Scienty

Ученые-биологи впервые разработали детальный перечень веществ, содержащихся в микроскопических пузырьках, которые обеспечивают передачу информации между клетками в организме. Это исследование позволило выделить полезные сигналы от нежелательной информации в плазме крови и предоставило возможность для разработки точных диагностических методов сердечных заболеваний.

Фото: img.freepik.com

Взаимодействие клеток организма происходит непрерывно. Ежесекундно в кровоток поступают триллионы наноразмерных сигналов, известных как внеклеточные везикулы. Это микроскопические структуры, образованные из мембраны и содержащие белки, липиды и генетическую информацию. Состав таких сигналов указывает на состояние здоровья клетки-отправителя.

Изучение данной переписки на протяжении долгого времени представляло собой серьезнейшую проблему для медицины. Кровь человека — это чрезвычайно богатая компонентами среда. Вместе с везикулами в ней циркулирует огромное количество других частиц: холестерин, антитела, фрагменты клеток и липопротеины.

Неблагоприятные условия затрудняли ученым идентификацию и изучение необходимых объектов. Ранее используемые методы анализа фиксировали все компоненты без различия, что не позволяло специалистам достоверно определить, какие молекулы являются частью сигналов везикул, а какие – это артефакты плазмы.

Для решения этой задачи ученые поставили цель разработать стандартную карту везикул. В качестве основы для ее создания они намеревались выявить уникальные компоненты, присутствующие исключительно в межклеточных конвертах и отсутствующие в иных элементах крови. Это позволило бы с уверенностью идентифицировать везикулы среди огромного количества других молекул. Результаты опубликованы в журнале Nature Cell Biology.

Используя метод фракционирования по плотности, исследователи тщательно отделили плазму крови на слои, выделив частицы в соответствии с их весом и размером. Благодаря этому удалось получить высокочистые образцы везикул, не содержащие посторонних примесей. Для определения состава ученые применили масс-спектрометрию – метод, позволяющий с высокой точностью измерять молекулярную массу.

В конечном итоге было установлено, что состав внеклеточной везикулы формируется из четко определенных компонентов. Ученые выявили 182 белка и 52 типа липидов, которые постоянно обнаруживаются в структуре этих частиц. Этот комплекс молекул получил название универсальной сигнатуры везикул.

Биологи также определили другой перечень соединений, присутствующих исключительно в так называемых «мусорных» частицах, не относящихся к везикулам. Это разграничение позволило раскрыть механизм, посредством которого организм кодирует и транспортирует информацию посредством кровотока.

Ключевым открытием стали два конкретных маркера, позволяющие безошибочно идентифицировать везикулы. Речь идет о белке ADAM10 и специфическом липиде – фосфатидилсерине PS(36:1). Результаты проверки образцов крови пациентов с ранними симптомами ишемической болезни сердца продемонстрировали, что основные маркеры везикул не претерпели изменений.

Авторы научной работы создали бесплатный ресурс EVMap с картой обнаруженных маркеров. Теперь любой врач или биолог может зайти на сайт и проверить состав везикул крови. В недалеком будущем с помощью таких карт врачи смогут замечать сигналы опасности от внутренних органов задолго до появления первых симптомов заболеваний.

Новое исследование предоставило четкое представление о том, как клетки взаимодействуют друг с другом на молекулярном уровне, что позволит пересмотреть методы лечения и диагностики. Теперь медицина располагает возможностью отслеживать обмен информацией между клетками и выявлять скрытые патологии на ранних стадиях.