 |
Ученые ПНИПУ разработали новый метод поиска биомаркеров нейродегенеративных заболеваний
Нейродегенеративные заболевания развиваются незаметно: клетки гибнут до симптомов. Традиционная диагностика не видит ранние изменения. Ученые Пермского Политеха нашли способ определять D-аминокислоты в минимальных количествах в разных отделах мозга. Это путь к ранней диагностике Альцгеймера и Паркинсона.
Статья опубликована в сборнике материалов конференции «Теория и практика хроматографии. Подготовка кадров».
Нейродегенеративные заболевания — одни из самых сложных и малоизученных: первые заметные симптомы появляются, когда нервные клетки уже необратимо повреждены. Существующие способы их диагностики эффективны только на поздних стадиях, поэтому ученые по всему миру продолжают искать новые методы, позволяющие выявлять опасность тогда, когда разрушение мозга еще можно остановить.
Сегодня исследователи сосредоточены на изучении биомаркеров — молекул, которые начинают меняться или накапливаться в тканях задолго до появления первых симптомов. Если научиться вовремя обнаруживать их, появится шанс диагностировать болезнь на самой ранней стадии.
В качестве таких индикаторов рассматривают аминокислоты — серин и аспарагиновую кислоту. У каждой из них есть две версии: обычная L-форма и ее зеркальное отражение D-форма. В здоровом организме преобладают L- аминокислоты, а D-форма синтезируется или поступает с пищей лишь в небольших количествах. Однако при развитии патологии равновесие нарушается, и содержание зеркальных молекул может заметно увеличиться, а значит, в некоторых случаях они могут служить индикатором болезни.
Проблема в том, что даже при патологии D-аминокислот в мозге чрезвычайно мало по сравнению с другими молекулами. Отследить их рост и не спутать с остальными соединениями — крайне сложно.
Чтобы найти нужные вещества среди многих других, ученые используют специальные приборы — жидкостные хроматографы. В них разные молекулы начинают двигаться с разной скоростью, тем самым отделяясь друг от друга. Однако в организме человека есть тысячи соединений (жиры, соли, пептиды), что сильно усложняет измерения и делает их неэффективными. Однако известные на сегодня подходы либо слишком дороги для широкого применения, либо недостаточно точны при работе с реальными тканями мозга.
Ученые Пермского Политеха разработали новый метод, который лишен этих недостатков. Он не требует применения дорогих реактивов и при этом позволяет определить количество D-аминокислот даже при минимальных концентрациях. Это поможет лучше понять механизмы, лежащие в основе нейродегенеративных заболеваний, и приблизит создание новых способов их лечения.
Новый метод основан на сочетании двух подходов. Поскольку хроматография хорошо работает с искусственными смесями, но теряет эффективность при анализе сложных биологических образцов, исследователи в дополнение к ней предложили использовать масс-спектрометр. Это прибор, который идентифицирует молекулы по их массе и отсеивает посторонние соединения. Такое сочетание позволяет выделить целевые вещества даже в пробе, содержащей сотни или тысячи разных компонентов.
Чтобы убедиться, что предложенный подход работает эффективно, ученые взяли посмертные образцы тканей мозга человека из трех участков, которые, согласно известным данным, поражаются при нейродегенеративных заболеваниях в первую очередь: левой и правой лобных долей, а также левой височной доли.
Материалы измельчили до однородной массы, из которой выделили жидкую часть, где находились серин и аспарагиновая кислота. Смесь также обработали дансилхлоридом — веществом, которое «подсвечивает» аминокислоты, делая их более видимыми для приборов.
— Подготовленный материал пропускали через хроматограф, где молекулы движутся с разной скоростью. Однако с его помощью полного разделения сложного биологического образца добиться не удалось, поэтому жидкую смесь дополнительно направили в масс-спектрометр. Прибор заранее настроили на поиск молекул с определенной массой, которая уже известна для D-форм. В результате все посторонние вещества игнорировались, а мы смогли зафиксировать наличие целевых соединений и рассчитать их количество, — пояснил Леонид Аснин, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат химических наук.
Результаты показали, что во всех исследованных зонах мозга количество D-серина было в разы ниже, чем L-серина. Это нормальная физиологическая картина, но самое важное, что метод позволил зафиксировать даже малые концентрации. При этом показатели участков отличались: в левой височной доле содержание D-формы составило 5.6 мкг/г, тогда как в лобных долях его было от 6.9 до 9.3 мкг/г. Это значит, что для диагностики заболеваний нам важно знать не только общее количество молекул, но и где именно они находятся. В дальнейшем метод поможет изучать, как развиваются патологические процессы в тех или иных зонах мозга.
— Хотя исследования по анализу биомаркеров в мире уже проводят, в них обычно используют сложные и трудоемкие методики, связанные с применением дорогих реактивов. Мы же взяли стандартные реагенты и распространенный в лабораторной практике прибор. Благодаря этому новый метод будет более доступен для внедрения и может быть воспроизведен другими исследователями без специальных уникальных установок, — объясняет Валерий Литвинов, старший научный сотрудник кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат медицинских наук
Исследование пермских ученых ориентировано прежде всего на работу с посмертными образцами и необходимо для дальнейшего изучения молекулярных механизмов, лежащих в основе нейродегенеративных заболеваний. Если накопить данные о том, как меняется содержание D-аминокислот при разных патологиях, по ним можно будет выявлять их на ранних стадиях.
Контактное лицо: Ворошнина Александра АНДРЕЕВНА (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 23:01, 18.09.2026
Количество просмотров: 58
Страна: Россия
|
|
