Изучение экспосома: может ли ГХ-МС/QTOF спасти пчел?

Геномика — это широко известная область и, возможно, одна из наиболее изученных сфер применения «омики». Она непрерывно развивается, однако сфера экспомики в рамках геномики привлекает повышенное внимание для понимания патологии и развития заболевания. Экспосом отображает взаимодействие между окружающей средой организма (внешнее воздействие) и его генами. Он включает все виды внешнего воздействия на протяжении жизненного цикла живого организма и, в отличие от генома, является очень изменчивым и динамичным, делая его наиболее перспективным для изучения. Современная технология квадрупольной времяпролетной (QTOF) газовой хроматографии/масс-спектрометрии (ГХ-МС) помогает исследователям глубже изучить экспосом.

Известно, что факторы окружающей среды играют важную роль при возникновении распространенных хронических заболеваний, таких как рак, диабет, а также сосудистые и нейродегенеративные заболевания. До недавнего времени природа экспосома оставалась в процессе изучения. В настоящее время ученые хорошо понимают взаимосвязь между воздействием окружающей среды и генетической чувствительностью.

Эффект экспосома

Несмотря на то, что генетические вариации, также называемые однонуклеотидными полиморфизмами (ОНП), могут иметь низкую пенетрантность, они широко распространены и, как известно, вносят вклад в общий уровень заболеваемости [1]. Большинство ОНП становятся причиной заболевания в присутствии специфических факторов окружающей среды но, несмотря на это знание, взаимосвязи между воздействием этих факторов и возникновением заболевания неясны. Большая группа исследований опирается на данные биобанков, демонстрируя сложную природу влияния экспосома. Разработка биомаркеров может усовершенствовать оценку воздействия, чувствительности и заболевания в популяционных исследованиях. Биомаркеры воздействия внешней среды полезны для эпидемиологии инфекционных заболеваний.

Определение профиля экспосома медоносных пчел

Новейшие изыскания ученых США и Турции при помощи инновационной технологии для определения профиля экспосома медоносных пчел показали взаимосвязь экспосома с хроническим заболеванием насекомых-опылителей. Группа использовала квадрупольно-времяпролетную ГХ-МС для обнаружения ранее не изученных механизмов инфицирования, биохимической обратной связи и повышенной восприимчивостью к заболеванию, в частности к грибковому поражению кишечника, вызванному паразитом Nosema ceranae[2]. Образцы были взяты из инфицированных и неинфицированных ульев в семи различных географических областях и проанализированы при помощи системы квадрупольно-времяпролетного ГХ-МС Agilent 7200B с целью получения профилей экспосома. Полученные экспериментальные данные были проанализированы с помощью программного обеспечения Agilent MassHunter для выделения химических характеристик. Были выявлены статистические зависимости между химическими профилями пчел, инфицированными N. ceranae, и неинфицированными особями при помощи программного обеспечения для биоинформатики Agilent Mass Profiler Professional (MPP).
Группа идентифицировала более 2350 химических структур по данным масс-спектрометрии; поиск по библиотеке спектров выявил совпадения для 73% этих соединений. Исследователи обнаружили, что профили экспосома связаны с уровнем заболеваемости. Было продемонстрировано, что химические вещества и метаболиты, встречающиеся только при вызванной N. ceranae инфекции, могут быть идентифицированы и даже использованы в качестве биомаркеров наличия заболевания.

Преимущества квадрупольно-времяпролетной ГХ-МС

Система квадрупольно-времяпролетного анализатора Agilent 7200B для ГХ-МС предоставляет точные данные измеренных масс полного спектра с высоким разрешением для проведения скрининга, составления профиля и идентификации соединений, пределяемых методом ГХ. Система способна определять химическую формулу неизвестных соединений и фрагментов при помощи программного обеспечения MassHunter. Это позволяет исследователям определить профили экспосома медоносных пчел и сделать заключение относительно их здоровья на уровне популяции. Помимо идентификации химических признаков система способна уточнять химические формулы, дополнительно предоставляя тем исследователям, которые работают с медоносными пчелами, инструменты для анализа полученного в процессе исследований экспосома.

Перспективы здоровья медоносной пчелы

Стремительно развивающиеся аналитические технологии позволяют ученым оценить количественно эффект новых стресс-факторов и взаимодействия между ранее выявленными факторами, а также определить новые химические биомаркеры заболевания с целью выявления профиля «химического отпечатка». Такой профиль может дать более точную аналитическую картину и даже предсказать модели ухудшения здоровья пчел, используя более глубокое понимание воздействия на организм многочисленных стресс-факторов окружающей среды.
Только для исследовательских целей. Не для использования в диагностических процедурах.

Поделиться