Ученые используют наночастицы для обнаружения болезнетворных белков

Комплексная молекула и змеиный яд могут предоставить исследователям более надежный метод диагностики заболеваний человека и разработки новых лекарств.

Исследователи из Университета Пердью связали сложную наномолекулу, называемую дендримером, со светящейся идентификационной меткой, которая была доставлена к специфическим белкам в живых клетках яда гремучей змеи. Ученые хотят найти лучший способ определения наличия, концентрации и функции белков, участвующих в болезненных процессах. Они также надеются, что новый метод облегчит более качественную и эффективную диагностику в живых клетках и у пациентов.

Большинство диагностических методов необходимо проводить на крошечных мертвых образцах крови или тканевых клеток в лабораторной чашке, — сказал биохимик Энди Тао, старший автор исследования. Поскольку молекулярные взаимодействия и функции белков нарушаются при сборе образцов, исследователи не могут получить точную картину биохимических механизмов, связанных с такими заболеваниями, как рак и болезни сердца.

Тао и его команда использовали дендримеры, потому что они могут эффективно проникать через клеточные стенки с минимальным нарушением клеток, а затем метить специфические белки изотопными метками, пока клетки еще живы. Это позволяет ученым определять активность белков, которые играют роль в конкретных заболеваниях. Белки переносят генетические сообщения по всей клетке, вызывая биохимические изменения, которые могут определять, ведет ли клетка себя нормально или аномально. Белки также важны для направления иммунных ответов.

Ученые из Пердью сообщают о своей новой стратегии обнаружения белков и их уровней, называемой растворимой полимерной изотопной маркировкой (SoPIL), в текущем выпуске журнала Chemical Communications. Исследование также представлено в новостном издании журнала Chemical Biology.

«Проблема с текущим методом использования протеомики — профилирования белков — заключается в том, что мы используем очень маленькие количества образцов, настолько чувствительные, что мы не можем эффективно использовать существующие технологии для их изучения, — сказал Тао. — Кроме того, чтобы изучить конкретный белок и его функцию, мы хотим сохранить его естественную среду и увидеть, где встречаются две молекулы и каково взаимодействие, когда они связываются.

«Взятие небольших образцов крови, клеток или тканей для изучения извлеченных белков в лабораторных чашках повреждает образец, и естественная среда разрушается».

Дендримеры будут нести одну из стабильных изотопных или флуоресцентных меток для идентификации наличия или отсутствия белка, который в дальнейшем может быть разработан для использования в качестве индикатора заболевания или биомаркера.

Клетки змеиного яда были использованы потому, что они имеют очень высокую концентрацию белков, подобных некоторым, обнаруженным в человеческой крови, сказал Тао. Эти белки, по-видимому, являются частью биохимического процесса, влияющего на свертываемость крови или кровоизлияние. Понимание того, как ведут себя белки, может помочь определить предрасположенность к болезням сердца и раку, а также быть полезным в диагностике и разработке лекарств.

В будущих исследованиях Тао планирует изучить, как дендримеры способны так легко проникать в клетку, что происходит с ними после попадания в клетку и есть ли какие-либо долгосрочные эффекты.