Байки из лабы: три для одного

Печень является жизненно важным органом, выполняющим ряд функций — от обезвреживания поступающих в организм токсинов до синтеза разнообразных соединений. Она испытывает большую нагрузку, а потому нередки нарушения обмена веществ в ее клетках, называемых гепатоцитами. Одна из таких патологий связана с накоплением в их цитоплазме жира. Это может происходить из-за несбалансированного питания, ожирения и диабета. В итоге развивается так называемая неалкогольная жировая болезнь печени. Очевидно, что большое количество людей, особенно в развитых странах, находится в группе риска. Поскольку заболевание на начальных этапах протекает незаметно, человек обращается к врачу, когда его печень находится в запущенном состоянии. Особое питание, которое могло бы помочь, приди он раньше, оказывается бесполезным, и необходимо серьезное медикаментозное лечение. При его отсутствии ситуация ухудшается: начинается воспаление, клетки печени погибают и замещаются нефункциональной соединительной тканью. Также возможно развитие рака.

На сегодняшний день для точного установления диагноза необходима биопсия ткани печени, сопровождаемая ультразвуковым исследованием. При помощи специальных игл врач извлекает биоптат, который фиксируют в формалине и исследуют, например под микроскопом. Процесс довольно травматичный, так как высока вероятность побочных эффектов — кровотечение из раны, реакция на анестезию, а также послеоперационная реабилитация. Кроме того, путь к биопсии лежит через множество исследований, прохождение которых и ожидание результатов может длиться неделями.

«Возможно значительно сократить время и улучшить эффективность диагностики. Перед нами стоит задача разработки высокоточного способа, основанного на анализе крови пациентов. Метод включает разработку специальной количественной шкалы измерений для раннего выявления патологии. Мы создаем и усовершенствуем три относительно доступных лабораторных подхода на основе молекулярно-генетических маркеров в крови пациентов: биохимический анализ крови, иммуноферментный анализ и ПЦР (полимеразная цепная реакция) — ключевой экспериментальный метод. Именно он поможет с высокой специфичностью диагностировать и выявить патологию в печени», — отмечает научный сотрудник Центра иммунологии и клеточных биотехнологий кандидат биологических наук Дарья Скуратовская.

Для исследования ученые используют материал, полученный от пациентов в ходе плановых операций и от здоровых добровольцев. Не всегда есть возможность провести все анализы сразу, поэтому образцы хранят в жидком азоте в специальных контейнерах при температуре около -196 °C.

Биоптаты — изъятые ткани — нужны для подтверждения или опровержения диагноза. Кровь же служит материалом для самого анализа. Она представляет собой многокомпонентную систему из разнообразных клеточных элементов и плазмы, содержащей белки, а также органические и неорганические вещества.

Первый шаг в диагностике жировой болезни печени — общий биохимический анализ плазмы. Биохимический анализатор помогает оценить содержание тех или иных анализируемых соединений, маркеров белкового, углеводного и жирового обменов, печеночных ферментов, что позволяет понять, в каком состоянии находится организм пациента. Например, С-реактивный белок служит показателем развития воспалительной реакции, в том числе и при запущенной болезни. Фермент аланинаминотрансфераза, выступающий связующим звеном между белковым и углеводным обменом, попадает в кровь из разрушающихся гепатоцитов, что свидетельствует о патологии печени.

На следующем этапе ученые предлагают проводить иммуноферментный анализ провоспалительных факторов крови. Этот метод очень точный, быстрый и относительно доступный. Суть заключается в том, что к образцу добавляют реагент, обладающий избирательностью к определенному агенту, наподобие антител, которые вырабатываются в организме теплокровных животных и человека в ответ на присутствие чужеродных и опасных веществ. Количественные показатели выводятся на экран монитора.

Последний и ключевой этап диагностики — экспериментальный метод ПЦР для определения циркулирующих микроРНК в плазме крови пациентов. Эти короткие — примерно в 20 нуклеотидов — молекулы синтезируются самыми различными клетками организма. Как и «коллеги» в ядре и цитоплазме, они регулируют все клеточные процессы, начиная с деления и специализации, заканчивая гибелью и опухолевым перерождением. МикроРНК очень специфичны, а потому обнаружение того или иного типа в плазме крови позволяет понять, где именно произошли нарушения и насколько они серьезны. Их используют в диагностике рака, сердечно-сосудистых и многих других заболеваний. Калининградские ученые предлагают обратить особое внимание и на печеночные микроРНК. При накоплении жира в гепатоцитах может развиваться воспаление, и эти молекулы выходят в кровеносное русло. Обнаружить их можно при помощи полимеразной цепной реакции, в ходе которой количество нуклеиновых цепочек целевой последовательности увеличивается до детектируемого.

Клетки крови, участвующие в иммунных реакциях организма, также используются в диагностике. Их изучают методом проточной цитометрии. Сначала клетки метят флуоресцентным красителем или антителом со светящимся «хвостом». Особым образом направляя струю жидкости, в которой находятся клетки, можно выстроить их друг за другом и изучать каждую по отдельности. Поток облучают лазером, и система фиксирует, как рассеивается свет. В зависимости от размера и содержания гранул в клетке отклонение луча различается. В результате получается диаграмма, на которой выделяются группы точек с примерно одинаковыми показателями. Каждая группа соответствует определенному типу клеток, что позволяет оценить соотношение форменных элементов крови и, соответственно, состояние организма пациента.

На сегодняшний день существует несколько разработок по отдельным маркерам заболевания, и каждый способ имеет свои преимущества и недостатки. Исследование биологов Центра иммунологии и клеточных биотехнологий БФУ позволит объединить подходы и усовершенствовать диагностику неалкогольной жировой болезни печени.

Материал подготовлен при поддержке Фонда президентских грантов.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Если вы хотите, чтобы мы рассказали о вашей лаборатории, пишите на адрес science@indicator.ru.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.