Анализ мочи на содержание аминокислот станет точнее в 50 раз

Ученые разработали метод анализа мочи, который позволяет определять дисбаланс аминокислот. В его основе лежит использование фталилглицилхлорида — хлор- и азотсодержащего органического соединения с двумя углеродными кольцами, которое способно связываться со многими аминами и аминокислотами. Так как фталилглицилхлорид действует не выборочно, медикам не придется проводить отдельные тесты на каждую аминокислоту, поэтому разработанный подход удешевит анализ до 7 раз и повысит его чувствительность до 50 раз. Это позволит улучшить диагностику заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера или рак. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Chromatography Open.

Анализ мочи помогает выявить самые разные заболевания: например, изменение содержания некоторых аминокислот (молекул, из которых собираются белки) в моче может указывать на развитие рака, а аминов, участвующих в передаче сигналов между нейронами, — на развитие болезни Альцгеймера. Существующие на сегодняшний день методы отслеживания аминов и аминокислот дороги, трудоемки и требуют большого количества реагентов, а также не позволяют одновременно проводить анализ для выявления сразу нескольких соединений.

Ученые из Кубанского государственного университета (Краснодар) с коллегами разработали метод одновременного обнаружения основных аминокислот, содержащихся в моче, с помощью реагента фталилглицилхлорида. Это соединение в 5–7 раз дешевле, чем наиболее часто используемые при аналогичных анализах вещества, например, дансилхлорид.

Авторы взяли пробы мочи 20 волонтеров (мужчин и женщин в возрасте 30–45 лет), добавили в образцы ацетонитрил (растворитель со слабым запахом) и муравьиную кислоту, чтобы удалить из мочи лишний белок, который мог исказить результаты исследования. Затем химики добавили в полученную жидкость фталилглицилхлорид. Он взаимодействовал сразу с 18 аминокислотами и аминами, в отличие от других применяющихся сейчас реагентов, которые связывают только какое-то одно вещество.

В результате реакции фталилглицилхлорида с искомыми веществами образовались высокостабильные соединения. Если сами аминокислоты в моче желательно исследовать лишь в первые 8–10 часов с момента подготовки пробы, поскольку эти молекулы быстро разрушаются, то соединения аминокислот с фталилглицилхлоридом можно хранить в течение 48 часов, и анализ не теряет точности. Это повышает эффективность использования приборов в медицинских лабораториях и дает медикам больше времени на проведение исследований.

Затем ученые определили в полученных пробах состав и количество аминокислот и аминов, связанных с фталилглицилхлоридом. Для этого образцы по очереди помещали в масс-анализатор — прибор, в котором вещества движутся в электрическом поле. Поскольку у каждой молекулы разная масса, а в электрическом поле у нее еще и появляется индивидуальный заряд, по характеру движения можно определить, какой химический состав она имеет.

Точность метода авторы проверили, проведя аналогичный эксперимент с синтетической мочой, в которой содержание аминов и аминокислот было заранее известно. По отдельным аминокислотам (например, аргинину, гистидину, цистину и глицину) чувствительность нового метода оказалась выше, чем у широко применяющегося в лабораториях метода с использованием дансилхлорида, в 50 раз. Авторы подчеркивают, что предложенный подход уже готов для внедрения в биомедицинских центрах. «Мы планируем расширить наш метод и определять амины и аминокислоты в крови, что важно для выявления генетических заболеваний у новорожденных. Например, когда в роддоме берут кровь из пяточки, с помощью анализа аминов и аминокислот можно будет с большей надежностью определить наличие фенилкетонурии — генетического заболевания, из-за которого организм не может расщеплять фенилаланин — аминокислоту, содержащуюся в яйцах, мясе и молочных продуктах. Кроме того, мы бы хотели расширить методику, использовав другие реагенты, и попробовать с их помощью облегчить анализ на стероидные гормоны. Так как реагент, который мы планируем применять, будет действовать не выборочно и соединяться сразу со всеми интересующими нас веществами, это позволит увеличить доступность подобного вида исследований», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Азамат Темердашев, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии Кубанского государственного университета. В исследовании также участвовали сотрудники Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва), биофармацевтической компании CanAm Bioresearch (Канада), Уханьского текстильного университета (Китай) и научно-производственной биотехнологической компании «Альгимед Техно» (Беларусь).