Коллектив учёных МГУ разработал перспективный метод диагностики состояния дыхательных путей. Метод основан на анализе выдыхаемого воздуха. Его можно использовать, чтобы следить за состоянием здоровья космонавтов во время и после полёта. Последние результаты работы опубликованы в Expert Review of Proteomics.
Учёные исследовали белки, содержащиеся в конденсате выдыхаемого воздуха (КВВ) космонавтов до и после полёта. Показано, что белковый состав после полёта значительно отличается от предполетного. В результате длительного полёта и посадки в выдыхаемом воздухе появились новые белки, свидетельствующие о повреждениях внутри организма космонавта.
Конденсат выдыхаемого воздуха — это проба, которую получают из выдыхаемого пациентом воздуха при его охлаждении. В нем содержатся разные биологические вещества, такие как белки, липиды и нуклеотиды, по которым можно судить о патологических процессах в организме пациента. При этом сбор КВВ — неинвазивный метод, он не требует проведения сложных процедур и применим даже к пациентам в очень тяжёлом состоянии.
Основная проблема анализа КВВ в качестве способа диагностики — это очень низкое содержание макромолекул в выдыхаемом воздухе. Задачу осложняет также их большая вариабельность и то, что молекулы обычно попадают в выдыхаемый воздух только частично. Эти проблемы попытались решить исследователи из Международного биотехнологического центра МГУ при изучении КВВ космонавтов.
Учёные разработали метод диагностики состояния космонавтов на основе изучения белков, содержащихся в КВВ. Выдыхаемый космонавтами воздух собирали в охлаждаемые ёмкости, получая конденсат, а потом с помощью лиофилизации (осторожного высушивания) выделяли из него белки. Именно такой метод позволяет делать это эффективнее всего. Пробы брали у космонавтов до и после продолжительных орбитальных полётов на Международную космическую станцию, в ходе предполётной подготовки, в момент посадки спускаемых аппаратов и спустя семеро суток после посадки. Выделенные белки сначала гидролизовали — то есть расщепляли на отдельные части — с помощью фермента трипсина. После этого их изучали методом масс-спектрометрии ультравысокого разрешения в сочетании с высокоэффективной жидкостной хроматографией. После получения данных с масс-спектрометра их долго обрабатывали с помощью различных биоинформатических методов. В основном использовались биоинформатические методы работы с большими массивами данных.
«Применение математических методов компьютерного анализа стало действительно прорывом, поскольку КВВ не позволяет проводить количественный анализ белков, более того, белки в нём присутствуют в виде отдельных фрагментов и в крайне низкой концентрации», — сообщает Кристина Федорченко, ассистент Международного биотехнологического центра МГУ имени М.В. Ломоносова.
По результатам исследования учёные обнаружили 44 белка, которые появились после долгого полёта и посадки. Среди этих белков было много белков иммунного ответа: они свидетельствуют о повреждении клеток и сосудов. В некоторых пробах даже обнаружили белки-онкомаркеры, то есть те белки, которые обычно свидетельствуют об онкологических заболеваниях. Таким образом, благодаря изучению КВВ станет возможно вовремя диагностировать патологические изменения в состоянии космонавтов.
Полученные данные можно использовать для создания системы мониторинга состояния космонавтов после длительных космических полётов. Группа учёных из Международного биотехнологического центра МГУ занимается изучением не только КВВ космонавтов, но и диагностикой рака лёгкого, в особенности в случае, если рак присутствует вместе с другими заболеваниями, и изучением лёгочных патологий недоношенных детей. С помощью разрабатываемого подхода можно будет создать новый метод ранней диагностики онкологических заболеваний и респираторных заболеваний, в особенности у групп населения, подверженных высокому риску развития различных патологий дыхательной системы. КВВ позволяет определять различные группы заболеваний, что особенно важно в случае, если у пациента отягощённый анамнез и важно правильно и своевременно поставить диагноз. Метод можно использовать и для фундаментальных исследований: подробно изучить, как развиваются патологические изменения на ранних стадиях онкологических заболеваний.
Создаваемые в рамках проекта подходы к проведению масштабных исследований КВВ в условиях клиники, а также подходы к сбору, хранению, подготовке и анализу образцов являются абсолютно новыми. На их базе впоследствии будут созданы протоколы методов диагностики на стадии научно-исследовательских работ. Работа выполнена совместно с Институтом биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН.
По информации https://scientificrussia.ru/news/uchyonye-mgu-opredelili-zdorove-kosmonavtov-po-vydyhaemomu-vozduhu
Обозрение "Terra & Comp".
