Подсветка для опухоли
В Красноярске разрабатывают тест-систему на онкомаркеры на основе светящихся гибридных белков
Одной из актуальных проблем здравоохранения остается ранняя и точная диагностика онкологических заболеваний. Красноярские ученые создали генно-инженерные белки-гибриды, включающие люминесцентную метку, которые можно использовать для диагностики рака с помощью иммуноферментного анализа.
Сегодня для диагностики онкологических болезней используют разные подходы. Один из них – это определение в образцах крови пациента так называемых онкомаркеров – опухолевых белков. Таких, к примеру, как сурвивин или белок меланомной ингибирующей активности (MIA).
Сурвивин, относящийся к ингибиторам апоптоза («клеточного самоубийства»), играет важную роль в процессах деления и миграции клеток и участвует в регуляции опухолевых процессов. В здоровых тканях взрослого человека этого белка нет, однако он присутствует в клетках практически всех злокачественных опухолей. Белок MIA в первую очередь связан с меланомой – очень агрессивным новообразованием, происходящим из пигментных клеток кожи. Он продуцируется преимущественно клетками этой опухоли, а также некоторых других.
Сейчас для определения этих и других онкомаркеров используют иммуноферментный анализ (ИФА), основанный на реакции антиген-антитело. В данном случае речь идет об очень специфическом связывании определенного участка опухолевого белка из образца крови с тестовым антителом, входящим в диагностический набор. Эти антитела в определенной концентрации наносятся в лунки на поверхность иммунологического планшета, где и происходит связывание с целевой молекулой.
Такие диагностические наборы и раньше отличались немалой стоимостью, причем для белка MIA и сурвивина в нашей стране они вообще не производятся. Кроме того, имеющиеся на рынке наборы не предназначены для применения в клинической практике. Они относятся к так называемому «сэндвич-типу», т.е. используют два антитела, нацеленные на разные участки белка, что отражается на стоимости анализа, поскольку получение антител – процесс трудоемкий и дорогой.
Созданием оригинальных тест-систем быстрой и точной детекции опухолевых маркеров в крови сейчас занялись ученые из Института биофизики Красноярского научного центр СО РАН и Сибирского федерального университета. С помощью генно-инженерных методов они создали бифункциональные гибридные белки, состоящие из фотопротеина обелина и одного из двух онкомаркеров – сурвивина или MIA. Представляя собой искусственный «аналог» опухолевых белков, они также могут связываться со специфическими антителами.
В основе анализа лежит конкуренция между гибридными белками и онкобелками из сыворотки крови за связывание с антителами на поверхности иммунологического планшета. Для детекции реакции используется явление биолюминесценции: люминесцентной меткой служит обелин, при взаимодействии с кальцием светящийся ярким голубым светом. Тестовые гибридные белки добавляются всегда в одинаковом количестве, а количество целевого опухолевого белка, по понятным причинам, может сильно варьировать. Если последнего мало, он будет проигрывать в этой конкурентной борьбе и биолюминесцентный сигнал будет выше, и наоборот.
Ученые проверили эффективность работы гибридных белков на модельной тест-системе с коммерческими препаратами антител. Проверка прошла успешно: в результате удалось определить концентрацию онкомаркеров MIA и сурвивина в диапазоне, близком к диагностически значимому. А практически мгновенная и яркая реакция биолюминесценции обелина обеспечивает быстрое и точное обнаружение мишени, что важно при диагностике и мониторинге заболеваний.
Гибридные белки оказались не только активными, но и стабильными. Они могут храниться в растворе в замороженном виде до полугода: потеря биолюминесцентной активности за это время составила всего 10–15%.
По словам одного из авторов работы, к.б.н. Е.Е. Башмаковой (ИБФ СО РАН), «на примере двух онкомаркеров мы показали хорошие перспективы использования этих гибридов в качестве светящихся меток. Разработанный нами тест проводится в один этап и использует только одно антитело, что позволяет существенно снизить стоимость анализа».
Статья Bashmakova et al. N-extended photoprotein obelin to competitively detect small protein tumor markers опубликована в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications.
Здесь нужно заметить, что сама эта разработка первоначально была направлена на создание более простого и дешевого теста для проведения научных исследований. Сейчас ведутся работы, чтобы заменить в этой системе импортные антитела на другие специфические молекулы, которые могли бы связывать онкобелок. Насколько успешны окажутся эти поиски, покажет время. Ведь современная наука по своей сути космополитична, и любая попытка самоизоляции негативно отражается, в первую очередь, на ее технической и материальной базе и, соответственно, на эффективности научных изысканий.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru