İsveç merkezli İnsan Protein Atlası (HPA) ekibi, insan dokularındaki proteinlerin daha ayrıntılı bir haritasını çıkaran yeni bir çalışmayı duyurdu. Nature dergisinde yayımlanan bu araştırma, 44 normal insan dokusu türünde protein ekspresyon profillerini, hücre tipi spesifik transkriptomik verilerle birleştirerek, proteinlerin dokuya özgü rollerini daha iyi anlamayı sağlıyor. Bu gelişme, kanser, nörodejeneratif hastalıklar ve diğer sağlık sorunlarının teşhis ve tedavisinde yeni fırsatlar sunuyor. Çalışma, özellikle antikor tabanlı görüntüleme ve uzamsal transkriptomik tekniklerini kullanarak, proteinlerin hücre ve doku düzeyindeki davranışlarını daha yüksek çözünürlükte ortaya koyuyor.
Çalışmanın Teknik Detayları
İnsan Protein Atlası, 2003 yılında başlatılan ve insan proteinlerini hücreler, dokular ve organlar düzeyinde haritalandırmayı amaçlayan bir programdır. Yeni çalışma, HPA’nın 25. sürümüne dayanıyor ve şu yenilikleri içeriyor:
- Dokuya Özgü Protein Haritalama: Araştırma, 15.302 genin (%76) protein ekspresyon verilerini, 44 normal insan dokusu türünde antikor tabanlı profil oluşturma ve immünohistokimya ile analiz etti. Bu, proteinlerin dokuya özgü ekspresyon seviyelerini ve uzamsal dağılımlarını detaylı bir şekilde gösteriyor.
- Uzamsal Transkriptomik Entegrasyonu: Çalışma, tek hücre RNA dizileme (scRNA-seq) ve uzamsal transkriptomik verilerini birleştirerek, proteinlerin hangi hücre tiplerinde aktif olduğunu ve doku içindeki kesin konumlarını belirledi. Örneğin, beyin korteksinde uzamsal transkriptomik, nöron ve glial hücrelerdeki protein ekspresyonunu tek hücre çözünürlüğünde haritalandırdı.
- Hücre Tipi Spesifik Analiz: HPA, ağ analiziyle desteklenen RNA-seq verilerini kullanarak, her dokudaki hücre tiplerine özgü gen ekspresyonunu tahmin etti. Bu, örneğin endotel hücreleri veya makrofajlar gibi çekirdek hücre tiplerinde spesifik proteinlerin tanımlanmasını sağladı.
- Açık Erişim Veritabanı: Tüm veriler, HPA’nın açık erişim platformunda (www.proteinatlas.org) (www.proteinatlas.org) mevcut ve XML, RDF, TSV ve JSON formatlarında indirilebilir. Bu, araştırmacıların protein ekspresyonunu doku, hücre tipi veya hastalık bağlamında keşfetmesine olanak tanıyor.
Baş araştırmacı Prof. Mathias Uhlén, “Bu çalışma, insan proteinlerinin dokuya özgü rollerini anlamada bir dönüm noktası. Uzamsal transkriptomik ve antikor tabanlı görüntülemenin birleşimi, proteinlerin hücre içindeki tam yerini ve işlevini ortaya koyuyor,” dedi.
Bulguların Önemi
Çalışma, proteinlerin dokuya özgü davranışlarını anlamada önemli ilerlemeler sağlıyor:
- Hastalık Araştırmaları: Proteinlerin doku ve hücre tipi spesifik ekspresyonu, hastalıkların kökenini anlamada kritik. Örneğin, kanser biyobelirteçleri veya Alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıklarda yanlış katlanan proteinler, bu atlas kullanılarak daha iyi tanımlanabilir.
- İlaç Geliştirme: Dokuya özgü protein profilleri, ilaç hedeflerinin belirlenmesinde ve yan etkilerin azaltılmasında yardımcı olabilir. HPA’nın Kanser Kaynağı, 17 kanser türünde protein ekspresyon verileri sunarak, hedefe yönelik tedavileri destekliyor.
- Kişiselleştirilmiş Tıp: Hücre tipi spesifik veriler, hastaların bireysel protein ekspresyon profillerine dayalı tedavilerin geliştirilmesine olanak tanıyor. Örneğin, Hastalık Kan Atlası, 59 hastalığa özgü kan profilleme verileriyle teşhis doğruluğunu artırabilir.
- Temel Bilim: Proteinlerin uzamsal ve işlevsel haritaları, insan biyolojisinin temel mekanizmalarını anlamada bir temel oluşturuyor. Örneğin, beyin bölgesinde, 13 ana bölgedeki protein ekspresyonu, sinirbilim araştırmalarını ilerletebilir.
Daha Geniş Bağlam
Bu çalışma, HPA’nın önceki sürümlerine ve diğer protein atlası projelerine dayanıyor. Örneğin, 2024’te HPA’nın 24. sürümü, Hastalık Kan Atlası’nı tanıtarak 59 hastalığa özgü protein verileri eklemişti. Ayrıca, Cambridge Üniversitesi’nin 202 4’te geliştirdiği protein atlası, proteinlerin hücre içindeki davranışlarını yapay zeka ile haritalandırarak, demans ve kanser gibi hastalıkların kökenlerini araştırmıştı. HPA’nın yeni çalışması, bu çabaları dokuya özgü ve uzamsal verilerle genişletiyor.
HPA, 25.000’den fazla antikor kullanarak 17.000’den fazla benzersiz proteini analiz eden kapsamlı bir kaynak. 2016’da GTEx veri setiyle entegrasyon, doku sınıflandırmasında bağımsız doğrulama sağlamıştı. Ayrıca, 2021’de yayımlanan tek hücre tipi haritası, 250.000’den fazla etkileşimli grafikle proteinlerin hücre tipi spesifikliğini ortaya koymuştu.
Zorluklar ve Gelecekteki Yönelimler
Çalışma, bazı zorluklarla karşı karşıya:
- Veri Karmaşıklığı: Protein ekspresyonunun büyük dinamik aralığı ve proteoform çeşitliliği (örneğin, alternatif ekleme veya post-translasyonel modifikasyonlar), veri analizini zorlaştırıyor. Araştırmacılar, bu sorunu çözmek için yapay zeka tabanlı araçlar kullanıyor.
- Kapsam Sınırlamaları: Mevcut veriler, 44 normal dokuyu kapsasa da, tüm hastalık durumlarını veya nadir dokuları içermiyor. Ekip, 2025’in ilk ve ikinci çeyreğinde daha fazla veri eklemeyi planlıyor.
- Klinik Entegrasyon: Atlasın klinik uygulamalara çevrilmesi, biyobelirteç doğrulama ve düzenleyici onaylar gibi adımları gerektiriyor.
Gelecekteki çalışmalar, daha fazla hastalık verisi eklemeyi, uzamsal transkriptomik çözünürlüğünü artırmayı ve yapay zeka ile protein-protein etkileşimlerini modellemeyi hedefliyor. Örneğin, proteinlerin 3D yapılarını haritalayan Yapı ve Etkileşim Kaynağı, ilaç tasarımı için yeni fırsatlar sunabilir.
Prof. Uhlén, “Hedefimiz, insan proteinomunun tam bir haritasını çıkarmak. 2025’te, özellikle nadir hastalıklar ve kanser türleri için daha fazla veriyle bu hedefe yaklaşacağız,” dedi.
Sonuç
İnsan Protein Atlası’nın yeni çalışması, dokuya özgü protein ekspresyonunu ve uzamsal dağılımlarını haritalandırarak, insan biyolojisi ve hastalık araştırmalarında çığır açıyor. Antikor tabanlı görüntüleme, uzamsal transkriptomik ve tek hücre verilerinin entegrasyonu, proteinlerin hücre ve doku düzeyindeki rollerini daha iyi anlamayı sağlıyor. Açık erişim platformu, dünya çapındaki araştırmacılara kanser, nörodejeneratif hastalıklar ve kişiselleştirilmiş tıp için yeni içgörüler sunuyor. HPA, biyomedikal bilimin geleceğini şekillendiren temel bir kaynak olarak konumunu güçlendiriyor.
Kaynak: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-12345-6
