Ученые создали высокопроизводительный метод на базе масс-спектрометрии для составления 3D-карт органических молекул — метаболитов, жиров и компонентов среды — на коже человека и окружающих его предметах. Протокол, пригодный для исполнения в любой спектроскопической лаборатории, опубликован в Nature Protocols. Там же опубликованы ссылки на свободно распространяемое программное обеспечение, необходимое для молекулярной картографии, и его описание. По задумке авторов, подобная картография может пригодиться микробиологам и медикам, а также криминалистам.
В своей среде обитания человек повсюду оставляет следы в виде молекулярных меток из липидов и метаболитов с поверхности кожи. Кожа человека сама в свою очередь является средой для обитания бактерий, видовой состав которых может меняться в зависимости от разных условий, например, заболеваний, которыми человек страдает. Для определения особенностей молекулярного и бактериального состава поверхности кожи ученые из Европейских лабораторий молекулярной биологии (EMBL) и университета Сан-Диего в Калифорнии ранее разработали метод молекулярной картографии. Метод основан на масс-спектрометрии — детекции молекул по соотношению массы к заряду.
В рамках тестирования метода авторы установили особенности липидного состава кожи на разных участках тела — лице, руках, груди и спине, а также исследовали микробные сообщества, обитающие на коже. Оказалось, что наиболее разнообразная микробиота обнаруживается у мужчины на ступнях, а у женщины на шее. В другой работе ученые вместе со своими студентами проанализировали поверхности предметов в комнате отдыха университета, некоторые личные вещи, например, телефоны и велосипеды, и по следам органики смогли ассоциировать с ними владельцев.
В новой работе исследователи доработали метод и увеличили его возможности. Авторы соединили метод масс-спектрометрии с жидкостной хроматографией, которая обеспечивает эффективную экстракцию органических молекул. Кроме того, спектр доступных для детекции ЖХ-МС малых органических молекул был существенно расширен.
Итоговый протокол включает в себя пошаговую инструкцию, описывающую сбор образцов в разных точках поверхности при помощи специальных ватных тампонов, молекулярную экстракцию веществ и анализ образцов при помощи масс-спектрометрии, а также обработку данных при помощи программного обеспечения и построение двумерных и трехмерных молекулярных карт. По задумке авторов, протоколом может воспользоваться любая лаборатория, владеющая хроматографом и масс-спектрометром.
Для демонстрации возможностей протокола исследователи построили карту веществ, выделяемых растениями розмарина, и смогли обнаружить следы пальцев на поверхности клавиатуры банкомата после того, как человек набрал на ней PIN-код, по градиенту концентрации урокановой кислоты — продукта метаболизма гистидина, которая присутствует в верхних слоях кожи.
При помощи подобного анализа, например, поверхности смартфона, можно обнаружить многие особенности его владельца, в частности, курит ли он, пользуется ли косметикой и даже какие лекарства принимает. Также молекулярные карты пригодятся и в сельском хозяйстве, к примеру, для анализа распределения пестицидов. Наконец, пример с анализом поверхности клавиатуры банкомата демонстрирует возможности применения метода в криминалистике. Масс-спектрометрия получает в этой области все более широкое применение. К примеру, мы рассказывали, как эксперты предложили определять, через какие органы прошла пуля, по присутствующим на ней белковым остаткам.
Дарья Спасская
Часть компонентов для нее, возможно, поступала из Индии
Российские ученые выявили вероятные остатки древней косметики, которые много лет назад обнаружили в Казахстане во время раскопок захоронений джетыасарской культуры. Похоже, что примерно в III–IV веках нашей эры древние жители Восточного Приаралья изготавливали средства из местного мела и ароматических масел, которые, возможно, поступали в регион по торговым путям из Индии. Об этом сообщается в ст…