Вчені відкрили новий метод виявлення запалення

Хімічні дослідники з Університету Кейс Вестерн Резерв визначили конкретні маркери, які можуть прокласти шлях до нових аналізів крові для виявлення захворювань. Майже кожна хвороба включає певний ступінь запалення, але стандартні аналізи крові не можуть точно визначити, які органи чи тканини уражені. Тепер дослідники з університету Case Western Reserve розробили метод на основі антитіл для виявлення запалення, який може прокласти шлях для аналізів крові, які ідентифікують специфічні для захворювання біомаркери. Цей прогрес має потенційне застосування для діагностики таких станів, як серцеві захворювання, хвороба Альцгеймера та різні види раку. Крім того, це може сприяти розробці ліків.

«Це дослідження відкриває неймовірну кількість шляхів для майбутніх досліджень», — сказав Грег Тохтроп, професор хімії в Case Western Reserve. «Це безпосередньо призведе до кращого розуміння запалення та виявлення захворювань, а також до відкриття нових ліків».

Дослідження, яким керував Тохтроп, було опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Запалення залишає слід

Тохтроп виявив, що певні сполуки, утворені в результаті взаємодії з активними формами кисню (АФК) — високоактивними кисневмісними хімічними речовинами, які можуть пошкоджувати ДНК, білки та ліпіди — реагують дуже унікальним способом, що дозволяє виявити за допомогою антитіл. Під час запалення імунні клітини виробляють АФК для знищення бактерій та інших патогенів. АФК також можуть виникати під впливом факторів навколишнього середовища, таких як ультрафіолетове світло, забруднення, радіація та куріння. Надмірна кількість АФК може пошкодити клітини та тканини.

Тохтроп і його колеги досліджували, як АФК можуть реагувати з лінолевою кислотою, жирною кислотою, що міститься в усіх клітинних мембранах, утворюючи сполуки, які можуть зв’язуватися з РНК, ДНК і білками, звані епоксікетооктадекановими кислотами (EKODE). Тохтроп виявив, що EKODE реагують з нуклеїновою кислотою цистеїном у спосіб, який ніколи раніше не описувався, утворюючи стабільний зв’язок. Потім ці сполуки накопичуються в тканинах по всьому тілу, які страждають від окислювального стресу, наприклад у мозку, серці, печінці та інших органах. Tochtrop розробив антитіла до цих сполук на моделях мишей і зміг виявити накопичення різних типів EKODE в різних тканинах як у мишей, так і у людей.

«Що робить це таким цікавим і потенційно цінним, — сказав Тохтроп, — це те, що ми можемо виявляти унікальні сполуки та концентрації в різних тканинах і органах, а це означає, що ви потенційно можете виявити різноманітні захворювання за допомогою аналізу крові».

Тест може бути подібним до тесту A1C на діабет, який вимірює відсоток гемоглобіну в крові, покритого глюкозою, що вказує на рівень глюкози, що циркулює в крові за останні три місяці. Тест EKODE може виявити аномальний окислювальний стрес у певних органах.

Пошук специфічних для захворювання біомаркерів

Наступним кроком, за словами Тохтропа, є ідентифікація різних мішеней EKODE в різних органах і тканинах, щоб співвіднести біомаркери з конкретними захворюваннями. Його особливо цікавлять EKODE, що утворюються в оці у відповідь на вікову макулярну дегенерацію або діабетичну ретинопатію, які впливають на зір.

Тохтроп пояснив, чому ці біомаркери не були ідентифіковані раніше: «Нам довелося розробити багато інструментів у лабораторії, щоб шукати їх у першу чергу», — сказав він.

Дослідники синтезували модельні сполуки EKODE, а потім вивчили, як вони реагують з різними амінокислотами, виявивши, що цистеїн є єдиним, з яким EKODE зв’язується протягом будь-якого часу.

«Ми подивилися на природну хімію системи, передбачили, що утвориться, а потім шукали їх», — сказав він. «Є дуже важливі трансляційні наслідки, але це приклад того, як погляд на речі з перших принципів дійсно може сформувати наступні кроки до розробки клінічних тестів».

Потенціал для відкриття нових ліків

Дослідження також може допомогти у відкритті ліків, оскільки розробники ліків шукають реактивні цистеїни.

«Ідентифікація реактивних цистеїнів зараз є центральною для відкриття ліків», — сказав він. «Це може допомогти виявити багато реактивних цистеїнів, які можна використовувати для відкриття ліків, що є цінним відгалуженням нашого дослідження».