Новосибирские ученые заставили тромбоциты реагировать на свет

Специалисты НГУ создали инновационный фоточувствительный аналог адреналина, который не превращается в окисленную форму при распаде. Это вещество используется для активации тромбоцитных рецепторов с помощью света. Молекула активируется под воздействием ультрафиолетового излучения. Эта разработка может быть полезна в лабораторных исследованиях образцов крови в искусственных условиях.

Ученые считают, что 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. Различные соединения данного действия ученые начали разрабатывать и применять к различным клеткам уже довольно давно – со второй половины прошлого века. В рамках нашей лаборатории на протяжении последних лет также ведется данная деятельность. Синтезом молекул занимаются наши коллеги-химики из лаборатории фотоактивируемых процессов НИОХ СО РАН, мы же изучаем их свойства и применяем для исследования различных клеток, в основном — тромбоцитов», — объяснил заведующий Лабораторией оптики и динамики биологических систем ФФ НГУ Александр Москаленский.

В 90-х годах прошлого века были разработаны классические фоточувствительные аналоги адреналина. Они высвобождают адреналин при воздействии света, который затем окисляется и превращается в адренохром. Это вещество токсично для живых клеток, поэтому его использование в качестве активатора чувствительности к свету нежелательно. Ученые стремились найти способ снизить образование адренохрома, не останавливая высвобождение адреналина. В результате они обнаружили, что модификация молекулы, а именно введение карбаматного мостика из четырех атомов углерода и кислорода, позволяет решить эту задачу. При такой модификации высвобождение адреналина происходит как обычно, но его переход в окисленную форму значительно снижается.

«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.

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.