Am 15. November 2021 ist in der Zeitschrift Science Advances der Start des Human Proteoform Project verkündet worden. Das ehrgeizige Projekt, das vom Konsortium für Top-Down-Proteomik geleitet wird, zielt auf einen entscheidenden nächsten Schritt in der Krankheitsforschung ab. Dies bedeutet, neue Technologien zu entwickeln, um einen vollständigen Satz von Proteinformen auf der Grundlage der etwa 20.000 Gene im menschlichen Genom zu beschreiben.
Das Human Proteoform Project ist ein entscheidender Schritt zum Verständnis von menschlicher Gesundheit und Krankheit. Das Projekt basiert im Wesentlichen auf dem erfolgreichen Humangenomprojekt (HGP). Das HGP hatte dazu beigetragen, die Technologie voranzutreiben und die menschliche Referenzgenomsequenz zu erstellen.
Das Human Proteoform Project geht einen Schritt weiter. Es zielt darauf ab, die chemische Vielfalt der Genprodukte zu bestimmen und die Lücke zwischen Genotyp und Phänotyp zu schließen. Dabei verfolgt das Projekt eine zweigleisige Strategie:
- Fortführen der Analyse auf Proteoform-Ebene in medizinisch relevanten Systemen. Dadurch können wichtige Erkenntnisse über biomedizinische Ziele und Anwendungsfälle gewonnen werden.
- Investieren in die Entdeckung und Entwicklung von Proteoformen sowie in Technologien zur Charakterisierung. Diese Technologien helfen dabei, die Proteoform-Analyse in großem Maßstab auf Proben von nominell gesunden Spendern anzuwenden.
Zentrale Schwerpunkte des Human Proteoform Project
Das übergeordnete Ziel des Projekts besteht darin, die ca. 20.000 im menschlichen Genom kodierten Gene in einen vollständigen Satz exprimierter Proteoformen zu übersetzen. Dies wird unser Verständnis und den Nutzen von Proteinen beschleunigen und dazu beitragen, einen Referenzatlas aller Proteoformen zu erstellen.
Das Human Proteoform Project konzentriert sich nicht auf seltene Vorkommen, sondern auf die dominante funktionelle Proteoform-Population und die Erfassung ihrer Eigenschaften. Dadurch unterscheidet sich das Projekt von anderen Proteomik-Initiativen, da es nach allen Quellen der Proteinvariation sucht.
Die derzeitigen Möglichkeiten, Proteoformen in komplexen Systemen umfassend zu identifizieren, stoßen an ihre Grenzen. Neue Technologien werden bei diesem Projekt eine zentrale Rolle spielen. Der Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung neuer Ansätze und Paradigmen sowie der Weiterentwicklung bestehender Plattformen wie MS-basierter Technologien für die Proteoform-Analyse. Diese Technologien werden transformativ sein und dazu dienen, die molekulare Komplexität, die der menschlichen Biologie zugrunde liegt, aufzudecken.
Zudem werden die Forschungsergebnisse nach Stand der Technik von Anfang an digitalisiert und stehen somit für weitere und rasche Erkenntnisse via large-scale data processing uneingeschränkt zur Verfügung.
Technologie und Wissen im Wandel
Das Human Proteoform Project ist ein bahnbrechender Meilenstein in der Biologie des 21. Jahrhunderts. Die globale Initiative wird dazu beitragen, die Rolle von Proteinen bei allen Arten von Krankheiten, Alterung und Therapeutika aufzudecken und zu verstehen. Zu den zahlreichen Wechselwirkungen und Einflüssen des Projekts gehören die regenerative Medizin, die Multiplex-Antikörper-basierte Bildgebung, Zellatlanten und die Einzelmolekül-Proteinsequenzierung. Das Human Proteoform Project ist ein vielversprechendes Projekt, das unser Verständnis von menschlicher Gesundheit und Krankheit revolutionieren wird.