Блог

Jul 07, 2023

Истории

автор Эван Робинсон '23 14 августа 2023 г. Исследования и открытия Четыре студента Гамильтона и доцент кафедры химии Макс Маджирек недавно заключили партнерские отношения с биомедицинским исследовательским институтом в Ютике

Эван Робинсон '23

14 августа 2023 г.

Исследования и открытия

Четверо студентов Гамильтона и доцент кафедры химии Макс Маджирек недавно заключили партнерское соглашение с биомедицинским исследовательским институтом в Ютике, чтобы разработать более безопасные и устойчивые методы создания терапевтических белков, которые при использовании в качестве инструментов визуализации могут революционизировать способы обнаружения опасных для жизни заболеваний.

Команда Гамильтона — Кимберли Чейз 24 года, Йозеф Кубофчик 24 года, Райан Рахман 24 года и Люк Коэн-Абелес 23 года — сотрудничала с Масонским медицинским исследовательским институтом Ютики (MMRI), плодотворным центром биомедицинских исследований, расположенным всего в нескольких минутах от кампус. Задуманный для диагностики сердечно-сосудистого заболевания, называемого атеросклерозом, новый процесс производит полезные пептидные молекулы без вредных побочных продуктов других методов синтеза.

Исследовательская группа Hamilton-MMRI обнаружила метод создания терапевтических белков (молекул FTP11), который «избегает использования токсичных соединений, называемых окислителями, которые обычно необходимы для осуществления этой реакции», — сказал Макс Маджирек. Вместо этого в новом методе используется ультразвуковой аппарат — машина, которая перемещает частицы посредством звуковых волн.

Атеросклероз входит в число наиболее распространенных причин смерти в мире и является основной причиной смерти в США. Он вызван накоплением бляшек на стенках артерий. Это накопление ограничивает кровоток, вызывая сужение и затвердевание артерий, что в некоторых случаях приводит к образованию тромбов, сердечным приступам или инсультам. Хотя это часто происходит в сердце, атеросклероз может поражать любые артерии в организме.

«Мы растворяем наше соединение в относительно небольшом количестве растворителя и воздействуем на него некоторой звуковой энергией, которая, по нашему мнению, помогает смешивать кислород, важный для химической реакции», — объяснил Маджирек.

Кислород необходим для создания дисульфидного мостика, решающего этапа синтеза пептидов. Хотя они не лечат атеросклероз, пептиды FTP11 можно прикрепить к красителю и использовать для визуализации отложений фибрина и тромбоцитов в артериях. Белки фибрина и клетки тромбоцитов являются двумя основными компонентами сгустков крови. Таким образом, FTP11 — это «инструмент визуализации», используемый для диагностики пациентов из группы риска, сказал Рахман.

Одним из ключевых этапов реакции является циклизация. По мнению Маджирека, это происходит в самом конце синтеза, когда пептиды образуют кольцо, при этом один конец молекулы связывается с другим. «Это намного сложнее, — заметил он, — но это почти как веревка, превращающаяся в круг».

Чтобы узнать, когда циклизация завершена, команда использовала аппарат высокопроизводительной жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ВЭЖХ-МС) для измерения состава химических веществ. Они взяли аликвоты или репрезентативные образцы из своей реакционной смеси и поместили их в ВЭЖХ-МС, который затем показал, какой процент пептида был циклизован.

Жир, холестерин и другие вещества составляют бляшки, ответственные за атеросклероз. Поскольку симптомы не проявляются до тех пор, пока состояние не станет достаточно тяжелым, лучше действовать превентивно: хотя атеросклероз поддается медикаментозному лечению, поддержание здорового образа жизни помогает снизить риск опасного накопления бляшек.

Первоначальное наблюдение о возможности использования этого метода произошло в MMRI. После этого команда Гамильтона сосредоточилась на разработке пептидов FTP11, которые позже можно было адаптировать для медицинских целей. «Моя лаборатория разрабатывает новые химические реакции», — сказал Маджирек. Чтобы облегчить эти реакции — в данном случае образование дисульфидных мостиков — студенты в основном отвечали за подготовку образцов пептидов, настройку ВЭЖХ-МС и мониторинг статуса циклизации.

«[Студенты] стали экспертами в использовании некоторых необходимых инструментов и некоторых экспериментальных методов, которые мы использовали».

Благодаря участию на каждом этапе исследовательского процесса студенты стали компетентными пользователями таких машин, как ВЭЖХ-МС, которые обычно не используются для регулярных курсовых работ. «Они стали экспертами в использовании некоторых необходимых приборов и некоторых экспериментальных методов, которые мы использовали», — сказал Маджирек. «Они многое сделали сами».