Омские учёные создают «светящихся шпионов» для борьбы с болезнями

Учёные ОмГУ им. Ф.М. Достоевского при поддержке Российского научного фонда разрабатывают принципиально новые инструменты для медицины будущего — «умные» флуоресцентные зонды. Эти сложные органические соединения, в тысячи раз более чувствительные, чем стандартные методы, способны избирательно проникать в разные части живой клетки и менять своё свечение в ответ на малейшие биохимические изменения. Проект, который лично заинтересовал председателя правительства Михаила Мишустина, открывает путь к созданию многоцветной карты клетки в реальном времени, что позволит с невиданной точностью изучать механизмы болезней, старения и действия лекарств.

Как именно «шпионы» смогут находить конкретные органеллы в клетке? Какое практическое применение уже нашли первые разработки омских химиков? Что учёные называют самым интригующим фронтом работ сегодня? И как скромные красители превращаются в высокотехнологичных «хамелеонов», способных менять цвет?

От первой победы — к новым горизонтам

Два года назад первый грант Российского научного фонда (РНФ) дал старт амбициозному проекту, о котором ранее мы уже подробно рассказывали здесь: https://tramplin.media/news/5/7236 

Доцент кафедры органической и аналитической химии ОмГУ, к.х.н. Антон Шацаускас и его команда синтезировали серию уникальных флуоресцентных красителей. Их ключевое преимущество — сверхвысокая чувствительность, превосходящая стандартные методы в тысячи раз. Но главное — эти вещества могут стать не просто «краской», а умными «шпионами».

«Если краситель меняет свечение под воздействием внутренних факторов клетки, он превращается в флуоресцентный зонд. Такой зонд может проникнуть внутрь, не нарушая жизнедеятельности, и сообщать, что там происходит. Это как установить мини-камеру с подсветкой в микромир, где правит болезнь», — объясняет Антон Шацаускас. 

Уже первый проект принёс практический результат: были получены красители, которые «затухают» в присутствии фермента пероксидазы. Это открыло путь к созданию более точных тест-систем для иммуноферментного анализа, повсеместно используемого для выявления вирусов, бактерий или аллергенов в клиниках и на пищевых производствах.

Успех стал трамплином. В июне этого года РНФ вновь поддержал исследователя, выделив грант на продолжение работы. Теперь задача усложнилась: учёные учатся не просто заставлять молекулы светиться, а направлять их с ювелирной точностью.

Многоцветная карта клетки и визит премьера

«Сейчас мы умеем получать яркие красители на весь видимый спектр — от фиолетового до красного. Наша новая задача — научить их не просто проникать в клетку, а избирательно накапливаться в конкретных её органеллах: в ядре, митохондриях, лизосомах», — говорит учёный

Представьте: у врача-исследователя есть набор разноцветных «фонариков». Синий подсвечивает ядро, зелёный — энергетические станции клетки (митохондрии), красный — её «мусоросборщики» (лизосомы). Добавив изучаемый фактор (например, экспериментальный лекарственный препарат или токсин), можно в реальном времени наблюдать, как меняется поведение и состояние каждого компонента. Это даёт невиданную ранее детализацию для изучения механизмов болезней, старения, действия лекарств.

Актуальность этих разработок оценили на высшем уровне. Во время визита в ОмГУ председатель Правительства РФ Михаил Мишустин лично ознакомился с наработками молодой лаборатории. Это свидетельствует о том, что фундаментальная наука здесь работает на самые передовые рубежи практической медицины.

В погоне за изменчивостью

Один из самых интригующих фронтов работ сегодня — создание «хамелеонов». Учёные активно разрабатывают красители, меняющие цвет и интенсивность свечения в зависимости от диэлектрической проницаемости среды.

«Липидная мембрана клетки — более «жирная», а внутренняя среда — полярная, как вода, — поясняет принцип Антон. — Если краситель будет реагировать на эту разницу свечением, мы сможем чётко визуализировать саму мембрану и процессы на её границе, что критически важно для изучения, например, вирусного проникновения или клеточной гибели».

Планы на ближайшие три года, которые покрывает грант, масштабны. Команде предстоит не только синтезировать новые соединения, но и «пришить» к ним специальные таргетные группы-«почтовые индексы», которые будут доставлять краситель строго по назначению.

Работа, которую ведёт Антон Шацаускас и его коллеги, — это шаг к медицине будущего, где диагностика будет не только ранней, но и невероятно наглядной, позволяющей учёным и врачам буквально видеть, как разворачиваются битвы за здоровье в микроскопической вселенной внутри нас. И эти «светящиеся шпионы» из Омска могут стать в ней одним из самых ценных союзников человечества.

Текст: Ирина Леонова

Фото: Глеб Кужелев