Alcune pubblicazioni scientifiche riportano informazioni che potremmo chiamare di servizio, ossia non sono delle vere e proprie scoperte scientifiche ma sono delle informazioni su metodologie che possono essere utilizzate da altri ricercatori per effettuare delle scoperte scientifiche: con termine calcistico potremmo definirle un assist. È di questo genere quanto riportato in una recente pubblicazione (1), lavoro finanziato grazie ai progetti FFC 1/2018 e 5/2012 e coordinato dal ricercatore FFC Andrea Armirotti dell’Istituto Italiano Tecnologia di Genova. SWATH è l’acronimo per Sequential Window Acquisition of all Theoretical mass spectra, ed è un metodo sperimentale particolare per fare proteomica, cioè per identificare le proteine contenute in una cellula o tessuto. L’uso di SWATH consente un alto livello di precisione e accuratezza nell’identificazione e quantificazione delle proteine. Tuttavia, osservano gli autori, in fibrosi cistica (FC) l’utilizzo di questo potente strumento non è attualmente possibile, in quanto l’insieme delle proteine che sono importanti per la fibrosi cistica, compresa la CFTR, non sono state incluse nella biblioteca di SWATH. Più precisamente, il nucleo di SWATH sono le cosiddette ion library: una sorta di enciclopedia di dati su migliaia di frammenti appartenenti a migliaia di proteine di un dato organismo. Queste librerie, rese disponibili a tutti i ricercatori, possono essere condivise e utilizzate da qualsiasi laboratorio di proteomica nel mondo.
Per rendere SWATH utilizzabile in fibrosi cistica, i ricercatori hanno lavorato su linee cellulari dell’epitelio bronchiale umano, derivate da pazienti omozigoti per la mutazione CFTR F508del. Hanno studiato a fondo il proteoma (tutte le proteine che sono o possono essere espresse da una cellula, un tessuto o un organismo) e hanno raccolto dati su centinaia di proteine altamente specifiche per l’epitelio delle vie aeree. Hanno quindi aggiunto i dati relativi a queste proteine alla ion library più completa pubblicata finora (la libreria Pan Human). E questo consentirà a molti altri gruppi, in tutto il mondo, di utilizzare SWATH per la ricerca FC.
Nella pubblicazione del lavoro (1) i ricercatori hanno poi voluto validare la libreria da loro creata. Hanno usato con successo la nuova libreria per confrontare i proteomi delle cellule epiteliali primarie isolate dall’epitelio dei bronchi di quattro persone con FC omozigoti F508del, con quelli di altrettanti individui senza FC. Hanno scoperto che 154 proteine sono significativamente alterate in fibrosi cistica, alcune delle quali hanno un ruolo nella degradazione della proteina CFTR. I dati dimostrano che il protocollo è affidabile e che la ion library ottimizzata per FC è adatta alla proteomica nella ricerca sulla fibrosi cistica. D’altra parte, il numero limitato di campioni biologici che i ricercatori hanno testato non permette di trarre conclusioni biologiche definitive dalle prove effettuate e dovrebbero essere condotti ulteriori esperimenti su gruppi più ampi di individui. Il prossimo passo, quindi, è estendere quanto più possibile la metodica SWATH in ambito sperimentale, in altri laboratori e ad opera di altri ricercatori FC.
Lavoro finanziato da FFC con i progetti FFC#1/2018 e FFC#5/2012, grazie anche al supporto adottivo di Delegazione FFC di Genova, Gruppo di Sostegno FFC di Savona Spotorno nonché di Danone S.p.A.
Label-free proteomics is a powerful tool for biological investigation. The SWATH protocol, relying on the Pan Human ion library, currently represents the state-of-the-art methodology for this kind of analysis. However, this tool is not suitable for proteomics research in cystic fibrosis, as it lacks assays for several proteins crucial for the CF biology, including CFTR. In this paper (1) researchers, supported by the FFC #1/2018 and #5/2012 grants, investigated the proteome of a very popular model for in vitro CF research, CFBE41o-, and used the corresponding data to improve the power of SWATH proteomics for CF investigation. Then, they used this improved tool to explore in-depth the proteome of primary bronchial epithelial (BE) cells deriving from four CF individuals compared with that of four corresponding non-CF controls. By means of advanced bioinformatics tools, they outlined the presence of a number of protein networks being significantly altered by CF. The analysis on patients’ BE cells identified 154 proteins dysregulated by the CF pathology (94 upregulated and 60 downregulated). Some known CFTR interactors are present among them, but this analysis also revealed the alteration of other proteins not previously known to be related to CF. The present work (1) outlines the power of SWATH label-free proteomics applied to CF research.
1) Braccia C, Tomati V, Caci E, Pedemonte N, Armirotti A. SWATH label-free proteomics for cystic fibrosis research. J Cyst Fibros. 2019 Jul;18(4):501-506. doi: 10.1016/j.jcf.2018.10.004. Epub 2018 Oct 19.