Российские биологи создали новую методику «поточного» анализа химического состава и свойств одиночных клеток, которая работает в 30 тысяч раз быстрее, чем самые продвинутые роботизированные станции, созданные за рубежом, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Сотрудники НИИ, как правило, тратят много рабочего времени на то, чтобы наработать, очистить и отобрать белки с высокими показателями активности. Мы не были исключением, и поэтому мы попробовали решить эту проблему, разработав систему ультравысокопроизводительного скрининга биомолекул на основе микрофлюидной эмульсии. В результате мы получили систему, позволяющую осуществлять отбор интересующих нас биообъектов, а не только ферментов», — объясняет Станислав Терехов из Института биоорганической химии РАН в Москве.
Как рассказывает Терехов, эта идея возникла три года назад, когда Станислав предложил разработать технологию, которая позволяет быстро установить активность сотен миллионов новых ферментов, получаемых его коллегой Иваном Смирновым. Группа Смирнова занималась созданием и отбором биокатализаторов, ускоряющих реакции, для которых природных ферментов не существует.
Например, российские биохимики в последние годы работают над созданием противоядий для фосфорорганических токсинов – нервнопаралитических газов. Подобные препараты стали актуальными в последние годы из-за распространения пестицидов и эпизодов применения химического оружия во время гражданских войн и международных конфликтов. Раньше, как отмечают ученые, их коллегам приходилось тратить годы на то, чтобы получить десятки новых белков.
Терехов и его коллеги смогли ускорить этот процесс в десятки тысяч раз, создав особый микрочип, начиненный большим количеством микроскопических каналов толщиной в волос или даже меньше. Каждый этот канал устроен таким образом, что отдельные клетки, попадающие в них, обволакиваются в капли из масла и воды и затем путешествуют по каналам в изоляции друг от друга. Это облегчает анализ их содержимого и позволяет ученым точно узнавать, что содержится в каждой клетке.
Для изучения клеток ученые использовали другую технологию, созданную российскими учеными – особый набор из светящихся меток, разработанный биологами из МГУ имени М.В. Ломоносова, который помогает определять наличие тех или иных ферментов и других молекул в клетках.
«Используя этот чип, нам удалось улучшить фермент, уничтожающий токсины. Впоследствии мы проследили, какие микроорганизмы замедляют рост патогенных штаммов золотистого стафилококка. Таким образом, наш метод скрининга походит для поиска новых лекарств, как на основе ферментов, так и на основе микроорганизмов, их метаболитов и других биологических объектов», — заключает Терехов.
В исследовании также принимал участие Казанский федеральный университет, Сколковский институт науки и технологий, Московский физико-технический институт, Французская академия фармакологии и Йельский университет.
