Исследования проводили сотрудники Лаборатории оптики и динамики биологических систем Физического факультета НГУ и Кафедры органической химии Факультета естественных наук НГУ.
«Идея управления живыми клетками с помощью света очень привлекательна для исследователей, потому что его можно точно сфокусировать на конкретном участке, включить в заданный момент и воздействовать на какой-либо светочувствительный рецептор. Проблема только в том, что далеко не у всех живых клеток есть такие рецепторы. К ним как раз и относятся тромбоциты. Нам было необходимо „заставить“ их чувствовать свет через какие-либо сигнальные молекулы. Дело в том, что почти у всех клеток есть рецепторы, чувствительные к каким-то веществам. Разные клетки чувствуют разные сигнальные молекулы, и один из путей — это сделать искусственные соединения, которые поглощают свет, а после этого могут, распадаясь на составные части или каким-либо образом перестроив свою структуру, присоединяться к рецепторам. Тогда после воздействия света клетка начнет их „чувствовать“. Именно таким образом и можно „заставить“ клетку проявлять чувствительность к свету», — объяснил заведующий Лабораторией оптики и динамики биологических систем ФФ НГУ Александр Москаленский.
Классические фоточувствительные аналоги адреналина, разработанные в 90-х годах прошлого столетия, при воздействии света высвобождают адреналин, который в процессе окисления преобразуется в адренохром, обладающий токсичностью по отношению к живым клеткам. По этой причине использовать его как активатор чувствительности к свету у живых клеток нежелательно ввиду того, что данное вещество может запустить в них какие-либо другие нежелательные процессы или вовсе убить.
Поэтому перед учеными стояла задача найти способ снизить образование адренохрома, но при этом не останавливая высвобождение адреналина. В результате выяснилось, что эту задачу позволяет решить простая модификация молекулы, а именно — введение карбаматного мостика. Высвобождение адреналина в данном случает происходило по-прежнему, а величина его перехода в окисленную форму значительно снизилась.
«Мы сравнили две линии молекул — классическую и модифицированную. Удивительно, но в то время, как классическое соединение приводило к образованию адренохрома, его аналог с карбаматным мостиком не вызывал этого побочного продукта, что приводило к чистому высвобождению активного вещества, то есть адреналина. Воздействие светом на оба соединения проводили в идентичных условиях, затем продукты, полученные посредством фотолиза, анализировали с использованием методов ультрафиолетовой спектроскопии, хроматографии и ядерного магнитного резонанса. Впоследствии мы оценили новое соединение с помощью анализа активации тромбоцитов in vitro. Результаты показали, что высвобождение адреналина значительно усиливает активацию тромбоцитов, что делает его ценным инструментом для углубленных исследований клеточного сигналинга», — рассказал Александр Москаленский.
Из-за того, что УФ-излучение не проходит внутрь организма, применять модифицированные молекулы фоточувствительного аналога адреналина внутри организма не представляется возможным. Поэтому ученые планируют использовать их для исследований активации тромбоцитов в пробирке, а именно — в образцах крови. С их помощью можно будет разрабатывать новые методики анализа и получать новую информацию о процессе активации тромбоцитов.
Этот метод позволит исследователям получать более точные данные о влиянии на активацию тромбоцитов именно адреналина. Это важно потому, что тромбоциты очень чувствительны к механическим воздействиям, к потокам жидкости, и к прочим видам воздействия, которые могут повлиять на результаты таких исследований.
В настоящее время у научных сотрудников лаборатории в разработке находится следующая молекула — фоточувствительный аналог адреналина на основе красителя BODIPY, которая будет активироваться светом в зеленой области спектра. Также у них есть понимание того, как модифицировать молекулы, которые могли бы активироваться в красной области спектра.Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы на сайте журнала Journal of Xenobiotics.
