Сотрудники кафедры аналитической химии химического факультета МГУ обнаружили набор маркеров – значимых метаболитов, наличие которых в организме можно связать с отравлением сильнодействующими веществами. Выявленные метаболиты позволяют понять детальный механизм воздействия отравляющих веществ на животных и людей и правильнее лечить больных. Работа опубликована в журнале Analytical and Bioanalytical Chemistry.

Биологические образцы – сложнейшие объекты для исследования, так как содержат огромное количество органических и неорганических веществ. А иногда от правильного, качественного и быстрого анализа зависит не только здоровье, но и жизнь. Поэтому химики постоянно ищут новые методы исследования биологических жидкостей. В последнее время стал популярным так называемый метаболомный анализ – аналитический подход, основанный на использовании масс-спектрометрии. Одна из задач метаболомного анализа – выявление новых метаболитов для различных патологических состояний.

«Ранее мы смогли приобрести довольно большой опыт в метаболомных исследованиях, связанных с выявлением потенциальных метаболитов для различных заболеваний, например, рака мочевого пузыря, – рассказал руководитель исследования, профессор, д.х.н. Игорь Родин. – Также в нашей лаборатории накоплен большой опыт в области аналитической токсикологии: анализе биоматериалов организмов, подвергшихся воздействию ядовитых веществ».

Сначала авторы исследования тренировались в поиске известных метаболитов, возникающих в результате отравления. Накопленный опыт позволил расширить работу: ученые начали искать новые вещества, связанные с тем или иным воздействием на организм. Первый вариант намного проще, потому что проводится с использованием методов, заранее настроенных на конкретные соединения и максимально игнорирующих остальные. Во втором случае, наоборот, нужно выявить как можно больше веществ. Такой подход в разы сложнее, потому что вещества начинают мешать определению друг друга.

«В рамках этой работы с применением методологии жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения мы смогли проанализировать образцы биоматериала, полученные от лабораторных животных, – объяснил Игорь Родин. – Использованная техника позволяет измерять содержание органических веществ и идентифицировать их в сложных объектах».

Для обработки полученных данных химики использовали методы статистики и хемометрики. В больших массивах данных они позволили выявить значимые изменения, которые возникли после отравления организмов сильнодействующими веществами.

«Поскольку изначально получаемые данные достаточно сложные, моя часть работы состояла в их предварительной обработке», – рассказал участник исследования, студент 5 курса химического факультета МГУ Юрий Ихалайнен.

«После предобработки большого массива данных вся доступная информация анализировалась статистически, в том числе методами машинного обучения, — дополнил соавтор исследования, сотрудник лаборатории масс-спектрометрии химического факультета МГУ Иван Плющенко. – В результате мы смогли отследить изменения, связанные с воздействием токсиканта на организм».

Новые маркеры показали, что воздействие отравляющих веществ оказалось намного более широким, чем считалось ранее. Токсикант блокировал сразу несколько ферментов, что вызывало целую цепочку новых нарушений в обмене веществ, эндогенном метаболизме и многом другом. Полученные результаты позволили понять механизм действия широкого класса токсичных веществ. По найденным биомаркерам в дальнейшем можно будет делать выводы об отравлении, поврежденных механизмах организма и правильно назначать лечение.