Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка мультиплексных электрохимических сенсорных систем на основе наночастиц благородных металлов и ДНК-аптамеров для диагностики рака легкого.

Номер контракта: 14.604.21.0105

Руководитель: Кичкайло Анна Сергеевна

Должность: главный технолог

Организация: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
днк-аптамеры, белки-биомаркеры, электрохимический сенсор, рак легкого, частицы нанозолота, plaur, lifr, progrp, nse, цитокерататины, nrp, aptamab

Цель проекта:
1.1 Разработка мультиплексных электрохимических сенсорных систем для диагностики рака легкого на основе определения белков-биомаркеров в биологических жидкостях. 1.2 Сравнение эффективности мультиплексных электрохимических сенсорных систем, основанных на ДНК-аптамерах к традиционно используемым в клинической практике белкам-биомаркерам и ДНК-аптамерах, полученных путем селекции к опухолевой ткани легкого.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Экспериментальные образцы мультиплексных электрохимических биочипов двух типов, предназначенных для диагностики рака легкого: (1) – мультиплексные электрохимические биочипы на основе ДНК-аптамеров к традиционно используемым белкам-биомаркерам для диагностики рака легкого и (2) – мультиплексные электрохимические биочипы на основе ДНК-аптамеров, полученных с помощью селекции к опухолевым тканям легкого.
2. Эскизная конструкторская документация на экспериментальные образцы мультиплексных электрохимических сенсорных систем и их составные части.
3. Лабораторный технологический регламент изготовления мультиплексных электрохимических сенсорных систем.
4. Лабораторный технологический регламент изготовления мультиплексных электрохимических биочипов на основе ДНК-аптамеров.
5. Методическое и программное обеспечение для компьютерной обработки и анализа результатов измерений.
6. Методика определения концентрации белков-биомаркеров рака легкого в образцах крови онкобольных с помощью мультиплексной электрохимической сенсорной системы.
7. Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации мультиплексной электрохимической сенсорной системы и мультиплексных электрохимических биочипов с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера – организации реального сектора экономики.
8. Перечень новых белков-биомаркеров рака легкого и соответствующих высокоспецифичных и высокоаффинных синтетических аналогов антител (ДНК-аптамеров).

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом, создаваемым в процессе реализации проекта, станут мультиплексные электрохимические биосенсоры для диагностики рака легких. В России работы, связанные с использованием биосенсоров на основе аптамеров, единичны, поэтому мультиплексные электрохимические биосенсорные устройства на основе аптамеров в стране в настоящее время не производятся. Способ диагностики онкологических заболеваний с помощью электрохимических биосенсоров, содержащих комплекс ДНК-аптамеров к раку легкого, соответствует мировому уровню. Для создания мультиплексных электрохимических биосенсоров будут использованы ДНК-аптамеры, полученные разными способами, - с помощью селекции к послеоперационным тканям рака легких. Для идентификации белков-мишеней будут использованы потенциостаты, разработанные организацией-соисполнителем. Ограничением использования мультиплексных систем может стать их недостаточная разрешающая способность.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты проекта, а именно, мультиплексные электрохимические биосенсоры для диагностики рака легкого должны найти применение в системе здравоохранения. Мультиплексные электрохимические биосенсоры должны стимулировать в России создание диагностических систем нового поколения, поскольку средства терапии и диагностики на основе аптамеров высокоспецифичны и безопасны для человека. Результаты исследований, полученные с помощью электрохимического биосенсора на основе аптамеров, неоднократно демонстрировались на конференциях международного уровня. Предполагается, что мультиплексные электрохимические биосенсоры для ранней диагностики рака легкого будут широко востребованы в клинической практике и повысят эффективность противоопухолевой терапии, что приведет к снижению риска смертности.

Текущие результаты проекта:
В процессе реализации ПНИ проведен анализ научно-технической литературы и патентный поиск по теме проекта, обоснован выбор направления исследований. Выбраны наиболее аффинные и специфичные ДНК-аптамеры, полученные к опухолевой ткани легких с использованием послеоперационного материала. Разработаны молекулярные биосенсоры путем модификации типовых печатных графитовых электродов наночастицами золота и ДНК-аптамерами. Разработаны нанобиосенсоры путем модификации коллоидных частиц золота ДНК-аптамерами. Произведена оценка молекулярных биосенсоров (графитовых электродов, модифицированных наночастицами золота и ДНК-аптамерами) и нанобиосенсоров, используемых для получения электрохимических биочипов. Установлено влияние иммобилизации ДНК-аптамеров на оптические свойства, агрегативную устойчивость золей и электрохимическое поведение наночастиц. Произведен маркетинг рынка и изучена технология производства средств медицинской диагностики, использующих электрохимические биочипы, моноклональные и искусственные антитела, наночастицы благородных металлов. Разработаны предложения и схемы логистики получения мультиплексных электрохимических сенсорных систем диагностики. Получены высокоспецифичные пулы ДНК-аптамеров к нативным белкам-биомаркерам рака легкого, традиционно используемым для диагностики рака легкого – цитокератину CYFRA 21-1, фактору клеточной адгезии EpCAM, рецептору урокиназы PLAUR, ингибитору рецептора лимфолейкоза LIFR, предшественнику гастрин-рилизинг пептида ProGRP, раково-эмбриональному антигену CEA. Изучены основные технические характеристики зарубежных приборов (потенциостата «DropSens@ DS uSTAT DV 200, Испания; электрохимической станции CH Instruments 600D, США) – аналогов приборов для электрохимической регистрации опухолеассоциированных белков рака легкого с помощью аптамеров. Секвенированы пулы ДНК-аптамеров к белкам-биомаркерам онкологических заболеваний (цитокерататинам, молекулам эпителиально-клеточной адгезии EpCAM, рецептору урокиназы PLAUR, ингибитору рецептора лимфолейкоза LIFR, предшественнику гастрин-рилизинг пептида ProGRP, раково-эмбриональному антигену CEA) и проанализированы ДНК-последовательности всех пулов. Наиболее характерные последовательности ДНК-олигонуклеотидов синтезированы для создания на их основе электрохимических сенсоров. Методом аффинного обогащения с помощью аптамеров выбраны белки-мишени ДНК-аптамеров, полученных при селекции аптамеров к послеоперационным тканям рака легкого. Разработан перечень новых белков-биомаркеров рака легкого и соответствующих высокоспецифичных и высокоаффинных синтетических аналогов антител (ДНК-аптамеров).