Secretomics
સિક્રેટોમિક્સ એ પ્રોટિઓમિક્સનો એક પ્રકાર છે જેમાં સિક્રેટોમનું વિશ્લેષણ સામેલ છે-કોષ, પેશીઓ અથવા જીવતંત્રના તમામ સ્ત્રાવ પ્રોટીન. સિક્રેટેડ પ્રોટીન વિવિધ શારીરિક પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ છે, જેમાં સેલ સિગ્નલિંગ અને મેટ્રિક્સ રિમોડેલિંગનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ તે જીવલેણ કોષોના આક્રમણ અને મેટાસ્ટેસિસ માટે પણ અભિન્ન છે. આમ સિક્રેટોમિક્સ કેન્સર માટે બાયોમાર્કર્સની શોધ અને પેથોજેનેસિસના મોલેક્યુલર આધારને સમજવામાં ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ રહ્યું છે. સિક્રેટોમ (એક્સ્ટ્રાસેલ્યુલર મેટ્રિક્સ) ના અદ્રાવ્ય અપૂર્ણાંકના વિશ્લેષણને મેટ્રીસોમિક્સ કહેવામાં આવે છે. સિક્રેટોમનો ઇતિહાસ 2000માં ત્જાલ્સ્મા એટ અલ. યુબેક્ટેરિયમ બી. સબટિલિસના તેમના અભ્યાસમાં 'સિક્રેટમ' શબ્દનો ઉપયોગ કર્યો હતો. તેઓએ સિક્રેટોમને બેક્ટેરિયાના તમામ સ્ત્રાવિત પ્રોટીન અને સ્ત્રાવિત મશીનરી તરીકે વ્યાખ્યાયિત કર્યા. બી. સબટિલિસમાં પ્રોટીન સિક્વન્સના ડેટાબેઝ અને ક્લેવેજ સાઇટ્સ અને સ્ત્રાવિત પ્રોટીનની લાક્ષણિકતા ધરાવતા એમિનો-ટર્મિનલ સિગ્નલ પેપ્ટાઇડ્સ પર ધ્યાન આપતા અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરીને તેઓ આગાહી કરવામાં સક્ષમ હતા કે કોષ દ્વારા પ્રોટીઓમનો કેટલો ભાગ સ્ત્રાવ થાય છે. 2001માં આ જ પ્રયોગશાળાએ સિક્રેટોમિક્સનું ધોરણ નક્કી કર્યું હતું-એમિનો એસિડ ક્રમ પર આધારિત આગાહીઓ સિક્રેટોમને વ્યાખ્યાયિત કરવા માટે પૂરતી નથી. તેમણે બી. સબટિલિસ દ્વારા સ્ત્રાવ થતા 82 પ્રોટીનને ઓળખવા માટે દ્વિ-પરિમાણીય જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ અને માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રીનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જેમાંથી માત્ર 48ની આગાહી તેમના અગાઉના પેપરની જીનોમ-આધારિત પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવી હતી. આ અનુમાનિત તારણોની પ્રોટીન ચકાસણીની જરૂરિયાત દર્શાવે છે. જેમ જેમ સ્ત્રાવ માર્ગોની જટિલ પ્રકૃતિ જાહેર થઈ-એટલે કે સ્ત્રાવના ઘણા બિન-શાસ્ત્રીય માર્ગો છે અને ઘણા બિન-સ્ત્રાવ પ્રોટીન છે જે શાસ્ત્રીય સ્ત્રાવ માર્ગનો એક ભાગ છે-સ્ત્રાવની વધુ ઊંડાણપૂર્વકની વ્યાખ્યા જરૂરી બની. 2010 માં, અગ્રવાલ એટ અલ. સિક્રેટોમને "માળખાકીય અને નિયંત્રિત સિક્રેટરી ઓર્ગેનેલ્સને સંડોવતા જાણીતા અને અજ્ઞાત સિક્રેટરી મિકેનિઝમ્સ દ્વારા કોઈપણ સમયે અને પરિસ્થિતિઓમાં કોષ, પેશીઓ, અંગ અથવા જીવતંત્ર દ્વારા બાહ્યકોષીય અવકાશમાં સ્ત્રાવ પ્રોટીનનું વૈશ્વિક જૂથ" તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવાનું સૂચન કર્યું હતું. સ્રાવી વિશ્લેષણના પડકારો અશુદ્ધિઓ સંવર્ધનમાં, કોષો અશુદ્ધિઓથી ઘેરાયેલા હોય છે. સેલ કલ્ચર મીડિયા અને સેલ્યુલર કાટમાળમાંથી બોવાઇન સીરમ વિશ્લેષણ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સ્ત્રાવ પ્રોટીનના સંગ્રહને દૂષિત કરી શકે છે. બોવાઇન અશુદ્ધિઓ એક ચોક્કસ પડકાર રજૂ કરે છે કારણ કે ઘણા બોવાઇન એક્સ્ટ્રાસેલ્યુલર પ્રોટીનના પ્રોટીન સિક્વન્સ, જેમ કે ફાઇબ્રોનેક્ટિન અને ફાઇબ્યુલિન-1, માનવ પ્રોટીન સિક્વન્સ જેવા જ છે. આ અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે, કોષોને એસ. એફ. એમ. માં સેવન કરતા પહેલા અને સ્ત્રાવિત પ્રોટીન એકત્રિત કરતા પહેલા પી. બી. એસ. અથવા સીરમ-મુક્ત માધ્યમ (એસ. એફ. એમ.) થી ધોઈ શકાય છે. કોષો ફાટી ન જાય, અંતઃકોશિકીય પ્રોટીન મુક્ત ન થાય તેની કાળજી લેવી જોઈએ. વધુમાં, સેવનનો સમય અને પરિસ્થિતિઓને અનુકૂળ બનાવવી આવશ્યક છે જેથી એસ. એફ. એમ. માં પોષક તત્ત્વોના અભાવને કારણે પ્રેરિત થઈ શકે તેવી ચયાપચયની તાણ સિક્રેટોમિક વિશ્લેષણને અસર ન કરે. ઓછી સાંદ્રતા કેટલાક પ્રોટીન ઓછી વિપુલતામાં સ્ત્રાવ થાય છે અને પછી કોષ સંવર્ધન માધ્યમ અથવા શરીરના પ્રવાહીમાં વધુ પાતળું થાય છે, જેનાથી આ પ્રોટીનને શોધવું અને તેનું વિશ્લેષણ કરવું મુશ્કેલ બને છે. ટી. સી. એ. વરસાદ જેવી એકાગ્રતા પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે તેમજ એન્ટિબોડી માઇક્રોએરે જેવી અત્યંત સંવેદનશીલ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે જે પ્રોટીનના એક પણ અણુને શોધી શકે છે. ઇન વિટ્રો અભ્યાસોની સુસંગતતા ઘણા સિક્રેટોમિક અભ્યાસો સેલ કલ્ચર પદ્ધતિઓ સાથે ઇન વિટ્રોમાં હાથ ધરવામાં આવે છે, પરંતુ તે સ્પષ્ટ નથી કે તે જ પ્રોટીન વિવોમાં સ્ત્રાવ થાય છે કે કેમ. વધુને વધુ અભ્યાસો, ખાસ કરીને કેન્સર સિક્રેટોમને જોતા લોકો, ઈન વિટ્રોમાં મેળવેલા પરિણામોની સુસંગતતાની પુષ્ટિ કરવા માટે ઈન વિવો પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે, સિક્રેટોમિક વિશ્લેષણ કરવા માટે ગાંઠની બાજુમાં નિકટવર્તી જૈવિક પ્રવાહી એકત્રિત કરી શકાય છે. પદ્ધતિઓ જીનોમ-વ્યાપી આગાહી ઘણા સ્ત્રાવિત પ્રોટીનમાં એન-ટર્મિનલ પેપ્ટાઇડ ક્રમ હોય છે જે અનુવાદિત પ્રોટીનને એન્ડોપ્લાઝ્મિક રેટિક્યુલમમાં જવા માટે સંકેત આપે છે જ્યાં પ્રક્રિયા થાય છે જે આખરે સ્ત્રાવ તરફ દોરી જશે. આ સિગ્નલ પેપ્ટાઇડ્સની હાજરીનો ઉપયોગ કોષના સ્ત્રાવની આગાહી કરવા માટે થઈ શકે છે. કેટલાક સ્રાવી પ્રોટીનમાં ક્લાસિકલ સિગ્નલ પેપ્ટાઇડ સિક્વન્સ હોતા નથી. આને 'લીડરલેસ સિક્રેટરી પ્રોટીન' (એલએસપી) કહેવામાં આવે છે. જીનોમ-વ્યાપી આગાહી પદ્ધતિઓમાં વિવિધ સમસ્યાઓ હોય છે. ખોટા હકારાત્મક અને ખોટા નકારાત્મક થવાની સંભાવના વધારે છે. વધુમાં, જનીન અભિવ્યક્તિ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓથી ભારે પ્રભાવિત થાય છે, જેનો અર્થ થાય છે કે જીનોમ અથવા સી. ડી. એન. એ. લાઈબ્રેરીમાંથી આગાહી કરાયેલ સિક્રેટોમ સાચા સિક્રેટોમ સાથે સંપૂર્ણપણે મેળ ખાતી નથી. કોઈપણ અનુમાનિત સ્ત્રાવિત પ્રોટીનને માન્ય કરવા માટે પ્રોટીઓમિક અભિગમો જરૂરી છે. ક્યુરેશન અને કોમ્પ્યુટેશનલ આગાહી બંનેના આધારે કેટલાક જીનોમ-વાઇડ સિક્રેટમ ડેટાબેઝ અથવા નોલેજબેઝ ઉપલબ્ધ છે. આ ડેટાબેઝમાં ફંગલ સિક્રેટોમ ડેટાબેઝ (એફએસડી), ફંગલ સિક્રેટોમ નોલેજબેઝ (ફનસેકકેબી) અને લેક્ટિક એસિડ બેક્ટેરિયલ સિક્રેટોમ ડેટાબેઝનો સમાવેશ થાય છે. માનવ અને પ્રાણી પ્રોટીન ઉપકોષીય સ્થાન ડેટાબેઝ (મેટાસેકકેબી) અને પ્રોટિસ્ટ ઉપકોષીય પ્રોટીઓમ ડેટાબેઝ (પ્રોટસેકકેબી) પણ તાજેતરમાં બહાર પાડવામાં આવ્યા છે. કોમ્પ્યુટેશનલ આગાહીમાં કેટલીક અચોક્કસતાઓ હોવા છતાં, આ ડેટાબેઝ પ્રોટીન સબસેલ્યુલર સ્થાનોને વધુ લાક્ષણિકતા આપવા માટે ઉપયોગી સંસાધનો પૂરા પાડે છે. પ્રોટીઓમિક અભિગમો માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી વિશ્લેષણ સિક્રેટોમિક્સનું અભિન્ન અંગ છે. સ્ત્રાવિત પ્રોટીન ધરાવતા સીરમ અથવા સુપરનેટન્ટને પ્રોટીઝ સાથે પચાવવામાં આવે છે અને પ્રોટીનને 2ડી જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ અથવા ક્રોમેટોગ્રાફિક પદ્ધતિઓ દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે. દરેક વ્યક્તિગત પ્રોટીનનું પછી માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી દ્વારા વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે અને પેદા થયેલ પેપ્ટાઇડ-માસ ફિંગરપ્રિન્ટને પ્રોટીનને ઓળખવા માટે ડેટાબેઝ દ્વારા ચલાવી શકાય છે. સેલ કલ્ચર (એસ. આઈ. એલ. એ. સી.) માં એમિનો એસિડ દ્વારા સ્થિર આઇસોટોપ લેબલિંગ સિક્રેટોમિક્સમાં એક મહત્વપૂર્ણ પદ્ધતિ તરીકે ઉભરી આવ્યું છે-તે સેલ કલ્ચરમાં સ્ત્રાવ પ્રોટીન અને બોવાઇન સીરમ અશુદ્ધિઓ વચ્ચે તફાવત કરવામાં મદદ કરે છે. સામાન્ય માધ્યમમાં ઉગાડવામાં આવતા કોષોમાંથી સુપરનેટન્ટ અને સ્થિર-આઇસોટોપ લેબલવાળા એમિનો એસિડ સાથે મધ્યમમાં ઉગાડવામાં આવતા કોષોને 1:1 ગુણોત્તરમાં મિશ્રિત કરવામાં આવે છે અને માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી દ્વારા તેનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. સીરમમાં પ્રોટીન અશુદ્ધિઓ માત્ર એક ટોચ બતાવશે કારણ કે તેમની પાસે લેબલ કરેલ સમકક્ષ નથી. ઉદાહરણ તરીકે, માનવ કોન્ડ્રોસાઇટ્સ દ્વારા સંવર્ધનમાં સ્ત્રાવ થતા પ્રોટીન અને સીરમ અશુદ્ધિઓ વચ્ચે તફાવત કરવા માટે એસ. આઈ. એલ. એ. સી. પદ્ધતિનો સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. એન્ટિબોડી માઇક્રોએરે એ પ્રોટીનની તપાસ માટે અત્યંત સંવેદનશીલ અને ઉચ્ચ-થ્રુપુટ પદ્ધતિ છે જે તાજેતરમાં સિક્રેટોમિક વિશ્લેષણનો ભાગ બની છે. એન્ટિબોડીઝ, અથવા અન્ય પ્રકારના બાઈન્ડર પરમાણુને નક્કર આધાર પર નિશ્ચિત કરવામાં આવે છે અને ફ્લોરોસન્ટ લેબલવાળા પ્રોટીન મિશ્રણને ઉમેરવામાં આવે છે. સિગ્નલની તીવ્રતાનો ઉપયોગ પ્રોટીનને ઓળખવા માટે થાય છે. એન્ટિબોડી માઇક્રોએરે અત્યંત બહુમુખી છે-તેનો ઉપયોગ મિશ્રણમાં પ્રોટીનની માત્રા, વિવિધ પ્રોટીન આઇસોફોર્મ્સ, પોસ્ટટ્રાન્સલેશનલ ફેરફારો અને પ્રોટીનની બાયોકેમિકલ પ્રવૃત્તિનું વિશ્લેષણ કરવા માટે થઈ શકે છે. વધુમાં, આ માઇક્રોએરે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે-તેઓ પ્રોટીનના એક અણુને શોધી શકે છે. એન્ટિબોડી માઇક્રોએરેઝનો ઉપયોગ હાલમાં મોટાભાગે માનવ પ્લાઝ્મા નમૂનાઓનું વિશ્લેષણ કરવા માટે કરવામાં આવે છે પરંતુ તેનો ઉપયોગ સંવર્ધિત કોષો અને શરીરના પ્રવાહી સિક્રેટોમિક્સ માટે પણ થઈ શકે છે, જે એક સમયે ઘણા પ્રોટીનની હાજરી શોધવાની સરળ રીત રજૂ કરે છે. અસરો અને મહત્વ કેન્સર બાયોમાર્કર્સની શોધ સામાન્ય શારીરિક પ્રક્રિયાઓમાં મહત્વપૂર્ણ હોવા ઉપરાંત, સ્ત્રાવિત પ્રોટીન કોષ વૃદ્ધિ, સ્થળાંતર, આક્રમણ અને એન્જીયોજેનેસિસ દ્વારા ટ્યુમરિજેનેસિસમાં પણ અભિન્ન ભૂમિકા ભજવે છે, જે સિક્રેટોમિક્સને કેન્સર બાયોમાર્કર્સની શોધ માટે એક ઉત્તમ પદ્ધતિ બનાવે છે. બાયોમાર્કર્સને ઓળખવા માટે શરીરના પ્રવાહી અથવા સંપૂર્ણ સીરમ પ્રોટીઓમિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવો અત્યંત મુશ્કેલ હોઈ શકે છે-શરીરના પ્રવાહી જટિલ અને અત્યંત પરિવર્તનશીલ હોય છે. કેન્સર કોષ રેખાઓ અથવા રોગગ્રસ્ત પેશીઓનું ગુપ્ત વિશ્લેષણ બાયોમાર્કર શોધ માટે એક સરળ અને વધુ ચોક્કસ વિકલ્પ રજૂ કરે છે. કેન્સર સિક્રેટોમિક્સ માટેના બે મુખ્ય જૈવિક સ્રોતો કેન્સર સેલ લાઇન સુપરનેટન્ટ્સ અને નિકટવર્તી જૈવિક પ્રવાહી છે, જે ગાંઠના સંપર્કમાં રહેલા પ્રવાહી છે. કેન્સર સેલ લાઇન સુપરનેટન્ટ એ સ્ત્રાવિત પ્રોટીનનો આકર્ષક સ્રોત છે. ત્યાં ઘણી પ્રમાણિત કોષ રેખાઓ ઉપલબ્ધ છે અને નિકટવર્તી શરીર પ્રવાહી કરતાં સુપરનેટન્ટનું વિશ્લેષણ કરવું ખૂબ સરળ છે. પરંતુ તે અસ્પષ્ટ છે કે શું સેલ લાઇન સિક્રેટોમ તેના ચોક્કસ માઇક્રોએન્વાયરમેન્ટમાં વાસ્તવિક ગાંઠની સારી રજૂઆત છે અને પ્રમાણિત કોષ રેખા વાસ્તવિક ગાંઠની વિજાતીયતાનું ઉદાહરણ નથી. નિકટવર્તી પ્રવાહીનું વિશ્લેષણ માનવ ગાંઠના સ્રાવનો વધુ સારો ખ્યાલ આપી શકે છે, પરંતુ આ પદ્ધતિમાં તેની ખામીઓ પણ છે. નિકટવર્તી પ્રવાહી એકત્રિત કરવાની પ્રક્રિયાઓ હજુ પણ પ્રમાણિત કરવાની જરૂર છે અને બિન-ઘાતક નિયંત્રણો જરૂરી છે. વધુમાં, દર્દીઓ વચ્ચેના પર્યાવરણીય અને આનુવંશિક તફાવતો વિશ્લેષણને જટિલ બનાવી શકે છે. ગુપ્ત વિશ્લેષણમાં ફેફસાનું કેન્સર, યકૃતનું કેન્સર, સ્વાદુપિંડનું કેન્સર, કોલોરેક્ટલ કેન્સર, પ્રોસ્ટેટ કેન્સર અને સ્તન કેન્સર સહિત ઘણા પ્રકારના કેન્સરમાં સંભવિત નવા બાયોમાર્કર મળી આવ્યા છે. પ્રોસ્ટેટ-વિશિષ્ટ એન્ટિજેન (પીએસએ), પ્રોસ્ટેટ કેન્સર માટે વર્તમાન પ્રમાણભૂત બાયોમાર્કર, નિદાનની ઓછી વિશિષ્ટતા ધરાવે છે-પીએસએનું સ્તર હંમેશા આક્રમક અને બિન-આક્રમક કેન્સર વચ્ચે ભેદભાવ કરી શકતું નથી-અને તેથી વધુ સારા બાયોમાર્કરની ખૂબ જરૂર છે. પ્રોસ્ટેટ કોષ રેખાઓના સિક્રેટોમિક વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને, એક અભ્યાસ તંદુરસ્ત નિયંત્રણ કરતાં કેન્સરના દર્દીઓના સીરમમાં ઉચ્ચ સ્તરમાં જોવા મળતા બહુવિધ પ્રોટીનને શોધવામાં સક્ષમ હતો. સ્તન કેન્સરની તપાસ માટે બાયોમાર્કર્સની પણ ખૂબ જરૂર છે-હાલમાં બાયોમાર્કર્સ માત્ર કેન્સરના પછીના તબક્કાઓની દેખરેખ માટે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. સ્તન કેન્સર કોષ રેખાઓના ગુપ્ત વિશ્લેષણથી એ. એલ. સી. એ. એમ. પ્રોટીનની આશાસ્પદ નિદાન ક્ષમતા સાથે નવા બાયોમાર્કર તરીકે શોધ થઈ. સહાયક પ્રજનન તકનીકો માનવ ગર્ભ સ્ત્રાવના વિશ્લેષણથી ગર્ભની સદ્ધરતા નક્કી કરવા માટે બિન-આક્રમક પદ્ધતિ શોધવામાં મદદરૂપ થઈ શકે છે. આઈ. વી. એફ. માં, ઉચ્ચ પ્રત્યારોપણ ક્ષમતા ધરાવતા ભ્રૂણને શોધવાના પ્રયાસમાં આકારશાસ્ત્રીય માપદંડ પર તેનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવે છે. મૂલ્યાંકનની વધુ માત્રાત્મક પદ્ધતિ શોધવાથી આઈવીએફમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ગર્ભની સંખ્યાને ઘટાડવામાં મદદ મળી શકે છે, જેનાથી ઉચ્ચ ક્રમની ગર્ભાવસ્થામાં ઘટાડો થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, એક અભ્યાસ ઘણા બ્લાસ્ટોસિસ્ટ્સ માટે ગુપ્ત ફિંગરપ્રિન્ટ્સ વિકસાવવામાં સક્ષમ હતો અને 9 પ્રોટીન શોધી કાઢ્યા હતા જે સામાન્ય અને અસામાન્ય સંખ્યામાં રંગસૂત્રો સાથે બ્લાસ્ટોસિસ્ટ્સ વચ્ચે તફાવત કરી શકે છે. આ પ્રકારનું વિશ્લેષણ પૂર્વ પ્રત્યારોપણ આનુવંશિક તપાસ (પી. જી. એસ.) ને બદલવામાં મદદ કરી શકે છે, જેમાં ગર્ભના કોષોની બાયોપ્સી સામેલ હોય છે અને તે વિકાસ માટે હાનિકારક હોઈ શકે છે. સંદર્ભો પ્રોટિઓમિક્સ સ્રાવ