Специалисты Гарвардского университета и Brigham and Women's Hospital, работающие под руководством Клода Лечена (Claude Lechene), разработали новый метод мультиизотопной визуализирующей масс-спектрометрии (multi-isotope imaging mass spectrometry, MIMS). С помощью этого метода врачи в скором времени смогут наблюдать за перемещениями единичных донорских клеток после трансплантации, а также отслеживать, в каких клеточных структурах и в каком количестве накапливаются противоопухолевых препараты

.

Разработчики сравнивают предоставляемые новым методом масс-спектрометрии возможности со способностью рассматривать здание слой за слоем. Это позволяет вам видеть не только то, что здание состоит из квартир, но и, например, то, что в каждой квартире есть холодильник. Вы также можете видеть, что в одном холодильнике лежат помидоры, а в другом – картошка. Вы можете посчитать и взвесить продукты, а также зафиксировать, с какой скоростью они используются и заменяются новыми. Все это, только на клеточном уровне, позволяет проделать мультиизотопная масс-спектрометрия.

В основе методики лежит бомбардировка поверхности атомов биологического образца пучком ионов. При этом происходит ионизация некоторых атомов и их эмиссия (излучение). Расположенные на пути таких вторичных ионов электромагнитные «линзы» и «призмы» позволяют создавать изображения входящих в состав образца молекул. Мультиизотопная масс-спектрометрия представляет собой совокупность трех подходов: использования масс-спектрометра вторичных ионов, разработанного Джорджем Слодзяном (Georges Slodzian) из университета Южного Парижа, мечения стабильными изотопами и разработки программного обеспечения для количественного анализа изображений.

Мультиизотопная масс-спектрометрия позволяет получать трехмерные изображения белков, ДНК, РНК, углеводов и жирных кислот на субклеточном уровне в срезах тканей или клеток. Она позволяет визуализировать и количественно оценить все, что происходит с молекулами: как они попадают внутрь клетки, где накапливаются и как быстро замещаются. (На рисунке интенсивность каждого из трех цветов пропорциональна содержанию соответствующих элементов в клетке эндотелия – внутренней оболочки кровеносных сосудов).

Вместо красителей и радиоактивных меток, обычно применяющихся для отслеживания молекул, метод предполагает использование стабильных изотопов. Например, для наблюдения за судьбой стволовых клеток ученые предлагают метить их атомом азота-15, который не изменяет структуру ДНК и не токсичен для клеток. Мечение стабильными изотопами позволяет оценить местонахождение клетки сразу после трансплантации, а также ее судьбу по прошествии нескольких лет.

Как пример использования нового метода, демонстрирующий его ценность для трансплантационной медицины в качестве подхода, позволяющего наблюдать за перемещениями клетки в организме и, возможно, выявлять причины отторжения органа, можно привести эксперименты по отслеживанию судьбы клеток селезенки донора в лимфоузлах мыши. Еще одним примером, полезным уже с точки зрения фундаментальной науки, является оценка одного из процессов, обеспечивающих поддержание жизни на Земле, – захвата атмосферного азота и его последующей конверсии в усваиваемую растениями форму, осуществляемого клубеньковыми бактериями.

Статья Claude Lechene et al. «High-resolution quantitative imaging of mammalian and bacterial cells using stable isotope mass spectrometry» опубликована в Journal of Biology от 5 октября 2006 года.

Евгения Рябцева
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/