Синтез, исследование свойств альбуминовых наночастиц, модифицированных аффинными соединениями, и их использования для создания высокочувствительных систем in vitro диагностики
Аннотация проекта
В настоящее время в лабораторной диагностике существует острая потребность в методах усиления аналитического сигнала, что необходимо для высокочувствительной детекции. Особенно критична высокая чувствительность диагностических методов для выявления маркеров патологических процессов, в частности опухолевых, на ранних стадиях заболевания, диагностике инфекций мочевыводящих путей, биомаркеров нейродегенеративных заболеваний, сердечно-сосудистых заболеваний, пищевых патогенных бактерий, токсинов и пестицидов.
Целью настоящего проекта является разработка фундаментальных подходов к синтезу альбуминовых наночастиц, модифицированных аффинными соединениями, исследование их физико-химических свойств и использование синтезированных наночастиц для усиления сигнала в иммуноферментном анализе, предназначенном для количественной детекции онкомаркера ПСА.
Задачи:
1. Разработка, оптимизация технологии синтеза альбуминовых наночастиц, функционализированных аффинными соединениями (моноклональными антителами против простатспецифического антигена человека (ПСА)) и сигнальными молекулами (пероксидаза хрена, ДНКзимы), исследование их физико-химических свойств
2. Разработка технологии синтеза наночастиц из молекул бычьего сывороточного альбумина, конъюгированного с гемином, и функционализация полученных наночастиц моноклональными антителами против ПСА, исследование их физико-химических свойств
3. Оценка коллоидной стабильности полученных наноконъюгатов, оптимизация их стабильности при длительном хранении
4. Оценка диагностической эффективности разработанных реагентов на основе альбуминовых наночастиц с традиционными конъюгатами моноклональных антител и пероксидазы хрена.
5. Конструирование диагностических систем для детекции онкомаркера ПСА при помощи разработанных наноконъюгатов
Научная идея:
Основной идеей настоящего проекта является использование альбуминовых наночастиц в качестве носителей распознающих и генерирующих сигнал молекул для усиления репортерных свойств детектирующих реагентов аналитических тест-систем.
В настоящее время наноматериалы различной природы используются при разработке тест-систем для усовершенствования их аналитических характеристик. Наш проект направлен на использовании наночастиц на основе молекул бычьего сывороточного альбумина для усиления сигнала в иммуноанализе. Подобные наночастицы весьма широко используются в адресной доставке лекарственных препаратов, но не в области in vitro диагностики. На наш взгляд они имеют огромный потенциал применения в этой области, благодаря своим преимуществам:
1. Простая технология синтеза альбуминовых наночастиц, позволяющая в короткий срок получить концентрированные суспензии наночастиц с высокой степенью однородности
2. Высокая доступность и низкая стоимость компонентов, необходимых для синтеза альбуминовых наночастиц, что может способствовать их массовому применению (что, по сути, и иллюстрируют исследования в области доставки лекарственных средств, где альбуминовые наночастицы являются перспективным и популярным носителем)
3. Большое количество разнообразных функциональных групп позволяет варьировать методы химической модификации наночастиц, кроме того существует дополнительная возможность инкапсулировать в наночастицах низкомолекулярные агенты, например, флуорофоры, расширяя потенциал их применения в области аналитики
4. Отличная биосовместимость альбуминовых наночастиц делает их безопасными как для пользователя, так и для окружающей среды.
5. Альбуминовые наночастицы, модифицированные гемином, могут выступать в качестве миметиков пероксидазы хрена, являя собой более экономичный и стабильный аналог этого фермента. На настоящий момент есть несколько примеров использования модифицированных гемином белков, в частности БСА, в аналитических целях, однако, мы намерены впервые синтезировать диагностические реагенты на основе наночастиц, состоящих из такого белка и оценить потенциал их использования в in vitro диагностике.
В ходе работы будут сконструированы системы диагностики для детекции онкомаркера - простатспецифического антигена (ПСА), призванные продемонстрировать потенциал и практическую применимость тест-систем на основе альбуминовых наночастиц в детекции маркеров социально значимых заболеваний.
Новизна проекта:
1. Впервые будут созданы и использованы в реальном иммуноанализе диагностические реагенты на основе конъюгатов альбуминовых наночастиц с репортерными и распознающими молекулами
2. Впервые будут разработаны и оптимизированы подходы к синтезу альбуминовых наночастиц, модифицированных гемином, которые будут иметь свойства миметиков пероксидазы хрена и имеют потенциал применения для генерации сигнала в иммуноанализе.
3. Впервые будут разработаны методы стабилизации суспензий альбуминовых наночастиц и способы увеличения их срока хранения.
4. Технологии, методы и подходы, разработанные в ходе работы, будут впервые использованы для конструирования систем диагностики онкомаркера
Ожидаемые результаты:
Будут разработаны новые диагностические реагенты на основе альбуминовых наночастиц, которые могут быть использованы для усиления сигнала в иммуноанализе.
Еще одним результатом работы станет разработка фундаментальных подходов к синтезу наночастиц с использованием миметиков пероксидазы хрена: альбуминовых наночастиц, конъюгированных с ДНКзимами на основе ДНК G-квадруплексов и гемина, а также наночастиц, состоящих из альбумина, ковалентно конъюгированного с гемином. Будут исследованы физико-химические свойства синтезированных наночастиц.
Будут разработаны дианостические системы, предназначенные для количественной детекции простатспецифического антигена с использованием разработанных наноконъюгатов.
Таким образом, по итогам реализации проекта будут получены оригинальные результаты мирового уровня, имеющие как фундаментальное, так и прикладное значение.
