Исследование ЛНФ ОИЯИ: Рамановская спектроскопия для распознавания нетоза

Публикации, 11 ноября 2020

В последние годы спектроскопия комбинационного рассеяния стала мощным диагностическим инструментом в науках о жизни. Настоящая работа посвящена применению рамановской спектроскопии для распознавания нейтрофилов, трансформированных при нетозе. Нейтрофилы являются наиболее распространенными лейкоцитами крови человека и важной частью врожденного иммунитета, обеспечивая быструю реакцию на микробную и вирусную инвазию.

Работа проведена группой ученых Сектора романовской спектроскопии Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ во главе с Григорием Арзуманяном в сотрудничестве с учеными из ГБУЗ МО МОНИКИ им. М. Ф. Владимирского, научно-исследовательским отделом ООО «Медтехнопарк», Институтом общей физики им. А. М. Прохорова РАН и Московским химическим лицеем № 1303.

Нетоз — это процесс запрограммированной гибели клеток нейтрофилов, вовлеченный в развитие многих заболеваний, в том числе связанных с высокой смертностью. Во время процесса нетоза нейтрофилы подвергаются кардинальной трансформации, приводящей к разрушению клетки с высвобождением ее внутреннего содержимого. В результате нетоза возникают так называемые нейтрофильные внеклеточные ловушки (NETs), которые представляют собой комплексы ДНК с нейтрофильными белками, трансформированными в процессе нетоза. Нашей целью был поиск возможных спектральных маркеров в спектрах комбинационного рассеяния нейтрофилов, вызванных именно нетотическим преобразованием нейтрофилов. С точки зрения спектроскопии мы были нацелены на выявление существенных различий в спектрах комбинационного рассеяния, вызванных трансформацией нейтрофилов.

Для измерений спектров комбинационного рассеяния использовалась конфокальная микроспектроскопическая установка с высоким пространственным разрешением. Она состоит из сканирующего лазерного спектрометра «Confotec CARS» (SOL Instruments Ltd., Белоруссия), соединенного с инвертированным микроскопом NIKON TE2000-E. На начальной стадии формирования сетей-ловушек (NETs) антимикробные элементы в гранулах нейтрофильной клетки под действием специальных ферментов цитруллинируются, что указывает на начало процесса активации нетоза.

Высокочувствительная рамановская спектроскопия позволила выявить в низкочастотном диапазоне спектра эволюцию (рост) пика цитруллина (см. рисунок) в течение 30–40 мин после начала воспалительного процесса, что можно классифицировать как раннюю диагностику нетоза.

Низкочастотная область спектра комбинационного рассеяния нейтрофилов: эволюция (рост) интенсивности линии цитруллина, указывающая на преактивацию нетоза

Arzumanyan G., Mamatkulov K., Volkov A., Vereschagin K. et al. // J. Raman Spectroscopy. 2020. V. 1. P.10; https://doi.org/10.1002/jrs.5844.