Научные достижения химического факультета
16.11.2021
Химики МГУ разобрались в тонкостях воздействия
токсичных веществ на организм
Сотрудники кафедры
аналитической химии Химического факультета МГУ обнаружили набор маркеров –
значимых метаболитов, наличие которых в организме можно связать с отравлением
сильнодействующими веществами. Выявленные метаболиты позволяют понять детальный
механизм воздействия отравляющих веществ на животных и людей и правильнее
лечить больных. Работа опубликована в журнале Analytical and Bioanalytical
Chemistry.
Биологические образцы –
сложнейшие объекты для исследования, так как содержат огромное количество органических
и неорганических веществ. А иногда от правильного, качественного и быстрого
анализа зависит не только здоровье, но и жизнь. Поэтому химики постоянно ищут
новые методы исследования биологических жидкостей. В последнее время стал
популярным так называемый метаболомный анализ – аналитический подход,
основанный на использовании масс-спектрометрии. Одна из задач метаболомного
анализа – выявление новых метаболитов для различных патологических состояний.
– "Ранее мы смогли приобрести
довольно большой опыт в метаболомных исследованиях, связанных с выявлением
потенциальных метаболитов для различных заболеваний, например, рака мочевого
пузыря, – рассказал руководитель исследования, профессор, д.х.н. Игорь Родин. –
Также в нашей лаборатории накоплен большой опыт в области аналитической
токсикологии: анализе биоматериалов организмов, подвергшихся воздействию
ядовитых веществ".
Сначала авторы исследования
тренировались в поиске известных метаболитов, возникающих в результате
отравления. Накопленный опыт позволил расширить работу: ученые начали искать
новые вещества, связанные с тем или иным воздействием на организм. Первый
вариант намного проще, потому что проводится с использованием методов, заранее
настроенных на конкретные соединения и максимально игнорирующих остальные. Во
втором случае, наоборот, нужно выявить как можно больше веществ. Такой подход в
разы сложнее, потому что вещества начинают мешать определению друг друга.
– "В рамках этой работы с
применением методологии жидкостной хромато-масс спектрометрии высокого
разрешения мы смогли проанализировать образцы биоматериала, полученные от
лабораторных животных, – объяснил Игорь Родин. – Использованная техника
позволяет измерять содержание органических веществ и идентифицировать их в
сложных объектах".
Для обработки полученных данных
химики использовали методы статистики и хемометрики. В больших массивах данных
они позволили выявить значимые изменения, которые возникли после отравления
организмов сильнодействующими веществами.
– "Поскольку изначально
получаемые данные достаточно сложные, моя часть работы состояла в их
предварительной обработке", – рассказал участник исследования, студент 5 курса
химического факультета МГУ Юрий Ихалайнен.
– "После предобработки большого
массива данных вся доступная информация анализировалась статистически, в том
числе методами машинного обучения, - дополнил соавтор исследования, сотрудник
лаборатории масс-спектрометрии химического факультета МГУ Иван Плющенко. – В
результате мы смогли отследить изменения, связанные с воздействием токсиканта
на организм".
Новые маркеры показали, что
воздействие отравляющих веществ оказалось намного более широким, чем считалось
ранее. Токсикант блокировал сразу несколько ферментов, что вызывало целую
цепочку новых нарушений в обмене веществ, эндогенном метаболизме и многом
другом. Полученные результаты позволили понять механизм действия широкого
класса токсичных веществ. По найденным биомаркерам в дальнейшем можно будет
делать выводы об отравлении, поврежденных механизмах организма и правильно
назначать лечение.
Исследование выполнено при
финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 19-13-00057.
