Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0054

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0054
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"
Название доклада
Разработка аналитической системы на основе суспензионных микрочипов для высокопроизводительного выявления биомаркеров онкозаболеваний.
Докладчик
Набиев Игорь Руфаилович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
1 Создание аналитической системы на основе белковых (протеомных) биомаркеров для высокочувствительной и ранней диагностики онкологических заболеваний женской репродуктивной системы
2 Проведение испытаний экспериментальных образцов аналитической тест-системы на примерах детекции биомаркеров трех видов онкологических заболеваний (рак молочной железы, рак яичников и рак шейки матки).
3 Проведение сравнения разработанной аналитической тест-системы с существующими современными ИФА методами детекции онкомаркеров, используемых в клинической практике.
Актуальность и новизна исследования
Одной из актуальных задач современной медицины является ранняя диагностика злокачественных новообразований, которые входят в перечень социально-значимых заболеваний человека, утвержденный Правительством РФ. Высокий общий уровень смертности, связанный с опухолевыми заболеваниями, во многом связан с недостаточным уровнем чувствительности существующих диагностических методов, ограничивающих возможность ранней детекции онкомаркеров.
Одним из важнейших критериев оценки диагностических возможностей современной онкологии является показатель запущенности, определяющий на какой стадии злокачественного новообразования был поставлен правильный диагноз, что определяет стретегию лечения и, в конечном итоге, показатели летальности. Статистические данные по РФ показывают, что значения показателя запущенности для некоторых нозологических форм злокачественных новообразований, в том числе для раков женской репродуктивной системы, остаются недопустимо высокими. Таким образом, значительный процент от всех случаев злокачественных новообразований детектируется на весьма запущенных клинических стадиях, что осложняет эффективное лечения, ухудшает показатели летальности и увеличивает затраты на лечение.
Недопустимо высокий удельный вес больных с запущенными стадиями опухолевого процесса во многом связаны с недостаточным уровнем чувствительности существующих диагностических методов, ограничивающих возможность ранней и высокопроизводительной дифференциальной диагностики злокачественных новообразований. Таким образом, разработка системы на основе для высокочувствительной ранней диагностики онкозаболеваний является актуальной проблемой современной клинической медицины.
Описание исследования

Фундаментальной проблемой, решаемой в рамках настоящего проекта, является разработка нового подхода к созданию высокопроизводительной аналитической диагностической системы для одновременного количественного определения содержания большого количества маркеров онкозаболеваний в сыворотке крови. Настоящий подход, который позволит существенно повысить чувствительность и обеспечить многопараметричность онкодиагностики, основан на применении последних достижений наномедицины, а именно, на результах исследований и разработок коллектива исполнителей проекта, приведших к созданию гибридных нанобиотехнологических систем, объединяющих биологические распознающие молекулы (антитела или миниантитела) и полупроводниковые сигнальные (квантовые точки) элементы. Метод основан на использовании так называемых "суспензионных микрочипов" - спектрально кодированных микрочастиц с иммобилизованными на их поверхности распознающими молекулами. В основе метода диагностики лежит иммунофлуоресцентный анализа (ИФА), заключающийся в визуализации взаимодействий антител с антигенами (белковыми биомаркерами онкозаболеваний), приводящих к образованию супрамолекулярных комплексов. Основным преимуществом предлагаемого подхода перед существующими в настоящее время методами детекции онкомаркеров в клинико-диагностической практике является использование полупроводниковых флуоресцентных нанокристаллов (НК), что позволяет одновременно и количественно определять большое количество маркеров онкозаболеванияй в одном образце биологической жидкости человека с высокой точностью и воспроизводимостью, а также существенно увеличить чувствительность диагностики.
Основными задачами работы является:
1. разработка лабораторных образцов высокопроизводительной аналитической тест-системы в количестве необходимом для проведения исследовательских  испытаний и  включающие следующие компоненты: набор из 6 популяций спектрально кодированных микросфер, с иммобилизованными на их поверхности распознающими молекулами; специфичными к онкомаркерам CEA, CA15-3, CA27-29, CA125, фрагмент p105 белка HER2/neu и SCCA; набор из 6 типов онкомаркеров; набор из 6 типов детекторных биотинилированных моноклональных антител, специфичных к онкомаркерам CEA, CA15-3, CA27-29, CA125, фрагмент p105 белка HER2/neu и SCCA; конъюгат стрептавидина с флуоресцентной меткой.

2. изготовление и испытания высокопроизводительной аналитической тест-системы;

3. подготовка технического задания на организацию производства аналитических тест-систем для высокопроизводительного, высокоточного и многопараметрического выявления биомаркеров онкозаболеваний женской репродуктивной функции в сыворотке крови.

Разработка включает создание диагностических наборов для высокоточной и многопараметрической ранней диагностики онкологических заболеваний на основе микрочастиц, оптически кодированных различными комбинациями флуоресцентных полупроводниковых нанокристаллов разных цветов и представляющих собой элементы суспензионных микрочипов для проточной цитометрии. Основой таких аналитических тест-систем является использование принципа спектрального кодирования, т.е. маркирование каждого типа микрочастиц, несущих на себе распознающую молекулу, индивидуальным спектральным кодом (комбинацией цветов). Принципиальным отличием создаваемой аналитической системы от существующих систем является применение для спектрального кодирования полупроводниковых флуоресцентных НК, обладающих принципиальными преимуществами перед органическими флуорофорами по их фотостабильности и яркости (чувствительности детекции), а также позволяющих реализовать огромное число оптических кодов при возбуждении нанокристаллов любых цветов, либо их комбинаций, единственным источником возбуждения и не требующих использования компенсационных схем при анализе результатов. Применение предлагаемого подхода позволит существенно сократить время анализа, повысить его точность и достоверность (особенно для ранних стадиях заболевания) за счет одновременной регистрации множества диагностических онкомаркеров в одной пробе, а также за счет повышенной фотостабильности и яркости используемых флуоресцентных меток нового поколения.

 

Результаты исследования

1 Проведены аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы, а также патентные исследования для обоснования выбора направления исследований и разработки медико-технические требований.

2 Разработаны: (1) метод синтеза  флуоресцентных нанокристаллов с высоким квантовым выходом; (2) методики получения и стабилизации водорастворимых флуоресцентных нанокристаллов; (3) СОП по оценке качества нанокристаллов; (4) методика получения микросфер, кодированных флуоресцентными нанокристаллами.

3 Разработана технология получения и получены составные компоненты  тест-системы: биосовместимые нанокристаллы с диапазоном флуоресценции 515-680 нм; оптически кодированные флуоресцентные микросферы.

4 Разработаны конструкции, кодирующие распознающие молекулы в форме модифицированных однодоменных антител, специфичных к раковоэмбриональному антигену и содержащих аффинные таги на с-конце молекул;

5 Разработана методика получения и получены распознающие молекулы в форме модифицированных однодоменных антител, специфичных к раковоэмбриональному антигену и содержащих различные аффинные таги на с-конце молекул;

6 Разработана эффективная технология и получены распознающие молекулы системы;

7 Проведена популяризация результатов исследований в СМИ, размещена информация на сайтах ЛНБИ и МИФИ;

8 Разработана методика конъюгации распознающих молекул с флуоресцентными микросферами;

9 Разработан лабораторный регламент изготовления  тест-системы.

10 Разработана ЭКД на экспериментальный образец  тест-системы.

11 Изготовлены экспериментальные образцы  тест-системы.

12 Разработаны Программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов;

13 Проведены исследовательские испытания экспериментальных образцов аналитической тест-системы. Произведена оценка характеристик тест-системы в соответствии с медико-техническими требованиями.

14 Произведена оценка потенциала многопараметрической детекции сигнала для одновременного количественного определения панели биомаркеров онкозаболеваний и разработан СОП по оценке стабильности микросфер.

15 Осуществлен сбор коллекции биологических образцов сывороток крови. Составлен сертифицированный каталог, включающий паспорта на все образцы.

16 Проведены дополнительные патентные исследования, подана заявка на патент.

17 Разработано программное обеспечение для статистической обработки результатов испытаний.

18 Определены и уточнены характеристики экспериментальных образцов  тест-системы.

19 Выполнена корректировка конструкции аналитической тест системы и разработан уточненный лабораторный регламент.

20 Проведены исследовательские  испытания 1200 экспериментальных образцов аналитической тест-системы с использованием 100 сывороток пациентов с заболеваниями  женской репродуктивной системы, а также 40 здоровых доноров. Продолжаются работы по  испытаниям коллекции биологических образцов сывороток крови

21 Выполнено сравнение разработанной системы с существующими ИФА методами детекции онкомаркеров.

22 Проведен семинар по результатам и перспективам.

23 Выполнена подготовка участка для опытного производства аналитической тест-системы.

24 Осуществлено масштабирование технологии синтеза нанокристаллов и изготовления экспериментальных образцов  тест-системы в условиях производства.

26 Проведено материально-техническое обеспечение выполнения экспериментальных работ.

 

Практическая значимость исследования
Разрабатываемая тест-система, предназначенная для одновременного определения онкомаркеров злокачественных опухолей женской репродуктивной системы (рак молочной железы, рак яичников, рак шейки матки), может быть эффективно внедрена в лабораторную клиническую практику медицинских учреждений для систематического скрининга и своевременной дифференциальной диагностики различных нозологических форм онкологических заболеваний.
Внедрение разрабатываемой тест-системы в клиническую практику позволит обеспечить систематический скрининг и раннюю дифференциальную диагностику различных нозологических форм заболеваний женской репродуктивной системы, что будет способствовать своевременному и рациональному выбору подходов к лечению и снижению показателей летальности.