Российско-американские ученые открыли неизвестные ранее

Российско-американские ученые открыли неизвестные
ранее механизмы работы иммунных клеток
23 марта в одном из самых престижных медицинских журналов Immunity была опубликована
статья об уникальной способности иммунных клеток-макрофагов менять свою специализацию
в организме в зависимости от выполняемой ими задачи. Об исследовании этого феномена,
проведенном совместно с группой американских исследователей, рассказывает один из
авторов публикации, аспирант кафедры компьютерных технологий Университета ИТМО
Алексей Сергушичев.
– О чем ваша статья, опубликованная в Immunity?
– Нам с американскими коллегами удалось разработать метод нетаргетированного
анализа изменения метаболизма макрофагов, который позволяет «заглянуть» внутрь
механизмов, регулирующих метаболические реакции. Реакции – важная часть работы
нашего организма, мы изучаем, в частности, биохимические: превращение одних веществ
в другие, синтез аминокислот, разложение глюкозы и тому подобное. А разработанный
метод позволяет понять, как эти процессы протекают, и как они связаны между собой.
Например, мы можем получить данные об экспрессии генов, то есть понять, насколько
определенный ген используется клеткой. Некоторые гены кодируют белки, которые, в свою
очередь, являются катализаторами реакций, то есть могут ими управлять. Следовательно,
есть белок – будет реакция, нет белка – нет реакции. Помимо этого, в реакциях участвуют
метаболиты – органические продукты, которые образовались путем соединения различных
других веществ. Их в нашем организме тысячи, если не десятки тысяч. От концентрации
этих веществ зависит поведение реакций: их скорость, последовательность и результат.
Проанализировать, как именно концентрации разных веществ влияют на реакции,
чрезвычайно сложно, но нам это удается.
Все эти вещества движутся в общем потоке, но до создания нашего метода было неясно, в
какую сторону. Стандартный метод решения этой проблемы: изучить специфические
данные, на основе которых можно сделать некое заключение. Но единичное значение
концентрации метаболитов ничего не даст, потому что оно зависит от влияния на него
других веществ и ферментов, значения которых неизвестны. Поэтому отследить некую
закономерность можно, лишь сравнивая концентрации вещества в разных состояниях
активации макрофагов, – условно, при классической и альтернативной активациях.
И уже исходя из полученных данных, можно экспериментировать с этими процессами,
проводить анализы и делать выводы. В частности, выявленный нами набор биохимических
реакций позволил обнаружить неизвестные ранее метаболические механизмы, связанные
с активацией макрофагов. Используя эти данные, нам удалось составить цепочки
наиболее вероятных химических превращений веществ, которые осуществляются при
классической и альтернативной активациях. В результате мы описали в своей работе
несколько новых механизмов, которым является зависимость альтернативной активации
макрофагов от концентрации глутамина.
В общих словах, до нашего исследования понимание процессов, происходящих в
организме на клеточном уровне, не описывало того, как они осуществляются «изнутри».
Наша работа позволила проследить за изменениями в химических реакциях. Одной из
целей нашего исследования было оценить, как движутся определенные потоки реакций,
достигнут ли они цели, и как можно повлиять на их направление. Это довольно длительный
процесс, состоящий из нескольких этапов: проведение биологических опытов, получение
данных, их математическая обработка, анализ и так далее.
– Что даст понимание этих процессов, какие проблемы поможет решить?
– Зная, как происходят реакции при активации иммунных клеток, мы можем рассчитать, как
повлиять на этот процесс, замедлить его или ускорить. Такие возможности могут оказаться
важными для лечения некоторых болезней, связанных с иммунитетом, и создания
соответствующих лекарств. Безусловно, разработка новых медикаментов – долгий процесс
со своими нюансами, говорить об этом еще рано, но такая перспектива есть, ведь, по сути,
лекарства – те же вещества, что участвуют в реакциях в организме. Полученные нами в
результате исследований знания о движениях веществ, их взаимодействии между собой
даст представление, на что именно нужно воздействовать.
– Над чем вы работаете сейчас?
– Мы получили отзывы рецензентов, часть из которых потребовала от нас дополнительных
экспериментов и подсчетов новых данных. В итоге мы добились поставленной цели,
усовершенствовав наше исследование, сделав его более полным. Хотя в наших планах
продолжать работу, сделать исследование более таргетированным. Потому что
изначально мы не выбирали определенные гены и вещества для исследования – у нас
просто был широкий спектр, изучая который, мы нашли нечто интересное.
Параллельно мы доработаем математическую составляющую метода и применим его к
другим биологическим задачам, где важны изменения в реакциях: например, в изучении
рака.
Пресс-служба Университета ИТМО
Дата публикации 25.03.2015
>>>Перейти к новости
>>>Перейти ко всем новостям
>>>Перейти на портал Университета ИТМО