В Петербурге создали сенсоры для изучения мембранного потенциала клеток

Группа ученых Санкт‑Петербургского государственного университета (СПбГУ) в сотрудничестве с коллегами из других вузов создала белки-сенсоры с усиленным свечением для изучения мембранного потенциала клеток, которые играют ключевую роль в нервных импульсах, мышечном сокращении и других процессах, необходимых для функционирования организма. Разработка, созданная благодаря нацпроекту «Наука и университеты», может быть использована при создании лекарственных препаратов, а также для медицинских исследований мозга и сердца, сообщили в СПбГУ.

«Полученные нами белки‑сенсоры имеют ряд преимуществ по сравнению с уже известными вариантами. Они обладают значительно более яркой флуоресценцией, для их активации можно использовать „красный“ лазер, поскольку нам удалось сдвинуть спектр их поглощения в длинноволновую область. Такое излучение лучше проникает в биологические ткани, что более перспективно для последующего применения этих белков в медицине», — объяснил научный сотрудник кафедры медицинской химии СПбГУ Дмитрий Николаев.

Как пояснили в вузе, клеточная мембрана — это особая структура, состоящая из белков и липидов, которая отделяет содержимое клетки живого организма от внешней среды и позволяет сохранить ее целостность. Мембранный потенциал клеток изучают при помощи специальных флуоресцентных белков, которые вводятся в клетку и начинают светиться под воздействием света. Интенсивность свечения определяется величиной мембранного потенциала, что позволяет наблюдать за процессами в клетке в режиме реального времени. Из-за слабого сигнала возможности применения флуоресцентных белков-сенсоров ограничены, однако ученые нашли способ их оптимизировать.

Усовершенствованные варианты сенсоров могут найти применение в биомедицинских исследованиях — в частности, при изучении работы мозга и сердца с помощью флуоресцентного микроскопа. Белки с увеличенным свечением позволяют с помощью специального микроскопа отслеживать даже самые быстрые изменения потенциала отдельных нейронов. Кроме того, разработка может быть полезна при создании лекарств для лечения заболеваний мозга, таких как болезнь Паркинсона и эпилепсия, при создании препаратов для терапии сердечно‑сосудистых заболеваний, а также для диагностики различных патологий.

Главная цель нацпроекта «Наука и университеты» — вывести Россию в пятерку мировых лидеров по разработкам в приоритетных областях. Создаются условия, чтобы ученым было комфортно жить и работать в нашей стране, большое внимание также уделяется популяризации науки, чтобы привлечь в эту сферу молодежь. Запущена программа по созданию сети современных кампусов. Исследователей обеспечивают передовым оборудованием и инфраструктурой, в том числе уникальными установками класса «мегасайенс» и новыми научными судами. Вузы, НИИ и бизнес приглашают участвовать в совместных проектах, что позволяет быстрее и эффективнее использовать передовые открытия на благо развития страны. Нацпроекты реализуются по решению Президента РФ Владимира Путина с 2019 года.