08.04.2020
Сколтех

Предложен новый метод, который позволит ускорить поиск допинга у спортсменов

4.3

Ученые Сколтеха нашли новый способ определения допинга в организме спортсменов. Помимо стандартных процедур, специалисты предложили проводить два дополнительных анализа, основанных на реакциях обмена легкого и тяжелого изотопов водорода (водорода и дейтерия) и легкого и тяжелого изотопов кислорода. Это позволит ускорить поиск нужного вещества.

Преложен новый метод, который позволит ускорить поиск допинга у спортсменов / ©www.goodfon.ru

Работу исследователи провели совместно с Центральной химико-токсикологической лабораторией Минздрава — головной организацией по скринингу запрещенных препаратов. Статья опубликована в журнале AnalyticalChemistry. Работа выполнена при поддержке Российского Научного Фонда.

Вы когда-нибудь задумывались, что именно делают в лабораториях с допинг-пробой спортсмена? Каким образом выясняется, что велосипедист или пловец употребил запрещенный препарат? Поиск в крови или моче соединений, которых там быть не должно — это как поиск иголки в стоге сена, только вы не знаете, что ищете именно иголку, а не, допустим, нитку или пуговицу, и вообще заранее не понимаете, есть ли в огромном стоге хоть что-то (а хозяин «стога» сотрудничать с вами не намерен).

Чтобы определить химический состав какого-либо вещества, вам пригодится масс-спектрометрия — техника, при которой компоненты этого вещества ионизируются (то есть нейтральные молекулы и атомы превращаются в заряженные ионы), а затем по их траектории в электромагнитном поле определяется масс-спектр, концентрации компонентов относительно всей смеси.

Именно с помощью масс-спектрометра можно определить наличие в крови или моче анаболиков, диуретиков или даже, например, тестостерона, который и так встречается в человеческом организме — и доказать, что обнаруженный гормон имеет искусственное происхождение.

Но даже если вы получили масс-спектр — это лишь половина дела, надо еще понять, что именно вы нашли. В открытых базах химических соединений вроде PubChem более 120 миллионов соединений, поэтому выбор огромен. Есть базы данных, которые сопоставят ваши масс-спектры со своими библиотеками, но в этих библиотеках сейчас в лучшем случае полмиллиона соединений. И даже если вы как-то восстановили по масс-спектру формулу (к примеру, C8H9NO2), в базе найдется более 2500 (!) соединений с такой молекулярной формулой. Выяснить то, какой препарат употребил человек – парацетамол или, например, 1-этил-2-нитробензол, будет очень сложно.

Доцент Центра по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных Сколтеха (CDISE) Юрий Костюкевич и его коллеги предложили способ на порядок уменьшить пространство поиска, то есть количество вариантов, из которых вы выбираете, в такой непростой задаче. Для этого нужно больше информации о структуре молекулы.

Помимо стандартных процедур при масс-спектрометрии, ученые предложили проводить два дополнительных анализа, основанных на реакциях обмена легкого и тяжелого изотопов водорода (водорода и дейтерия) и легкого и тяжелого изотопов кислорода (16O и 18O). Результаты этих анализов как раз и дают информацию о структуре молекулы и работают как дополнительный фильтр при отборе подходящих соединений.

Свой метод ученые испытали для детектирования в моче человека реального психоактивного вещества — метилендиоксипировалерона (MDPV, внесен в перечень наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров, подлежащих контролю в РФ). MDPV отлично подходит для такой проверки: его формула C16H21NO3 дает 19337 соединений, лишь для семи из которых есть готовые масс-спектры.

Два относительно простых дополнительных анализа, которые предложили авторы научной статьи, сокращают пространство поиска до 1515 молекул — в 13 раз. Юрий Костюкевич отмечает, что среди этих оставшихся полутора тысяч молекул лишь малая часть имеет биологическое происхождение, так что это существенно упростит дело.

Идея ученых сработает даже для гипотетических новых, ранее не известных видов допинга. «Если вы приняли такой допинг, наш подход засечет, что у вас в биологических пробах есть что-то, чего у других спортсменов нет, и примерно скажет, на что это соединение похоже. А разбираться, допинг это или вы вчера какую-то экзотическую пищу употребили – это уже дело спортивных врачей», — говорит ученый. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
26 ноября
Мария Азарова

Всестороннее исследование беременных, зараженных коронавирусом, показало, что инфекция изменяет не только материнский иммунитет, но и иммунитет ребенка при рождении.

26 ноября
ТюмГУ

Ученые ТюмГУ и Всероссийского института защиты растений выделили из вечной мерзлоты группу бактерий Bacillus spp., которые способны при низких температурах повысить урожайность озимой пшеницы и предотвратить распространение фитопатогенных грибов с зернами. Их исследование показало, что бактериальные штаммы Bacillus spp. способны биосинтезировать хитинолитические ферменты и стимулирующий рост растений гормон ауксин. Это означает, что их можно рассматривать в качестве потенциальных агентов биологического контроля болезней, которые будут использоваться для повышения урожайности сельскохозяйственных культур на северных территориях. Апробация биопрепаратов проходила в реальных условиях в Западной Сибири.

26 ноября
Ольга Иванова

Его обнаружили в Польше. Ученые считают, что украшению порядка 41,5 тысячи лет и он сделан руками Homo sapiens.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

25 ноября
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

26 ноября
Анастасия Михалева

За всю историю исследования в космосе побывали более 500 человек. В океан на глубину более 10 километров спускались всего трое. Мы до сих пор знаем о Мировом океане и его обитателях недопустимо мало.

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

2 ноября
Мария Азарова

Авторы новой работы на примере Шотландии определили характеристики людей, умерших от Covid-19, хотя они были привиты, а также выявили основные предикторы смертности.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: