Ученые Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта (ИМБ) РАН изучили, как влияет на метаболизм клеток новая культуральная среда, созданная в Университете Глазго. Подробнее об исследовании можно прочитать в авторитетном журнале Antioxidants. Новые культуральные среды помогут в изучении изменений метаболизма клеток. Например, измененные вирусом метаболические пути могут служить мишенью при создании противовирусных препаратов.
Культуры клеток, выращиваемые «в пробирке» (in vitro), активно используются в генетике, биотехнологии, вирусологии и смежных дисциплинах для решения целого ряда экспериментальных задач, от выяснения причин и механизмов гибели клеток до культуральные среды, предложенные в 1950-х годах. Свою задачу ― быстрый рост клеток и неистощимость среды ― этот метод создания культуральных сред выполняет. Однако он имеет существенные минусы: отсутствие одних компонентов, обычных для человеческого организма, и завышенные концентрации других (например, уровень глюкозы в классических культуральных средах держится на уровне 25 ммоль/л, тогда как у здорового человека он составляет примерно 5 ммоль/л). Эти различия сами по себе меняют метаболизм клеток и нарушают пути передачи сигнала.
Две группы исследователей из Университета Глазго и Массачусетского технологического института (MIT) в 2017/2019 годах предложили свои, сходные между собой варианты культуральных сред, имитирующих состав плазмы крови человека. Ученые ИМБ РАН в свою очередь изучили одну из них (Plasmax) и выяснили, как она изменяет метаболизм клеток, могут ли клетки, которые ведутся на такой среде, поддерживать репликацию различных вирусов и подходят ли предложенные среды для изучения окислительного стресса ― избыточного образования активных форм кислорода, которое может привести к повреждению жиров, белков, ДНК.
«Мы выяснили, что эта среда усиливает дыхание митохондрий. У различных РНК-вирусов (к ним относится, например, SARS-CoV-2, вирусы гриппа, гепатита С) падает уровень и скорость репликации (способности к размножению). Новая клеточная среда Plasmax, тем не менее, поддерживает их репликацию, просто не на таком высоком уровне, как в случае с классическими средами. При этом вирусы вызывают такой же сильный окислительный стресс, как и в классических средах. Однако, если их «нормировать», т.е. поделить на единицу вируса, то получается, что эффект вируса на редокс-системы клетки более выражен. Таким образом мы выяснили, что среда Plasmax пригодна для изучения вирусных инфекций и функций митохондрий. Кроме того, эти среды точно можно использовать для изучения редокс-биологии и окислительного стресса», ― отметил руководитель лаборатории биохимии вирусных инфекций ИМБ РАН Александр Иванов.
Исследование было проведено совместно с Национальным исследовательским центром эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи и Лионским центром раковых исследований (Lyon Cancer Research Center).
Новую культуральную среду ученые лаборатории биохимии вирусных инфекций ИМБ РАН планируют применять в своих исследованиях, например, в изучении изменений метаболизма клеток.
