Ученые национального Центра онкологии им. Н.Н. Петрова оптимизировали способ выделения нановезикул — биоструктур, которые отвечают за межклеточное общение в организме человека. Усовершенствованный способ выделения нановезикул из крови поможет врачам и ученым со всего мира разрабатывать новые методы диагностики рака и оценки эффективности противоопухолевого лечения.

Исследователи, опираясь на фундаментальные знания в области физики, биологии и химии, предположили, что везикулы можно выделять путем создания так называемой двухфазной полимерной системы.

Если смешать два полимера в жидкости, то при определенных соотношениях их концентраций произойдет расслоение раствора на две фазы: верхнюю и нижнюю. Этот феномен был давно известен, но для решения задачи выделения нановезикул он был использован лишь дважды: группами корейских и турецких исследователей. Ученые усовершенствовали эту технологию и подобрали оптимальное соотношение молекулярных масс и концентраций двух полимеров.

– В пробирке с плазмой крови мы растворяем два полимера, в итоге общий раствор разделялся на две фазы. В нижней фазе концентрируются нановезикулы, а в верхней — остальные компоненты плазмы. Такой метод выделения является достаточно быстрым и эффективным, для анализа можно использовать даже 1,5 мл плазмы. А за день в лаборатории можно выделить везикулы из 100 образцов, — прокомментировала новую разработку Анастасия Валерьевна Малек, д.м.н., заведующая научной лабораторией субклеточных технологий НМИЦ им. Н.Н. Петрова.

Нановезикулы — это пузырьки диаметром 80-150 нанометров, которые продуцируются всеми клетками организма. Они циркулируют во всех биологических жидкостях организма — кровь, слюна, спинномозговая жидкость и т.д. Эти биоструктуры переносят сигнальные или структурные молекулы между клетками анатомически отдаленных тканей и таким образом влияют на биологию и жизнедеятельность клеток-реципиентов.

Нановезикулы содержат в себе липиды, протеины и РНК родительских клеток, то есть, по сути, являются «биохимическими портретами» родительских клеток и могут многое рассказать о них.

Везикулы могут стать основой для новых методов диагностики. Но одна из основных проблем на пути разработки таких методов — отсутствие удобного для рутинной практики метода выделения везикул из крови.

До настоящего времени выделение везикул для диагностических и исследовательских целей происходило с помощью центрифугирования. Ученые оптимизировали способ выделения везикул из плазмы крови, применяя физические и физико-химические явления.

Над научным проектом работала мультидисциплинарная команда, в которую вошли специалисты из национального медицинского исследовательского Центра онкологии им. Н.Н. Петрова, физического факультета СПбГУ, ООО «Онкосистема», Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», Центра фотоники и квантовых материалов Сколковского научно-технического института.

Результаты научной работы опубликованы в журнале PolymersMDPI: https://www.mdpi.com/2073-4360/13/3/458

Новая технология выделения везикул позволяет разрабатывать новые методы диагностики различных заболеваний, в том числе и рака. Теперь для того, чтобы обнаружить раковые клетки в организме человека, достаточно взять кровь.