1H-NMR glycoprotein analysis: An Advanced approach for inflammatory diseases diagnosis

Abstract

La inflamació és una resposta biològica complexa d'un organisme davant d'estímuls de diversa etiologia. Durant la resposta inflamatòria es produeix una variació en les concentracions de certes proteïnes presents en plasma anomenades “proteïnes de fase aguda”. La majoria d'aquestes proteïnes són proteïnes glicadas. El procés de glicosilació de proteïnes augmenta en resposta a citocines proinflamatòries i es caracteritza per la unió d'un o diversos monosacàrids (com són GlcNAc, GalNAC i Neu5Ac, entre d'altres) a la cadena d'aminoàcids de la proteïna. Actualment hi ha un interès creixent en el descobriment de nous biomarcadors capaços d'avaluar el grau d'inflamació sistèmica degut, en part, a la gran variabilitat intraindividual que presenten els marcadors actualment utilitzats en clínica, com és la PCR. Durant els últims anys la tecnologia d'alt rendiment RMN s'ha convertit en una eina cada vegada més utilitzada en la pràctica clínica a causa dels seus grans avantatges. Un exemple d'això són els tests avançats de lipoproteïnes (ex. Liposcale a Biosfer Teslab o Lipoprofile en Labcorp). En aquesta tesi presentem un mètode de quantificació de glicoproteïnes basat en RMN amb la finalitat de determinar el seu interès clínic. A diferència d'altres mètodes de RMN descrits en la literatura que quantifiquen GlycA i GlycB, corresponents a la concentració dels grups acetil dels residus GlcNAc, GalNac i Neu5AC, nosaltres vam presentar nous paràmetres no descrits anteriorment com són GlycF i les ràtios H / W de GlycA i GlycB, que han demostrat estar fortament associats al grau d'inflamació. Els resultats obtinguts en els estudis presentats en aquesta tesi són prometedors des del punt de vista clínic i metodològic. El perfilat de glicoproteïnes a través de 1H-NMR llança un nou paradigma encoratjador per a la seva futura incorporació al diagnòstic clínic.

La inflamación es una respuesta biológica compleja de un organismo frente a estímulos de diversa etiología. Durante la respuesta inflamatoria se produce una variación en las concentraciones de ciertas proteínas presentes en plasma llamadas proteínas de fase aguda. La mayoría de estas proteínas son proteínas glicadas. El proceso de glicosilación de proteínas aumenta en respuesta a citoquinas proinflamatorias y se caracteriza por la unión de uno o varios monosacáricos (como son GlcNAc, GalNAC y Neu5Ac, entre otros) a la cadena de aminoácidos de la proteína. Actualmente existe un creciente interés en el descubrimiento de nuevos biomarcadores capaces de evaluar el grado de inflamación sistémica debido en parte a la gran variabilidad intraindividual que presentan los marcadores actualmente utilizados en clínica como es la PCR. Durante los últimos años la tecnología de alto rendimiento RMN se ha convertido en una herramienta cada vez más utilizada en la práctica clínica debido a sus grandes ventajas. Un ejemplo de ello son los test avanzados de lipoproteínas (ej. Liposcale en Biosfer Teslab o Lipoprofile en Labcorp). En esta tesis presentamos un método de cuantificación de glicoproteínas basado en RMN con el fin de determinar su interés clínico. A diferencia de otros métodos de RMN descritos en la literatura que cuantifican GlycA y GlycB, correspondientes a la concentración de los grupos acetilo de los residuos GlcNAc, GalNac y Neu5AC, nosotros presentamos nuevos parámetros no descritos anteriormente como son GlycF y los ratios H/W de GlycA y GlycB, que han demostrado estar fuertemente asociados al grado de inflamación. Los resultados obtenidos en los estudios presentados en esta tesis son prometedores desde el punto de vista clínico y metodológico. El perfilado de glicoproteínas a través de 1H-NMR, lanza un nuevo paradigma alentador para su futura incorporación en el diagnostico clínico

Inflammation is a complex biological response of an organism to a stimulus of diverse aetiology. During the inflammatory response there is a variation in the concentrations of certain proteins present in plasma called acute phase proteins. Most of these proteins are glycated proteins. The process of protein glycation increases in response to pro-inflammatory cytokines and is characterized by the binding of one or more monosaccharides (such as GlcNAc, GalNAC and Neu5Ac, among others) to the amino acid chain of the protein. Currently there is a growing interest in the discovery of new biomarkers capable of evaluating the degree of systemic inflammation due in part to the great intra-individual variability that present the markers currently used in clinical such as CRP. In recent years, high-performance NMR technology has become an increasingly used tool in clinical practice due to its great advantages. An example of this are the advanced lipoprotein tests (e.g. Liposcale in Biosfer Teslab or Lipoprofile in Labcorp). In this thesis we present a method of quantification of glycoproteins based on NMR in order to determine their clinical interest. Unlike other NMR methods described in the literature that quantify GlycA and GlycB, corresponding to the concentration of the acetyl groups of GlcNAc, GalNac and Neu5AC residues, we present new parameters not previously described such as GlycF and the H/W ratios of GlycA and GlycB, which have been shown to be strongly associated with the degree of inflammation. The results obtained in the studies presented in this thesis are promising from a clinical and methodological point of view. The profiling of glycoproteins through 1H-NMR, launches an encouraging new paradigm for its future incorporation in clinical diagnosis.