Naujas švytintis baltymas apšvies gyvus vidaus organus

Yeshiva universiteto (JAV) Alberto Einsteino medicinos koledžo mokslininkai sukūrė pirmą fluorescuojantį baltymą, kuris suteiks galimybę aiškiai „matyti“ gyvų organizmų vidaus organus nenaudojant skalpelio ar tokių vaizdinimo metodų, kurie pasižymi nepageidaujamais poveikiais ar radioaktyviai apšvitina.

Naujasis baltyminis zondas gali tapti proveržiu viso kūno vaizdinimo srityje – pavyzdžiui, jis gali padėti medikams neinvaziniu metodu stebėti auglių dydžio kitimą norint įvertinti priešvėžinės terapijos efektyvumą. Priešingai nei taikant kitus kūno vaizdinimo metodus, naudojant fluorescuojantį baltymą nereikalingas radioaktyvus švitinimas ar kontrastinių priemonių naudojimas. Tyrimo rezultatai aprašyti leidinyje „Nature Biotechnology“.

Pastaruosius 20 metų mokslininkai savo tyrimuose naudojo įvairiomis spalvomis fluorescuojančius baltymus, išgautus iš medūzų ar koralų. Šiais baltymais buvo dažomos ląstelės, jų organoidai ir molekulės. Tačiau paaiškėjo, kad panaudoti fluorescuojančius baltymus gyvuose organizmuose nėra taip paprasta. Taip yra dėl to, kad gyvulinio kraujo hemoglobinas efektyviai sugeria mėlynos, žalios, raudonos ir kitų spalvų šviesos bangas, kurios naudojamos fluorescuojantiems baltymams sužadinti, o taip pat ir pačių baltymų po sužadinimo išskiriamas šviesos bangas, skelbia physorg.com.

Norint įveikti šią kliūtį, anatomijos ir struktūrinės biologijos profesoriaus adjunkto Vladislavo Verkhusha'os laboratorijoje buvo sukurtas baltymas iš bakterijos fitochromo (pigmento, kurį bakterijos naudoja šviesai aptikti). Šis naujasis fitochromo pagrindo švytintis baltymas, pavadintas iRFP, sugeria ir skleidžia elektromagnetines bangas infraraudonajam spektrui artimame diapazone.

Mokslininkai švytintį baltymą panaudojo vaizdinant kepenis – organą, kurio vaizdinimas yra itin sudėtingas dėl didelio kraujo kiekio. Pelėms buvo sušvirkšta adenoviruso, kuriame buvo iRFP genas. Kuomet virusas užkrėsdavo ląsteles ir jų nešamas genas patekdavo į ląstelių vidų, šios ląstelės pradėdavo gaminti iRFP baltymą. Tuomet pelės buvo veikiamos artimo infraraudonojo spektro spinduliais, o išskiriamus spindulius registravo viso kūno vaizdinimo įrenginiu. Infekuotų pelių kepenų fluorescencija pirmą kartą buvo pastebėta praejus dienai po injekcijos, o stipriausias švytėjimas buvo po penkių dienų. Papildomais eksperimentais nustatyta, kad iRFP baltymas nėra toksiškas.

„Savo tyrimu nustatėme, kad iRFP yra žymiai pranašesnis už kitus fluorescuojančius baltymus, kurie neva naudojami gyvūnų kepenims vaizdinti“, sakė V. Verkusha'os laboratorijoje dirbantis dr. Grigory'us Filonovas. „iRFP ne tik žymiai padidino gaunamo vaizdo šviesumą bei pagerino kontrastingumą lyginant su kitais fluorescuojančiais baltymais, jis buvo ir gerokai stabilesnis už kitus baltymus. Esame tikri, kad tai žymiai išplės galimas neinvazines viso kūno vaizdinimo panaudojimo galimybes“.

Dr. G. Filonovas pažymėjo, kad naudojant fluorescuojančių baltymų vaizdinimą nėra radioaktyvaus apšvitinimo rizikos, kuri neišvengiama taikant standartinius rentgeno ir kompiuterinės tomografijos metodus. Ir skirtingai nei magnetinio rezonanso taikymo atveju, kuomet dažniausiai reikia praryti arba sušvirkšti kontrastingumą didinančių medžiagų, iRFP kontrastingumas yra toks ryškus, kad jokių papildomų priemonių naudoti nereikia.