Клиника Шарите: инновационная технология диагностики крови

Ученые всемирно известной клиники Шарите, расположенной в Берлине, совместно с коллегами из Великобритании настолько усовершенствовали технологию масс-спектрометрии, так что теперь тысячи белков могут быть измерены в образце крови в течение нескольких минут.

Исследовательская группа демонстрирует потенциал технологии, анализируя плазму крови людей с COVID-19: с помощью новой технологии ученые смогли идентифицировать 11 ранее неизвестных белков, которые указывают на тяжесть заболевания. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Biotechnology.

Чтобы получить такой «протеиновый отпечаток», ученые используют масс-спектрометрию, которая до сих пор была очень трудоемкой и дорогостоящей. Новая технология «Scanning SWATH”, разработанная под руководством профессора Маркуса Ральсера, директора Института биохимии Шарите, намного быстрее и дешевле, чем все предыдущие методы, и позволяет проводить измерения нескольких сотен образцов в день.

«Чтобы ускорить технологию, мы изменили электрические поля в масс-спектрометре. Это создает чрезвычайно сложные данные, которые человек не в состоянии проанализировать », — объясняет проф., д.м.н. Ралсер. «Поэтому мы разработали компьютерные алгоритмы, основанные на нейронных сетях и извлекающие из данных необходимую биологическую информацию. Это позволяет нам определять тысячи белков параллельно и во много раз сокращает время измерения. К тому же, этот метод более точен».

Возможные применения этой высокопроизводительной технологии разнообразны: от фундаментальных исследований до широкомасштабного поиска эффективных медикаментов. Также технология может быть применена для определения биологических характеристик (биомаркеров), которые можно использовать для оценки индивидуального риска пациентов — это ученые подтвердила в своем исследовании на примере COVID-19.

Специалисты проанализировали плазму крови 30 пациентов с разной степенью тяжести симптомов COVID-19, которые были госпитализированы в клинике Шарите, и сравнили их белковые паттерны с образцами 15 здоровых людей. Измерение одного образца заняло всего несколько минут.

Таким образом ученые идентифицировали в общей сложности 54 белка, концентрация которых в крови повышалась или понижалась в зависимости от тяжести заболевания COVID-19. 43 из них ученые уже раньше соотнесли с серьезностью заболевания, однако эта взаимосвязь ранее не была известна для 11 остальных белков.

«С помощью нашего нового метода мы за очень короткое время обнаружили “белковые отпечатки” в образцах крови, которые теперь можно использовать для классификации больных COVID-19 в зависимости от тяжести их заболевания», — говорит д.м.н. Кристоф Месснер, один из первых авторов исследования и научный сотрудник Института биохимии Шарите.

Такая оценка может быть очень ценной, потому что не все пациенты могут объективно оценить свое состояние здоровья. Чтобы иметь возможность использовать масс-спектрометрический анализ в качестве стандарта для классификации больных COVID-19, технология ещё должна быть доработана до диагностического теста.