies qui ont été étudiées génétiquement sans aucune hypothèse prédéfinie. Elle a déclaré que cette approche consistant à utiliser des preuves génétiquement ancrées pour intégrer différentes études et différents types de données a permis de traiter toutes les maladies complexes, du cancer aux maladies infectieuses telles que le COVID-19.

Spectrométrie de masse versus protéomique basée sur l’affinité

La protéomique non ciblée basée sur la spectrométrie de masse (MS) et les méthodes ciblées basées sur l’affinité peuvent se compléter, a déclaré Lethiö. La protéomique plasmatique à haut débit basée sur l’affinité peut être puissante lorsqu’elle est combinée avec des données génotypiques et d’autres types de données environnementales, a-t-il déclaré. Les données MS peuvent fournir une très bonne lecture du phénotype moléculaire, en particulier avec la protéomique tissulaire ou cellulaire et la capacité d’examiner les variantes de protéines, a-t-il expliqué. Langenberg a ajouté qu’il est remarquable que les chercheurs commencent à pouvoir dépister si largement et puissent donc comprendre la valeur des protéines qu’ils étaient auparavant incapables de mesurer. Cependant, elle a averti que la réduction et la validation des tests à l’échelle de la découverte pour leur traduction en utilité clinique restent un défi.

Karin Rodland, professeure agrégée de biologie cellulaire, du développement et du cancer à l’Université de la santé et des sciences de l’Oregon et chercheuse de laboratoire au Pacific Northwest National Laboratory, a également convenu que la protéomique basée sur l’affinité peut être un complément précieux à la SEP, en particulier lorsque l’on regarde la faible abondance protéome faisant partie du spectre biologique. À titre d’exemple, elle a expliqué qu’elle n’utiliserait pas la SEP pour mesurer les cytokines dans le plasma, mais qu’elle utiliserait plutôt une technologie de protéomique basée sur l’affinité, car elles peuvent être plus reproductibles dans cette gamme de protéines à faible abondance.

Développements futurs

Une direction future pour le domaine intégrera des données omiques supplémentaires, a déclaré Snyder, citant un exemple d’études sur les effets des fibres alimentaires sur la réduction du taux de cholestérol dans lesquelles une combinaison de protéomique et de métabolomique a fourni des signatures complémentaires qui ont permis le rôle mécaniste clé de la bile. acides dans la relation fibres/cholestérol à découvrir. Ces détails n’auraient pas été découverts en utilisant une seule approche omique, a déclaré Snyder, prédisant que de telles combinaisons de technologies deviendraient une pratique courante dans les études futures.

Langenberg a exprimé son enthousiasme face à la tendance des initiatives de biobanques à grande échelle facilitant des études de plus grande puissance avec des données accessibles à tous, ce qui permettra de meilleures informations mécanistes et améliorera la capacité de prédire une gamme de maladies différentes qui sont actuellement mal identifiées. Elle a conclu : « Des études basées sur des patients qui peuvent examiner la stratification pronostique et les différences de pronostic [through both single-cell and blood-based] Les études sur les biomarqueurs sont un domaine immense qui a été largement inexploité. »

Lehtiö a convenu que les développements futurs les plus prometteurs se concentreront probablement sur les applications cliniques. « Nous sommes très intéressés par l’utilisation de la protéogénomique dans les essais cliniques et l’incorporation du phénotype moléculaire avec le génotype et le phénotype clinique. C’est très important », a-t-il déclaré. Il a également souligné l’importance de la protéogénomique dans le domaine de l’immunothérapie du cancer. L’ensemble du système immunitaire, avec tous ses médiateurs, médiateurs solubles et récepteurs, est couvert par la protéomique et les protéomes. Nous devons donc vraiment examiner cela afin de comprendre les mécanismes d’évasion immunitaire et les réponses précoces », a conclu Lehtiö. “La protéogénomique va être très précieuse dans tous les aspects : dans le diagnostic, la stratification et le pronostic, mais, ce qui est très important, dans la médecine de précision et la réponse au traitement.”

L’intégralité de la table ronde virtuelle peut être consultée à la demande ici.

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