Обнаружен естественный маркер рака

Согласно мнению биоинженеров, биомаркером рака могут служить естественно подсвеченные молекулы, которые есть во всех живых клетках организма.

NADH или никотинамид аденин динуклеотид — ключевой коэнзим (небелковая молекула, необходимая для функционирования фермента), содержащийся, главным образом, во внутренней мембране митохондрий.

Митохондрии называют энергетическими станциями клеток потому, что они питают биохимические реакции, которые вовлекают различные ферменты для производства ATP (аденозинтрифосфорная кислота, АТФ) — нуклеотида, молекулы которого выполняют в клетке функцию основного источника энергии для клеток. В случае заболевания или метаболического расстройства эти ферменты отказывают, в результате чего накапливается NADH.

«Дисфункциональные ферменты в митохондрии связаны с серьезными проблемами для здоровья, такими как рак и нейродегенеративные болезни», заявил Ахмед Хейкал, профессор биоинженерии из университета Пенсильвании. «Обнаруживая уровень NADH-коэнзима и его распределение в живых клетках, мы будем в состоянии контролировать митохондриальную активность, а значит и целостность любой клетки, не применяя ядовитые красители, которые разрушают клеточную структуру».

По словам ученого, одна из основных проблем в диагностировании рака — это способность отличить здоровые клетки от больных, особенно на ранних стадиях развития опухоли.

Чтобы определить разницу между ними, ученые использовали естественно освещенные молекулы NADH. Комбинируя спектроскопию и микроскопию, ученые смогут определить точную меру концентрации молекул-маркеров в клетках. Хейкал и аспирант биоинженерии Ю выяснили, что средняя концентрация NADH в клетках рака молочной железы вдвое больше, чем в здоровых.

«Если мы будем иметь две клетки, одну — здоровую, а другую — больную, то мы с уверенностью сможем обнаружить разницу между ними», сообщил Хейкал. «Нам впервые удалось количественно определить концентрацию NADH в злокачественных и здоровых клетках молочной железы».

Также ученые проверили количество молекул-маркеров в свободных и в связанных с другими ферментами клетках. Оно также разнится для здоровых и больных клеток.

«Мы поняли, что интенсивность свечения зависит не только от концентрации NADH, но и от структуры — свободной или энзимозависимой, а также от местоположения в клетке — в цитоплазме или в митохондрии», пояснил Хейкал. «Так как свободная молекула может вращаться быстрее, чем связанная с ферментами, нам удалось разработать технологию, названную отображением вращательного распространения, чтобы определить точную меру концентрации свободных и энзимозависимых молекул NADH вне зависимости от ее положения — в митохондрии или клеточной жидкости цитозоли».

Чтобы подтвердить, что изменения в химических реакциях по производству АТФ могут привести к увеличению молекул-маркеров, Хейкал и Ю подвергли здоровые клетки молочной железы воздействию цианистого калия. Количество NAD в этих клетках значительно возросло.


В ходе более ранних исследований ученые измеряли количество NADH в клетках с использованием обычных биохимических методов, которые требуют разрушения клеток. Но по словам Хейкала измерить концентрацию нужных молекул в мертвых клетках невозможно с точностью, необходимой для диагностического или клинического использования.

«Преимущество нашего неразрушительного подхода состоит в том, что местоположение NADH в клетке имеет отношение к ее функции выживания», объяснил Хейкал. «Когда клетка разрушается, становится невозможным определить, где именно молекулы находились в живой клетке и какую роль они играли».

Ученые утверждает, что измерение уровня маркеров в клетке без ее разрушения имеет потенциал для применения технологии в лечении болезней и назначении лекарства.

«Наша технология не ограничивается обнаружением раковых опухолей. Другие нейродегенеративные болезни, связанные с митохондриальными аномалиями, также могут быть обнаружены», сообщил Хейкал. «Также мы можем использовать новый подход для определения количественной эффективности новых лекарственных препаратов».

06.04.2009


Подписаться в Telegram



Здоровье

eLife: Смертоносная бактерия-вампир жаждет человеческой крови
eLife: Смертоносная бактерия-вампир жаждет человеческой крови

Одни из самых смертоносных бактерий в&nbs...

New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз

По данным нового крупного исследования, провед...

JAMA: Скрининг PSA незначительно влияет на смертность от рака простаты
JAMA: Скрининг PSA незначительно влияет на смертность от рака простаты

Крупнейшее на сегодняшний день исследован...

Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо

Используя современные методы тканевой инженери...

Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека

Чуткие носы собак способны распознать ранние п...

Cancer: Риск развития рака зависит от метаболического синдрома
Cancer: Риск развития рака зависит от метаболического синдрома

Новое исследование показывает, что люди с...

Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста

Мигрирующие нейроны обладают конусом роста, ко...

Cell: Открыта новая роль нейтрофилов в борьбе с раком
Cell: Открыта новая роль нейтрофилов в борьбе с раком

В исследовании, опубликованном в журнале ...

IEEE: Экзоскелет поможет перенесшим инсульт вернуться к нормальной жизни
IEEE: Экзоскелет поможет перенесшим инсульт вернуться к нормальной жизни

Портативное роботизированное устройство, котор...

NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний

Новое исследование, проведенное группой ученых...

Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть

Основываясь на десятилетних наблюдениях з...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса