Материалы портала «Научная Россия»

Учёные МГУ определили здоровье космонавтов по выдыхаемому воздуху

Учёные МГУ определили здоровье космонавтов по выдыхаемому воздуху
Выдыхаемый космонавтами воздух собирали в охлаждаемые ёмкости, получая конденсат, а потом с помощью осторожного высушивания выделяли из него белки.

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.

конденсат выдыхаемого воздуха

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий