Специалисты МГУ создали инновационную методику для оценки состояния дыхательной системы. Диагностика базируется на изучении выдоха пациента. Эта технология перспективна для контроля здоровья космонавтов непосредственно в полёте и после приземления. Новые результаты представлены в издании Expert Review of Proteomics.
Белковый след космического полёта
Исследователи изучили белки в конденсате выдыхаемого воздуха (КВВ) астронавтов перед и после экспедиции. Установлено, что состав белков после возвращения существенно изменился. Длительное пребывание в невесомости и последующая посадка спровоцировали появление в выдохе новых специфических маркеров, указывающих на внутренние повреждения.
Простой метод, большой потенциал
КВВ получают, охлаждая выдыхаемый воздух для сбора конденсата. Эта жидкость содержит биомолекулы: белки, липиды, нуклеотиды, сигнализирующие о проблемах в организме. Забор КВВ неинвазивен, безопасен, требует минимальных манипуляций и доступен даже для пациентов в тяжёлом состоянии.
Решая сложности анализа КВВ
Главное препятствие для диагностики с помощью КВВ — это исключительно низкая концентрация крупных молекул в дыхании. Ситуацию осложняет высокая изменчивость состава и фрагментация молекул при попадании в воздух. Сотрудники Международного биотехнологического центра МГУ нашли путь для анализа КВВ у космонавтов.
Технология медицинского мониторинга на орбите
Разработанный учеными метод фокусируется на белках КВВ. Воздух космонавтов собирали в охлаждаемые контейнеры для конденсации, затем белки выделяли методом мягкой сушки — лиофилизации. Это оптимальный подход. Пробы анализировали у астронавтов перед стартом, после долгих миссий на МКС, сразу по приземлении и через неделю восстановления.
Выделенные белки обрабатывали ферментом трипсином для расщепления. Далее фрагменты исследовали масс-спектрометрией ультравысокого разрешения вместе с высокоэффективной жидкостной хроматографией. Полученные данные обрабатывали передовыми биоинформатическими инструментами, особенно методами для работы с большими массивами информации. "Использование математики и компьютерного анализа знаменует прорыв. КВВ затрудняет количественное измерение белка, они там фрагментированы и крайне малочисленны", — отмечают авторы исследования из Биотехнологического центра МГУ.
Маркеры здоровья из выдоха
По итогам исследования учёные обнаружили 44 изменения в белковом профиле после полёта. Выявлены маркеры воспаления и иммунного ответа, указывающие на повреждение тканей и сосудов. В некоторых образцах найдены онкомаркеры. Это открывает путь к раннему выявлению негативных сдвигов в состоянии космонавтов через анализ КВВ.
Будущее диагностики дыхания
Полученные данные лягут в основу систем мониторинга астронавтов после длительных космических миссий. Группа из Международного биотехнологического центра МГУ исследует КВВ не только космонавтов, но и для диагностики рака лёгких у пациентов с осложнениями, а также патологий дыхания у недоношенных детей. Новый подход обещает раннее выявление онкологии и респираторных болезней у групп риска. КВВ уникален для диагностики сложных случаев и точной постановки диагноза. Технология также важна для изучения ранних этапов рака.
Разработанные протоколы для клинических исследований КВВ, включая сбор, хранение проб и анализ, являются принципиально новыми. На их основе будут созданы диагностические стандарты. Проект выполнен совместно с Институтом биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН.
Источник: scientificrussia.ru