Вместо скальпеля, рентгена и МРТ

Группа ученых под руководством профессора В. Верхуши создала белок, который позволяет увидеть внутренние органы живых млекопитающих.

Исследователи из медицинского колледжа Альберта Эйнштейна Владислав Верхуша и Григорий Филонов (Университет Йешива, Нью-Йорк) впервые создали флуоресцентный белок, который позволяет ученым увидеть внутренние органы живых млекопитающих, не используя ни скальпель, ни излучение, ни иные методы, связанные с побочными эффектами и рисками. Результаты исследования опубликованы в онлайновом выпуске Nature Biotechnology от 17 июля.

Последние 20 лет ученые активно используют цветные флуоресцентные белки медуз и кораллов для визуализации молекул, клеток и органелл. Однако изображений работающих органов живых млекопитающих получить этим методом пока не удавалось, потому что гемоглобин крови млекопитающих эффективно поглощает как излучение голубого, зеленого, красного и других спектров, которым традиционно стимулируют флуоресцентные белки, так и любое излучение, которое испускают сами белки.

Чтобы преодолеть это ограничение, в лаборатории профессора Владислава Верхуши, ведущего автора исследования, синтетический флуоресцентный белок создали на основе фитохрома — светочувствительного пигмента, который, в частности, содержится в некоторых видах бактерий, позволяя им распознавать источник света. Этот новый белок на основе фитохрома (названный iRFP- infrared fluorescent protein) способен как поглощать, так и испускать излучение в ближней инфракрасной части спектра, для которого ткани млекопитающих почти прозрачны. Для эксперимента в геном мыши ввели фрагменты аденовируса, содержащие ген iRFP. Достигнув печени, генная «посылка» встроилась в ДНК, началась экспрессия гена и выработка белка iRFP. Печень начала флуоресцировать на второй день после введения генного материала, интенсивность излучения достигла максимума на пятый день. Дополнительные исследования продемонстрировали нетоксичность белка iRFP для организма мыши.

Метод обещает быть прорывом в области визуализации внутренних органов. Он позволяет неинвазивными средствами и не подвергая пациента риску побочных эффектов, обычных при облучении и введении контрастного вещества, отслеживать многие физиологические процессы. В частности, с помощью метода можно следить за динамикой роста опухолей, чтобы оценить эффект той или иной противораковой терапии.

На снимках:

Клетки печени этой мыши содержат флюоресцирующий белок iRFP. Облучение в ближнем инфракрасном диапазоне заставило его испускать инфракрасное излучение. На изображении видно, что световые волны свободно проходят сквозь ткани животного, демонстрируя «ярко освещенную» печень, орган, изображение которого получить особенно трудно из-за ее насыщенности кровеносными сосудами.

Профессор В.В.Верхуша – руководитель работы.