Предложен новый метод, который позволит ускорить поиск допинга у спортсменов — Naked Science
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.
Сегодня, 09:16
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

Сегодня, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

31 июля
Василий Парфенов

Изучение загадочной короны черной дыры, образованной рентгеновским излучением, преподнесло интересное открытие. Космические телескопы XMM-Newton и NuSTAR смогли «увидеть» свет, отраженный веществом сразу позади невероятно массивного объекта. И хотя это очередной раз подтверждает общую теорию относительности, про основной объект исследований ученые почти не получили новых данных.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

26 июля
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: