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.

Похожие новости

  • 23/11/2015

    В поиске малых молекул

    ​В Международном томографическом центре СО РАН изучают метаболиты, содержащиеся в хрусталике глаза, и в перспективе эти исследования могут привести к созданию нового лекарства от катаракты. В живых организмах присутствует огромное разнообразие малых молекул, которые называются метаболитами.
    2201
  • 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).
    1778
  • 16/05/2016

    Новосибирские учёные разрабатывают солнцезащитные средства на основе соединений, содержащихся в хрусталике глаза

    Коллектив авторов с участием сотрудников лаборатории магнитного резонанса в химии, биологии и медицине НГУ провел исследование соединения кинуренина, который защищает глаз от ультрафиолетового излучения, с нитроксильным радикалом.
    2516
  • 16/03/2016

    Как разгадать «вторую вселенную»

    ​Лаборатория трансляционных исследований мозга, созданная на базе Института "Международный томографический центр" СО РАН занимается одним из важнейших, самых сложных и загадочных органов.
    2632
  • 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.
    1595
  • 31/05/2016

    Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

    ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.
    3827
  • 05/09/2017

    ТОП-5 материалов августа на портале SIBMEDA

    Редакция SIBMEDA публикует рейтинг популярных, по мнению читателей, новостей и статей, размещенных на портале в августе.   1. Роспотребнадзор изымает из обращения два популярных анестетика из-за развития нежелательных реакций Роспотребнадзор сообщает о решении приостановить реализацию лекарственных препаратов «Лидокаин, раствор для инъекций 100 мг/мл 2 мл» и «Новокаин, раствор для инъекций 5 мг/мл 10 мл» в связи с развитием нежелательной реакции.
    1423
  • 07/12/2017

    Инновационная разработка новосибирских ученых выходит в серийное производство

    Новосибирская компания ООО "Современные Системы Выращивания" получила областную субсидию на НИОКР и коммерциализацию комплекса удаленного автоматизированного управления гидропонной установкой - OverGrower.
    1523
  • 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.
    4716
  • 13/04/2016

    В ИЦИГ СО РАН создают базу данных для обработки научной информации

    ​В Федеральном исследовательском центре «Институт цитологии и генетики СО РАН» разрабатывают универсальную систему для поддержки селекционно-генетических экспериментов, пока что тестируя ее на проектах, связанных с изучением пшеницы.
    2378