Category: Новосибирский государственный университет

В Центре коллективного пользования «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ» открывается новое направление исследований «Инновационные биоматериалы и методы их исследования». Работа будет проводиться в рамках стратегического проекта «Центр интеграции персонифицированной биомедицины, фармации и синхротронных бинарных технологий», получившего поддержку государственной программы «Приоритет 2030».

Впервые в России с использованием метода ускорительной масс-спектрометрии (УМС) будут проводиться исследования фармакоокинетики пептидов, гемостатических композитов и структурный анализ ископаемых тканей. Долгосрочным результатом проекта станет создание стандартизированного подхода для оценки трансдермальной доставки пептидов, ускорение разработки новых терапевтических средств и повышение точности прогнозирования их клинической эффективности, создание и внедрение новых синтетических функциональных материалов для медицинского применения, например, гемостатических материалов и селективных гемосорбентов. Ранее данный высокотехнологичный метод исследований применялся в основном для радиоуглеродного датирования археологических находок, геологических объектов и палеонтологических образцов.

Ускорительная масс спектрометрия (УМС) — сверхчувствительный метод абсолютного измерения изотопных отношений, основанный на подсчете единичных атомов. Наибольший интерес для медицинских исследований представляют возможности УМС в регистрации радиоуглерода – С-14. Точность метода настолько высока, что позволяет проводить достоверные измерения концентрации изотопа С-14 при его доле 1Е-15 от общего содержания углерода. Непревзойденная чувствительность УМС дает ряд преимуществ, таких как малое количество пробы для анализа и возможность анализа углеродсодержащего образца, находившегося в любом агрегатном состоянии. Поэтому для УМС-анализа в наиболее простом исполнении потребуется около 2-4 мг сухого вещества, 10 мг образца биологических тканей и менее 50 мкл жидкости. Ввиду крайне малого содержания радиоуглерода в биосфере — изотопное отношение С-14/С-12 составляет 1Е-12 — радиоактивность меченных препаратов, необходимая для точной регистрации методом УМС, в несколько раз меньше естественного уровня радиации. Это позволяет безопасно проводить многократные исследования, в том числе с привлечением в качестве испытуемых детей, что очень важно при разработке именно детских форм лекарств в связи с существенными различиями обмена веществ у взрослых и детей. В настоящее время в мире накоплен большой массив данных о применении УМС в клинических исследованиях лекарственных средств для выбора персонализированной помощи онкологическим больным, на рынок поступают новые лекарства, разработанные с использованием УМС.

В мире насчитывается около 200 установок УМС, крупных УМС центров с двумя и более установками насчитывается около 30. В России действует только один такой центр — ЦКП УМС НГУ-ННЦ, располагающий двумя ускорительными масс-спектрометрами — первым отечественным высоковольтным, разработанным учеными ИЯФ им. Г.И. Будкера СО РАН 15 лет назад, и низковольтным MICADAS, произведенным в Швейцарии. Центр проводит исследования, большая часть которых направлена на радиоуглеродное датирование различных объектов, для заказчиков со всей территории России, а также из Казахстана, Узбекистана, Северной Кореи, Приднестровья и др. Большинство заказчиков — научные организации, исследовательские институты и вузы.

— Наш центр УМС зарегистрирован в международной базе радиоуглеродных лабораторий как «AMS Golden Valley» и в 2022 году успешно прошел сертификацию GIRI. За годы работы нами проведено более 10 тысяч УМС-анализов, с результатами измерений опубликовано более 80 научных статей, в том числе в издательской группе Nature, ежегодно выполняется более 40 договоров на УМС-измерения. Имеется научный задел по введению радиоуглеродной метки в органические соединения (стирол) и материалы (полимерные нано- и микросферы), в состав вирусной оболочки, а также по исследованиям распределения токсичных веществ и проникающей способности аэрозольных частиц в органах, — рассказывает директор ЦКП УМС НГУ-ННЦ Екатерина Пархомчук.

Новое направление исследовательской работы подразумевает активное участие студентов и молодых ученых, желающих заниматься научной работой в данной сфере. Студенты будут задействованы в процедурах пробоподготовки, а также изучении гемостатики. Молодые ученые будут работать в единой команде с опытными исследователями и экспертами в области применения УМС.

— В рамках данного направления мы намерены ориентировать наши УМС-установки на использование в области биомедицины. Например, на создание меченых соединений медицинской направленности с целью дальнейшего исследования их распределения и биологического действия в живом организме. Чувствительность метода УМС значительно превосходит возможности других методов определения изотопных соотношений. Такие исследования — редкие и сложные, и в России их больше никто не проводит. Например, исследование глубины проникновения лекарственного препарата через кожу, его эффективность на различных стадиях заболеваний, пути выведения из организма. Такие работы специалистами нашего центра уже проводились, и мы стараемся привлекать к ним студентов и аспирантов, — объяснила Екатерина Пархомчук.

Планируется, что к сотрудничеству будут привлечены медицинские центры, фармацевтические компании и исследовательские институты.

Уже известно, что одним из первых проектов станет оценка трансдермальной доставки пептидов — органических веществ, образованных аминокислотными цепочками. Эффективность их воздействия при таком пути доставки в организм до конца не изучена ввиду отсутствия надежных методов изучения данного процесса. УМС-исследование может восполнить пробел и предоставить ответ на этот вопрос.

Одновременно с проектами в области фармакологии и инновационной медицины, научные сотрудники ЦКП УМС НГУ-ННЦ продолжат работу по радиоуглеродному датированию археологических и палеонтологических материалов в прежнем объеме, поскольку потребность в данных исследованиях у ученых многих специальностей — археологов, почвоведов, палеонтологов и геологов, — остается очень высокой.