КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 23-25-00462
НазваниеМетаболические нарушения и их метаболомные проявления в крови и межклеточной жидкости при лимфедеме
Руководитель Яньшоле Людмила Владимировна, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт "Международный томографический центр" Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл
Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-105 - Клиническая биохимия
Ключевые слова количественная метаболомика, масс-спектрометрия, ЯМР-спектроскопия, рак молочной железы, лимфедема, ранняя диагностика, комплексный биомаркер, метаболические циклы, статистическая обработка
Код ГРНТИ76.03.31
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Современные медицинские диагностические технологии находятся на высоком уровне и с каждым годом усовершенствуются, тем не менее, ряд таких социально-значимых заболеваний как, к примеру, онкологические, все еще являются причиной смертности населения во всем мире. Как правило, причиной является непонимание механизмов образования и развития патологий и, как следствие, невозможности повлиять на эти процессы извне. Одним из наиболее перспективных подходов к решению этих проблем является применение геномных и постгеномных технологий, в частности метаболомное профилирование тканей. Развитие патологических процессов, в частности, злокачественных опухолей, может приводить к существенным сдвигам в метаболических циклах как самой пораженной ткани, так и в метаболоме крови человека. Это делает метаболомный профиль своеобразным “молекулярным зеркалом” патологии, позволяющим анализировать механизмы образования и развития заболевания, а также наблюдать ответ организма на лечение, не дожидаясь клинических проявлений. Рак молочной железы (РМЖ) занимает лидирующие позиции в структуре онкологической заболеваемости, как в мире, так и в России. Несмотря на достигнутый прогресс в диагностике и лечении РМЖ, последствия перенесенного заболевания и такие сопутствующие развивающиеся патологии, как лимфедема (breast cancer related lymphedema), существенно снижают качество жизни таких пациентов. Радикальное лечение злокачественных новообразований включает в себя удаление регионарных лимфатических узлов и поведение лучевой терапии, что и является пусковым фактором развития лимфедемы - отеков конечностей, вызванных накоплением жидкости с высоким содержанием белка в межклеточном пространстве. К настоящему моменту существуют доказанные корреляции развития вторичной лимфедемы конечностей у женщин после оперативного лечения РМЖ; тем не менее полная информация о механизмах, приводящих к образованию отеков, отсутствует. На сегодняшний день медицина не в состоянии добиться полного излечения лимфедемы; применение консервативных или хирургических методов лечения позволяет лишь уменьшить симптомы, замедлить прогресс заболевания и предотвратить осложнения. Но даже в этом случае качество жизни пациента ухудшается, вдобавок остается риск развития ряда сопутствующих патологий. Это делает чрезвычайно актуальной задачу поиска новых, более эффективных методик ранней диагностики и лечения лимфедемы. Для решения задач проекта будут применены самые современные методы аналитической химии для количественного метаболомного анализа: в проекте предлагается одновременное применение высокопольной ЯМР-спектроскопии и высокоэффективной жидкостной хроматографии с оптическим и масс-спектрометрическим детектированием, что должно обеспечить достоверность и точность полученных данных. Таким образом, сутью проекта является применение метаболомного подхода к выявлению прогностических биомаркеров развития и прогрессирования лимфедемы после лечения РМЖ в рамках концепции персонализированной медицины. В ходе решения поставленной задачи предполагается поиск корреляций между молекулярными маркерами различных подтипов опухолей РМЖ в сыворотке крови и нахождение взаимосвязей с развитием лимфедемы.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Шефер Алексей, Яньшоле Людмила, Проскура Ксения, Тутанов Олег, Юнусова Наталья, Григорьева Алина, Центалович Юрий, Тамкович Светлана
From Cell Lines to Patients: Dissecting the Proteomic Landscape of Exosomes at Breast Cancer
MDPI, Basel, Switzerland, Current issues in molecular biology, 2024, 46, https://doi.org/10.20944/preprints202412.0748.v1 (год публикации - 2024)
10.20944/preprints202412.0748.v1
2.
Осик Наталья, Лукзен Никита, Яньшоле Вадим, Центалович Юрий
Loss of Volatile Metabolites during Concentration of Metabolomic Extracts
ACS Publications, Washington, DC, USA, ACS Omega 2024, 9, 22, 24015–24024 (год публикации - 2024)
10.1021/acsomega.4c02439
3.
Яньшоле Вадим, Яньшоле Людмила, Горина Дарья, Осик Наталья, Нимаев Вадим, Центалович Юрий
NMR-Based Metabolomic Analysis of Serum and Interstitial Fluid from Patients with Breast Cancer-Related Lymphedema
MDPI, Basel, Switzerland, Cancers 2024, 16, https://doi.org/10.20944/preprints202411.1565.v1 (год публикации - 2024)
10.20944/preprints202411.1565.v1
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В ходе выполнения данного этапа проекта были получены расширенные результаты по количественному содержанию метаболитов в сыворотках крови контрольной группы и пациентов с лимфедемой верхних конечностей разной степени проявленности, а также исследована сыворотка крови пациентов с РМЖ. Было показано, что сыворотка крови и межклеточная жидкость у пациентов с лимфедемой имеют сходный метаболический состав: концентрации большинства метаболитов сходны или сопоставимы. В то же время концентрации пировиноградной кислоты, 2‐кетоизовалериановой кислоты, кетолейцина, 3‐метилового‐2‐оксовалериановой кислоты, триптофана, пролина, креатина, изомасляной кислоты, пропиленгликоля, аскорбиновой кислоты, муравьиной кислоты, изолейцина, лейцина, треонина и креатинина в сыворотке крови пациентов с лимфедемой выше, чем в контрольной группе. Методом обогащения набора метаболитов (MSEA) образцов сыворотки крови пациентов с лимфедемой, сопряженной с РМЖ, и контрольной группы было выявлено, что наиболее затронутые метаболические пути включают энергетические циклы и воспаление тканей.
В ходе разработки метода пробоподотовки биологических жидкостей для метаболомного анализа было показано, что летучие метаболиты могут быть потеряны на преаналитическом этапе метаболомного анализа. Было проведено экспериментальное и теоретическое изучение механизмов испарения летучих веществ и/или их удержания в образцах при высушивании растворов метаболомных экстрактов. Показано, что испарение растворителя приводит к неизбежной потере не диссоциирующих летучих метаболитов с низкой температурой кипения и высоким давлением пара (таких как ацетон и этанол). Сохранение диссоциирующих летучих соединений (в первую очередь органических кислот RH) при испарении зависит от наличия в растворе буферных солей, которые отвечают за поддержание нейтрального pH. Кислоты остаются в растворе до тех пор, пока присутствуют преимущественно в диссоциированном R- состоянии. На последней стадии выпаривания растворителя буферные соли выпадают в осадок, образуя твердую матрицу, захватывающую в себя метаболиты из раствора. При этом осаждение буфера приводит к снижению pH раствора, увеличению доли RH в ассоциированном состоянии и ускорению улетучивания RH. Таким образом, восстановление RH определяется конкуренцией между улетучиванием растворителя в ассоциированной форме RH и захватом метаболита в твердую матрицу. Сохранение летучих кислот в остатке после высушивания экстракта может быть улучшено либо добавлением буферных солей для поддержания высокого pH, либо неполным высушиванием образца. Это исследование может способствовать более качественной подготовке образцов для дальнейших метаболомных анализов любых биологических тканей.
Таким образом, метаболиты, определенные в настоящем исследовании и метаболический циклы, подверженные изменениям при развитии лимфедемы, сопряженной с РМЖ, могут быть в дальнейшем расценены как потенциальные биомаркеры лимфедемы.
Публикации
1.
Шефер Алексей, Яньшоле Людмила, Проскура Ксения, Тутанов Олег, Юнусова Наталья, Григорьева Алина, Центалович Юрий, Тамкович Светлана
From Cell Lines to Patients: Dissecting the Proteomic Landscape of Exosomes at Breast Cancer
MDPI, Basel, Switzerland, Current issues in molecular biology, 2024, 46, https://doi.org/10.20944/preprints202412.0748.v1 (год публикации - 2024)
10.20944/preprints202412.0748.v1
2.
Осик Наталья, Лукзен Никита, Яньшоле Вадим, Центалович Юрий
Loss of Volatile Metabolites during Concentration of Metabolomic Extracts
ACS Publications, Washington, DC, USA, ACS Omega 2024, 9, 22, 24015–24024 (год публикации - 2024)
10.1021/acsomega.4c02439
3.
Яньшоле Вадим, Яньшоле Людмила, Горина Дарья, Осик Наталья, Нимаев Вадим, Центалович Юрий
NMR-Based Metabolomic Analysis of Serum and Interstitial Fluid from Patients with Breast Cancer-Related Lymphedema
MDPI, Basel, Switzerland, Cancers 2024, 16, https://doi.org/10.20944/preprints202411.1565.v1 (год публикации - 2024)
10.20944/preprints202411.1565.v1
Возможность практического использования результатов
-