Новосибирским ученым удалось выяснить механизм возникновения возрастной катаракты, обнаружить потенциальные кишечные пребиотики, определить биомаркеры трудноизлечимых опухолей мозга и добиться успеха в решении задачи, важной для криминологии, – определения точного времени наступления смерти. Для этой цели они использовали новый подход, позволяющий одновременно проводить количественную оценку множества метаболических маркеров в биологических образцах

Химический состав нашего организма чрезвычайно сложен. Помимо нуклеиновых кислот и белков в клетках и тканях содержится много небольших органических молекул (аминокислот, органических кислот, сахаров и др.), которые образуются в результате различных биохимических реакций либо поступают извне. Эти относительно простые метаболиты служат «зеркалом», отражающим динамические обменные процессы, происходящие в нашем теле. 

Так, измерив и сравнив содержание различных метаболитов в плазме крови, внутриглазной жидкости и хрусталике глаза, ученым из новосибирского Института «Международный томографический центр» СО РАН удалось понять механизмы развития возрастной катаракты – заболевания, которым страдает более половины всех людей старше 65 лет. Сегодня его лечат хирургическим путем – трансплантацией искусственного хрусталика.

Как известно, хрусталик преимущественно состоит из длинных прозрачных клеток-волокон, заполненных особыми белками-кристаллинами. Эти волокна остаются неизменными в течение всей жизни человека, при этом самые «старые» клетки – с которыми мы родились, располагаются в центральной части хрусталика. Под действием факторов стресса (свободных радикалов, ультрафиолетового солнечного излучения и др.) их белки могут слипаться и выпадать в осадок, вызывая помутнение центра хрусталика, – так развивается катаракта.

Защитой служат особые соединения (антиоксиданты, УФ-фильтры и др.), содержание которых в хрусталике с возрастом снижается. Раньше считалось, что эти вещества «накачиваются» в хрусталик из крови через внутриглазную жидкость. Но оказалось, что большинство из них, за исключение витамина С, синтезируется в тонком слое метаболически активных эпителиальных клеток самого хрусталика. И для профилактики и лечения катаракты нужно научиться каким-то образом восстанавливать работу этих клеток.

Работа по определению причин возникновения катаракты выполнена в рамках метаболомики – самой молодой из так называемых постгеномных наук, возникших на волне бурного развития молекулярной биологии в конце прошлого века. Как известно, все клетки нашего тела, исключая половые, имеют одинаковый геном, т.е. одну наследственную программу. При этом органы и ткани очень различаются не только по морфологии и функциям, но и по химическому составу.

В организме человека содержится около 2,5 тыс. метаболитов разных типов, содержание которых может варьировать в зависимости от состояния органа, степени развития патологического процесса и т.п. Как показывают исследования новосибирских ученых, количественная оценка динамики этого метаболома дает уникальную информацию, которую можно использовать для самых разных практических целей.

К примеру, им удалось установить, что простые сахара являются потенциальными пребиотиками, способствующими восстановлению микрофлоры при воспалительных заболеваниях кишечника, а также выявить биомаркеры агрессивных раковых опухолей мозга (глиом). Глиомы способны быстро меняться, адаптируясь к окружающей их микросреде, и эти изменения, как выяснилось, непосредственно отражаются в метаболоме сыворотки крови. Это открывает новые возможности для массового скрининга и ранней диагностики многих онкологических и воспалительных заболеваний.

С помощью методов количественной метаболомики удалось добиться успеха и в решении задачи, важной для криминологии. Сегодня для установления точного времени наступления смерти криминалисты используют ряд способов, многие из которых трудоемки, и все – недостаточно точны и универсальны. Оказалось, что наиболее перспективными образцами являются так называемые глазные жидкости (стекловидное тело и внутриглазная жидкость), которые демонстрируют почти линейные посмертные изменения концентраций ряда метаболитов.

Метаболомика как наука делает пока только самые первые шаги. Но уже понятно, что ее методы могут быть использованы для исследования широкого круга биологических объектов и решения самых разных задач, и не только в биологии и медицине.

Подробнее об этом читайте в статье «Метаболом – молекулярное зеркало жизни» в журнале «НАУКА из первых рук», 2019, №5/6 (85)

Источники

Молекулярное зеркало здоровья
Наука из первых рук (scfh.ru), 04/03/2020

Похожие новости

  • 23/09/2016

    На Байкале состоялась Международная конференция Asia-Pacific EPR/ESR Symposium 2016

    ​В посёлке Листвянка Иркутской области прошла X международная конференция Asia-Pacific EPR/ESR Symposium 2016. APES 2016 — официальная конференция Азиатско-Тихоокеанского общества электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), которая проводится каждые два года.
    4310
  • 13/11/2017

    В МТЦ СО РАН развивают прорывные технологии

    ​В конце 2016 года в одном из научных учреждений Сибирского отделения Российской академии наук заработал полностью цифровой томограф, кровоизлияние в мозг и инсульт - уже не приговор, а сибирские ученые приступили к изучению возможностей лечения катаракты (помутнения хрусталика глаза).
    1504
  • 14/02/2020

    Выбери профессию в науке

    ​В новосибирском Академгородке прошла традиционная встреча школьников с ведущими сибирскими учеными — «Выбери профессию в науке», приуроченная к Дню российской науки. В этот раз ребята не только узнали, чем занимаются в повседневной работе представители разных направлений, но и познакомились с научной инфраструктурой проекта «Академгородок 2.
    375
  • 07/08/2018

    Ученые из России и Великобритании создают фильтры от вредных выхлопов

    ​По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), каждый год около семи миллионов человек погибают из-за загрязнения воздуха. В связи с этим исследователи уделяют большое внимание ресурсосберегающим разработкам.
    586
  • 13/12/2017

    МТЦ СО РАН осваивает новые медицинские технологии

    ​Как генетические трудности влияют на становление мозга ребенка? Как восстанавливается мозг взрослого человека, который перенес инсульт? Можно ли недопустить болезнь и как это сделать? Новые медицинские методологии постигают сегодня в Интернациональном томографическом центре СО РАН в Новосибирске.
    1380
  • 20/12/2016

    В МТЦ СО РАН научились читать мысли пациентов

    ​Специалисты из Международного томографического центра, являющегося частью Новосибирского научного центра Сибирского отделения РАН, разработали устройство, позволяющее считывать достаточно простые мысли пациентов.
    1902
  • 13/06/2018

    Ученые создали метод, позволяющий отслеживать развитие мозга плода в утробе матери

    Ученые из Международного томографического центра СО РАН, Томского государственного университета и Университета Вашингтона (США) разработали способ, позволяющий внутриутробно определять степень миелинизации головного мозга плода на самых начальных этапах.
    1270
  • 09/12/2019

    Новые разработки ученых МТЦ СО РАН

    Ученые Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института "Международный томографический центр" Сибирского отделения Российской академии наук развивают новые научные методы.
    376
  • 24/09/2019

    Новосибирские физики обсудили с коллегами со всего мира новое в работе с ускорителями частиц

    ​Новосибирские физики делятся опытом с учеными из разных стран. В Институте Ядерной физики - международное совещание: эксперты обсуждают новое в работе с ускорителями частиц. В чем новосибирские исследователи сегодня мировые лидеры? Прототип секции охлаждения электронного кулера для российского коллайдера «Ника», который сейчас строят в Подмосковье, представили в Институте ядерной физики СО РАН новосибирские ученые.
    482
  • 09/12/2016

    С мечтой о биотопливе

    ​Прошедший в Новосибирске XII Инновационно-инвестиционный Форум "Инновационная энергетика" целую секцию посвятил новым видам топлива. Думаю, не стоит даже уточнять, насколько это актуально для наших дней, особенно если речь идет о современных, экологически приемлемых технологиях переработки растительного сырья.
    1680