Технология hex-MASP основана на использовании 3D-печатного каркаса из множества крошечных шестигранных ячеек. При наложении на образец ткани устройство разделяет её на тысячи микроскопических фрагментов, точно сохраняя их исходное положение. Далее сверхчувствительная масс-спектрометрия измеряет белковый состав каждого сегмента. Полученные данные объединяются в тысячи детализированных карт, каждая из которых показывает распределение отдельного белка по всей площади ткани.

Предыдущие аналоги с квадратными ячейками часто деформировались или разрушались при контакте с плотными тканями сердца или почек. Гексагональная структура значительно прочнее и надежнее. Эта разработка, результаты которой опубликованы в журнале PNAS, позволяет ученым увидеть, как лекарства распределяются в органе и как ткани реагируют на терапию в разных зонах.

Точный контроль над распределением препаратов

Профессор фармацевтических наук Джун Цюй и его команда подчеркивают, что лекарства редко распределяются по органу равномерно. Отсутствие методов для отслеживания локальных ответов клеток долгое время мешало пониманию того, почему препараты вызывают побочные эффекты или работают менее эффективно, чем ожидалось. «Каждая карта белка раскрывает часть истории. Совокупный анализ тысяч таких карт помогает изучить, как болезнь и лечение меняют биологический ландшафт ткани, открывая закономерности, ранее остававшиеся вне поля зрения», — поясняет Цюй.

В ходе экспериментов технологию применили к мозгу мыши, получавшему терапию моноклональными антителами. Метод позволил создать точные карты распределения как самих лекарственных антител, так и более 6000 белков мозга. Это дает возможность заранее оценивать кандидатов в лекарства до перехода к дорогостоящим клиническим испытаниям.

Новый подход к лечению болезни Альцгеймера

Методика особенно актуальна для борьбы с болезнью Альцгеймера. На протяжении десятилетий фармацевтические компании вкладывали миллиарды долларов в препараты для удаления амилоидных бляшек из мозга. Однако клинические испытания показали, что очистка от бляшек не всегда приводит к существенному улучшению когнитивных функций. Исследователи полагают, что воздействие на один лишь амилоид не охватывает все биологические механизмы прогрессирования заболевания.

Hex-MASP позволяет изучать изменения в мозге на разных стадиях патологии, сопоставляя путь препарата с реакцией тысяч белков. Это помогает выявить наиболее важные биологические мишени и понять, какие процессы упускались из виду. Лаборатория Джуна Цюя уже нашла перспективные мишени для лечения Альцгеймера и работает над расширением области применения технологии для других сложных заболеваний. В команду разработчиков также вошли Мин Ма, Мин Чжан, Шихан Хуо и Чи Чжоу.