Исследователи из Сколковского института науки и технологий, Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Национального медицинского исследовательского центра акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В. И. Кулакова Министерства здравоохранения РФ синтезировали магнитные частицы, покрытые дубильной кислотой. Эти частиц способны с 60% эффективностью улавливать экзосомы – мембранные пузырьки, по химическому составу которых медики смогут выявлять онкологические заболевания на ранней стадии. Разработка, которую ведут сейчас российские ученые, позволит сделать процедуру выделения этих пузырьков из лабораторных образцов в несколько раз проще и быстрее.
Как объясняют ученые, клетки человеческого организма «общаются» между собой при помощи экзосом – мембранных пузырьков, которые выделяются в межклеточное пространство и несут в себе белки, жиры, нуклеиновые кислоты и другие молекулы. Так как содержимое экзосом полностью повторяет химический состав клетки, экзосомы можно использовать в качестве молекулярного маркера для диагностики различных заболеваний. Например, в случае появления онкологического заболевания, в составе экзосом определяются белки и РНК, свойственные раковым клеткам.
Несмотря на высокий потенциал, такой метод диагностики практически не имеет широкого распространения. Главной сложностью является то, что специалистам бывает очень сложно выделить мембранные пузырьки, размер которых не превышает размер вирусной клетки.
Для решения этой задачи российские ученые предложили подход, облегчающий «отлов» экзосом, например, из крови пациента. Для этого они использовали магнитные частицы, на поверхность которых нанесли слой из дубильной кислоты. Затем нанесли одно из веществ, специфически связывающихся с экзосомами, — полимеры поливинилпирролидон и полиаллиламиногидрохлорид или белок альбумин. Затем все полученные комплексы выдержали в растворе дубильной кислоты, которая совместно с предыдущими молекулами осела на поверхности микрочастиц. После этого, с помощью магнита, магнитные частицы с прикрепившимися к ним экзосомами, выделили из биологического образца.
Для того, чтобы измерить эффективность метода, ученые поместили магнитные частицы в раствор с заранее известным числом экзосом – оказалось, что эффективность связывания составила 50-60% (в зависимости от типа второй молекулы в оболочке – полимеры или белок альбумин). При этом эффективность образцов, покрытых только полимерами или альбумином и не содержащих дубильной кислоты, не превысила 34%.
По словам ученых, дубильная кислота выступает своеобразным «якорем» для экзосом, благодаря своей способности образовывать водородные связи с жирами и белками на поверхности пузырьков. Кроме того, благодаря использованию дубильной кислоты, пузырьки налипают не только к ней, но и к друг другу, что позволяет извлечь из раствора большее количество экзосом.
По словам руководителя проекта, доктора физико-математических наук, доцента лаборатории биофотоники Сколковского института науки и технологий Алексея Ященока, сейчас эффективность метода сопоставима с трудоемким, но широко распространенным методом эксклюзионной хроматографии. Однако продолжительность исследования с использованием магнитных частиц, покрытых дубильной кислотой, составит всего 2-2,5 часа против 4 часов, которые требуются для диагностики с помощью хроматографии.
Сейчас ученые намерены улучшить поверхностную структуру полученных магнитных микрочастиц, чтобы повысить их эффективность.
Исследование было поддержано грантом Президентской программы Российского научного фонда. Результаты научной работы опубликованы в научном журнале Journal of Materials Chemistry B.
Источник: Inscience.news
распечатать статью