Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk opracowali szybką, tanią i stosunkowo prostą metodę wykrywania neuroprzekaźników. Od ich właściwej proporcji zależy płynne działanie ludzkiego mózgu, a zachwiania tej proporcji mogą oznaczać choroby.

Nowa metoda wykrywania neuroprzekaźników została opracowana przez zespół prowadzony pod kierunkiem prof. Martina Jönsson-Niedziółki z IChF PAN. Neuroprzekaźniki, takie jak dopamina, serotonina czy adrenalina, mają wpływ na funkcjonowanie ludzkiego mózgu. Od ich właściwych proporcji zależy jego płynne działanie.

Z kolei zaburzenia w proporcjach mogą prowadzić do chorób. Dlatego tak ważne jest, by umieć wykrywać je jak najwcześniej. Zanim jeszcze pojawią się widoczne objawy. Jak pokazał zespół prowadzony przez prof. Martina Jönsson-Niedziółkę, można to robić szybko, prosto i tanio.

Wyniki badań zespołu z IChF PAN ukazały się na łamach pisma „Analytical Chemistry”.

Dążymy do tego, by wykrywać neuroprzekaźniki w jak najniższych stężeniach i bez dodatkowego przygotowania próbki. W pracy, którą właśnie opublikowaliśmy udowodniłam, że w mysim serum (czyli krwi bez czerwonych krwinek) potrafię wykryć serotoninę w stężeniu tak niskim, jakie można znaleźć fizjologicznie – powiedziała mgr Magdalena Kundys-Siedlecka, główna autorka publikacji.

Szybkie i tanie wykrywanie neuroprzekaźników

Autorzy nowej metody przyznali, że ich celem było opracowanie sposobu na wykrywanie wielu neuroprzekaźników w tej samej próbce. Chodziło też o to, by próbka była jak najmniej przetworzona, by można było pobrać krew, ślinę czy płyn mózgowo-rdzeniowy i bez dodatkowych prac ujawnić w nim neuroprzekaźniki. Chcieli także potrafić je wykrywać w bardzo niskich stężeniach, co pozwoliłoby wcześnie wykryć ewentualną chorobę.

„Mówi się np., że choroba Alzheimera jest wywoływana przez niedobór dopaminy w konkretnych rejonach mózgu, ale w rzeczywistości mechanizmy chorobowe są dużo bardziej skomplikowane. Zwykle nie decyduje nadmiar lub niedobór tylko jednego neuroprzekaźnika, lecz raczej niewłaściwa ich mieszanina. Jeśli uda się dowiedzieć, jakie są stężenia różnych związków w jednej próbce, pobranej w tym samym momencie, z tego samego miejsca, można o wiele precyzyjniej wypowiadać się o tym, co tak naprawdę jest przyczyną takich czy innych objawów chorobowych” – czytamy w komunikacie opublikowanym na stronach internetowych IChF PAN.

Neuroprzekaźniki są wydzielane przez mózg, ale nie tylko. Tutaj pojawia się kolejny problem w określeniu ich stężenia, bo jeśli dany neuroprzekaźnik jest wydzielany w nerkach, to jego stężenie w moczu będzie inne niż we krwi czy łzach.

Kluczem w nowej metodzie jest wirowanie próbki na elektrodzie. Wymusza to szybszy transport masy, wielokrotnie zwiększa wydajność reakcji oraz przyspiesza pomiar. – Limit detekcji jest ekstremalnie niski. Jesteśmy przy tym w stanie wykryć wszystkie neuroprzekaźniki, które są elektrochemicznie aktywne, czyli podlegają procesom utleniania i redukcji. Ja pokazuję, jak jednocześnie oznaczać dwa z nich: dopaminę i serotoninę. Muszę dodać, że dopaminę identyfikujemy bez pudła, choć jest bardzo podobna do innych: adrenaliny, noradrenaliny i jeszcze paru katecholamin – przyznała cytowana w komunikacie Kundys-Siedlecka.

Zdaniem naukowców te działania można porównać do szukania trawy… w trawie. „Próbka jest wielką łąką, a my chcemy na niej znaleźć, powiedzmy, kłosownicę wśród turówki. I to się udaje! To możliwe tylko dzięki dobrze zmodyfikowanym elektrodom, które odseparowują sygnały od różnych neuroprzekaźników” – opisano w komunikacie.

Badania z wykrywaniem neuroprzekaźników dotyczyły myszy, dlatego teraz badacze będą chcieli sprawdzić, czy opracowana przez nich metoda równie dobrze sprawdza się w przypadku człowieka. Uczeni dążą również do tego, by wykrywać jeszcze niższe stężenia, co dawałoby możliwość oznaczania np. dopaminy w płynach innych niż krew, takich, które w ogóle nie bolą przy pobieraniu.

Poznać mechanizmy depresji czy alzheimera

– Serotoninę umiemy już wykrywać w stężeniach podobnych do ludzkich. Z dopaminą – najciekawszym z neuroprzekaźników – jeszcze się nam nie udaje, a inne mają tak niskie stężenia, że potrzebujemy modyfikacji powierzchni elektrodowej, a zapewne i całej metody, żeby z dużym prawdopodobieństwem powiedzieć, że wykrywamy je w nieprzygotowanej próbce. Wiemy natomiast, że przy wyższych stężeniach umiemy już odseparować sygnały serotoniny i dopaminy w tej samej próbce – wyjaśnił prof. Jönsson-Niedziółka.

Metoda ma kilka korzyści. W przypadku serotoniny jest to najszybsza znana metoda wykrywani. Wyniki można podać w mniej niż godzinę od momentu pobrania płynów. Metoda też jest tania, co ma niebagatelne znaczenie dla szpitali. Dodatkowo sprzęt w niej stosowany może obsługiwać technik laborant po krótkim przeszkoleniu.

Prace naukowców z IChF PAN mogą pomóc poznać mechanizmy rozwoju takich chorób, jak depresja czy alzheimer i usprawnią ich leczenie. Badania były finansowane przez Narodowe Centrum Nauki, w ramach projektu PRELUDIUM, którym kieruje mgr Magdalena Kundys-Siedlecka.

 

 

Źródło: IChF PAN