Химики создали вещество, подсвечивающее ионы кальция внутри клеток

ТАСС, 14 июля. Ученые создали новую светящуюся молекулу, которая может соединяться с ионами кальция в растворах, биологических тканях и клетках и отслеживать их круговорот в организме. Об этом пишет пресс-служба РХТУ им. Д.И. Менделеева со ссылкой на научный журнал Sensors and Actuators B.

"Мы получили молекулу, которая идёт туда, где наблюдаются проблемы с костной или мягкими тканями, и селективно связывается именно с кальцием. Ее присутствие можно обнаружить по флуоресценции при облучении лазером. Получается такой рецептор, который соединяется с кальцием и подсвечивает его", – рассказал один из авторов исследования, доцент РХТУ Максим Ощепков.

Флуоресцентные, то есть светящиеся, метки ученые используют для того, чтобы было удобнее наблюдать за различными частями клеток и процессами, которые в них протекают. Как правило, эти метки представляют собой антитела, к которым присоединена флуоресцентная молекула или другие типы молекул, которые могут прикрепляться к различным веществам, присутствующим в клетках.

Ощепков и его коллеги создали подобную молекулу, которая может присоединяться к кальцию – одному из самых важных элементов, присутствующих в клетках тела человека. Он участвует не только в формировании костей, но и в передаче сигналов между нервными клетками, сокращении мышц и в некоторых других функциях организма.

"Подсветка" для кальция

Из-за нарушений в круговороте кальция в организме могут появиться очень серьезные проблемы, в том числе и рак. Поэтому ученые постоянно изобретают новые способы наблюдений за концентрацией ионов кальция в клетках и за тем, как она изменяется. Как правило, для таких наблюдений ученые используют специальные флуоресцентные метки, которые могут соединяться с небольшой долей ионов кальция в клетке. После этого они начинают светиться немного иначе.

Исследователи из России и Германии обогатили подобный арсенал ученых. Они разработали относительно простую молекулу, которую можно использовать для наблюдений за круговоротом кальция в костной ткани и чрезмерном накоплении этого элемента в мягких тканях тела.

Эта молекула состоит из двух частей. Одна из них, нафтальимид, светится, а вторая соединяется с кальцием. Последняя относится к бисфосфонатам – особому классу веществ, которые могут активно соединяться с кальцием и применяются для лечения остеопороза.

Синтезировать это вещество, как выяснили химики, достаточно легко. Причем в процессе синтеза можно гибко управлять тем, насколько сильно будет светиться подобная молекула. Для этого нужно менять длину "моста" между бисфосонатом и нафтальимидом. Это позволяет адаптировать вещество для работы с разными типами тканей в теле человека и животных.

Работу разных версий этого вещества Ощепков и его коллеги проверили на культурах клеток кожи и веществе, которое имитировало основную минеральную составляющую костей, – гидроксиапатит. Опыты показали, что подобные молекулы легко проникали внутрь клеток, связывались с ионами кальция или частицами гидроксапатита и подсвечивали их при облучении лазером.

Подобные метки, как надеются ученые, обогатят арсенал не только биологов-экспериментаторов: их можно будет использовать в медицине и хирургии для диагностики болезней и операций на тканях, в которых содержится большое количество кальция. Чтобы решить эту задачу, российские химики планируют создать новый тип меток, который будет вырабатывать не видимое, а инфракрасное излучение, почти беспрепятственно проникающее через ткани тела человека.