Forskare vid Wageningen University har utvecklat en ny teknik som öppnar nya möjligheter för forskning om nya läkemedel och godare, hälsosammare mat. Den nya metoden kallas 'receptomics' och publicerades i den vetenskapliga tidskriften Sensors. Tekniken mäter svaret från många olika receptorproteiner på serier av extrakt eller rena substanser i en flödescell, och förutsäger reaktioner i människokroppen, vilket minskar behovet av testpaneler eller djurförsök. Den receptomiska tekniken kan också vara användbar för utveckling av personlig mat och medicinering.

Våra kroppar innehåller en mängd olika receptorer – proteiner som upptäcker ämnen och skickar signaler till cellen som de är kopplade till. Människor har tunga och nasala receptorer för att upptäcka aromer och smaker, till exempel, men också receptorer i tarmarna för att upptäcka hormoner, som säkerställer att tarmceller vidtar rätt åtgärder, som att ta upp eller smälta ett visst näringsämne från tarmen. Alla dessa receptorproteiner kodas av gener.

Mikroskopiskt små droppar

Wageningen-forskarna "tryckte ut" DNA för många receptorproteiner som små droppar på objektglas, bildar fläckar i ett rutmönster som täcker cirka en kvadratcentimeter. I varje DNA-droppe, de inkluderade också DNA som kodar för ett färgat signalprotein som visuellt kan rapportera receptorproteinets respons.

Celler odlas på objektglaset ovanpå DNA-nätet. De två typerna av DNA på varje plats absorberas i cellerna. Cellerna använder DNA för att göra receptorproteinet och det färgade signalproteinet. Detta skapar små grupper av celler med storleken på DNA-fläckarna. Varje grupp av celler producerar ett unikt receptorprotein och det färgade signalproteinet.

Glasskivan placeras sedan i en anordning som pumpar ett mycket tunt lager vätska över objektglaset. "Denna vätska kan vara ett extrakt av en medicinalväxt, eller från en vanlig tomat eller äpple, säger Maarten Jongsma, molekylärbiolog vid Wageningen University &Research och koordinator för forskningen. "Vissa receptorproteiner kommer att reagera på vätskan som rinner över cellerna. Tack vare det färgade signalproteinet, vi kan avgöra under ett mikroskop vilka receptorproteiner som svarar och vilka som inte gör det."

Efter varje mätning, cellerna "tvättas" genom att en tvättvätska pumpas över cellerna för att ta bort avtryckaren och återgå till det normala. Cellerna är sedan redo för en ny provexponering. På detta sätt kan serier av prover mätas.

Smart matematik

Det sista steget i att studera svaren från receptorprotein är användningen av smart och kraftfull statistik och mjukvara. Jongsma säger, "Dessa levande celler producerar ofta ett variabelt och komplext svar på ett extrakt som är summan av allt i extraktet, mängden DNA som uttrycks och värdcellens natur. Det var därför det till en början var svårt att dra slutsatser." Jongsmas forskargrupp, som inkluderar cellbiologer, molekylärbiologer, statistiker och mjukvaruingenjörer, utvecklat mjukvara som gör att de enkelt kan hitta denna nål i höstacken.

Med den receptomiska tekniken, forskarna har nu ett kraftfullt nytt verktyg som låter dem registrera svar på, säga, livsmedel eller medicinalväxter med en mängd olika receptorproteiner och förutsäga effekter hos människor.

Tekniken kan också erbjuda möjligheter att ge mer underbyggda personliga råd om kost och medicinering i framtiden. Jongsma:"Varje person har en något olika uppsättning receptorproteiner. Genom att bestämma vilka typer av receptorproteiner som finns på en patients DNA och koppla dem till resultaten från receptomikanalys, läkare kanske kan ge ännu mer anpassade råd i framtiden."