Проекты

Экспрессное профилирование жирных кислот в плазме крови человека методом масс-спектрометрии MALDI

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1747
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Свободные жирные кислоты (СЖК) являются важными источниками энергии для большинства тканей тела. Также они участвуют в таких процессах, как передача сигналов рецептора, экспрессия генов и регуляция системного гомеостаза. Во многих случаях избыток тех или иных жирных кислот может свидетельствовать о развитии каких-либо заболеваний, например, нарушение обмена веществ, рак, заболевания печени и т. д. В связи с этим детектирование таких соединений в биологических жидкостях человека и его тканях приобретает большое значение для ранней диагностики заболеваний и мониторинга лечения.

Цель

Тестирование матричных соединений с целью выбора наиболее подходящей матрицы для детектирования СЖК в крови человека.

Задачи

  1. Провести анализ научной литературы с целью определения наиболее перспективных и доступных матричных соединений.
  2. Зарегистрировать масс-спектры MALDI модельных жирных кислот с целью определения матричного соединения, обеспечивающего наилучшую эффективность десорбции/ионизации аналитов.
  3. Опробовать предложенное матричное соединение на реальном образце (работы, связные с непосредственным обращением с образцами крови, выполнялись сотрудниками сторонней организации).

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Масс-спектрометр Bruker autoflex speed (Bruker Daltonics Inc., Германия)
  • Матричные соединения – 3-аминохинолин, 9-аминоакридин, акридин, 1,8-ди(N,N-диметиламино)нафталин (все Sigma-Aldrich, США)
  • Декановая, тетрадекановая и гексадекановая кислоты (все Sigma-Aldrich, США)
  • Растворитель – тетрагидрофуран (ТГФ, х.ч, Реахим, Россия)

Описание

Среди методов, используемых при анализе жирных кислот, наибольшей чувствительностью и избирательностью обладают подходы на основе масс-спектрометрии. Масс-спектрометрия с матрично-активированной лазерной десорбцией (MALDI) обеспечивает быструю регистрацию масс-спектра и не подвержена матричным эффектам. Использование этого подхода осложнено необходимостью подбора матричных соединений, которые могут обеспечивать десорбцию/ионизацию аналитов.

Отбор, пробоподготовка образца крови и нанесение полученных экстрактов на мишень проводились в ООО «ХромсистемсЛаб». Эта же организация обеспечила соблюдение этических стандартов. В ходе процедуры пробоподготовки 1 мл крови, отобранный у добровольцев, помещался в пробирки с активатором свёртывания и центрифугировался в течении 10 мин. при 3000 об/мин. Супернатант-сыворотка отделялась, к ней добавляли метанол для осаждения белков и также центрифугировали в течение 10 мин. при 3000 об/мин. Супенатант вновь отделялся, смешивался с раствором матрицы и наносился на мишень.

В ходе выполнения работы были определены пределы обнаружения модельных жирных кислот (декановой, тетрадекановой и гексадекановой) с помощью метода масс-спектрометрии MALDI с использованием 3-аминохинолина, 9-аминоакридина, акридина и 1,8-ди (N, N-диметиламино) нафталина в качестве матриц. Анализ полученных данных показал, что наилучшие результаты достигались в присутствии 1,8-ди (N, N-диметиламино) нафталина. Применение этого матричного соединения для анализа СЖК, выделенных из крови человека, показало, что оно позволяет регистрировать масс-спектры, содержащие интенсивные пики ионов кислот различного строения

Результаты работы/выводы

В ходе работы было установлено, что использование 1,8-ди (N, N-диметиламино) нафталина в качестве матричного соединения позволяет детектировать свободные жирные кислоты в крови с минимальной пробоподготовкой.

Перспективы использования результатов работы

Результаты показали, что масс-спектрометрический метод может выявлять жирные кислоты в крови человека.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

РУДН

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Открытая городская конференции «Старт в медицину» 2021 – призёр.

Мнение автора о своей работе, проекте «Инженерный класс в московской школе», конференции «Инженеры будущего», пожелания

«Проект даёт уникальную возможность попробовать себя в технической сфере. Работа имеет перспективы в медицине будущего, проект будем продолжать. Всё понравилось, огромное спасибо организаторам и школе!»