Ф. Наиля Рамилевна
Аспирант или молодой ученый: молодой ученый (без ученой степени)
Место работы: Лаборатория углеводов ФГБУН ИБХ РАН
Планируемая работа:
Направление модернизации: Медицинские технологии, прежде всего диагностическое оборудование, а также лекарственные средства
Характер научного исследования: прикладной
Тема научного исследования: Разработка микрочипа для медицинской диагностики
Ключевые слова, характеризующие тематику научного исследования: микрочип, гликаны, полисахариды, онко-диагностика, диагностика патологий беременности, задержка внутриутробного развития, преэклампсия, гипертензия.
Формулировка решаемой проблемы:
Любой патологический процесс характеризуется изменениями внутренней среды организма, которые могут и должны быть определены на начальной стадии развития болезни. При этом следует учитывать, что ни один маркер сам по себе не является достоверным для ранней диагностики, и потому, как правило, требуется проведение дополнительных анализов, часто инвазивных.
Для ряда заболеваний диагностика оказывается затруднена по нескольким причинам. Первая из них – гетероген-ность, свойственная, к примеру, некоторым видам опухолей, при которых отмечаются различия клеток первичной опухоли и метастазов, а также клеток отдельных метастазов одной опухоли. Вторая – отсутствие универсальной аналитической платформы, которая располагала бы широким спектром маркеров и позволяла бы определять сигнатуру заболевания. Третья – высокая себестоимость проводимых анализов и время, которое следует затратить для получения наиболее полной картины физиологического состояния пациента.
Биологические микрочипы – активно развивающееся направление в экспериментальной биологии и медицине - представляются перспективными в проведении научных и клинических исследований. Один микрочип может иметь на своей поверхности до нескольких тысяч лигандов – молекул, которые могут быть диагностически значимыми для заболеваний. Незначительные затраты времени до получения результата по нескольким сотням и тысячам лигандов, небольшое количество анализируемого материала, доступность реагентов для проведения анализа, – все это, безусловно, следует отнести к преимуществам работы с микрочипами.
Тем не менее, в настоящее время имеются и проблемы: относительно высокая стоимость и отсутствие широкой экспериментально-клинической практики. Решение этих проблем позволило бы внедрить их в ежедневную клиническую практику и существенно расширить возможности исследователей, фармакологов и лечащих врачей.
Основное содержание научного исследования
Большинство производителей биологических микрочипов используют в качестве подложки, несущей на своей поверхности лиганды, стекло, которое само по себе инертно и требует нанесения дополнительного химически актив-ного слоя. К числу недостатков использования стеклянной подложки следует отнести многостадийность требуемой обработки, приводящую к высокой стоимости производства. Использование пластиковой подложки для производ-ства микрочипов может решить эти проблемы. Диагностика патологий беременности (тема данного проекта) будет первой, вслед за которой последует разработка нескольких тестов для онкобольных. Современные представления о принципах персонализированной медицины подтверждают необходимость создания методов и инструментов, кото-рые позволили бы в масштабах населения страны осуществлять планомерную диагностику социально значимых за-болеваний, прогнозировать действие тех или иных факторов на состояние здоровья, оценивать эффективность ле-чебных мероприятий, и действие лекарственных препаратов на организм отдельно взятого пациента. Не менее ши-рокие возможности представляет использование микрочипов в работе станций переливания крови и производства различных препаратов крови. В этом случае можно не только повысить уровень безопасности, но и отбирать опреде-ленных доноров по наличию в их крови целевых компонентов, что позволило бы производить обогащенные (более специфические и безопасные) терапевтические препараты.
Области применения биологических микрочипов все более расширяются, и задачей ближайших нескольких лет становится совершенствование технологии производства микрочипов для внедрения их в лабораторно-клиническую практику.
Выполнение описанных выше медико-диагностических задач (выявление патологий) основывается на детальном изучении естественных антител крови человека, которые и являются диагностическими маркерами. Данное исследо-вание включает изучение репертуара анти-гликановых антител человека в норме, антител лабораторных животных - как потенциальных моделей будущих терапевтических подходов, а также изучение генезиса естественных антител человека.
Научные достижения и личное участие претендента в планируемой работе:
Участие в проектах:
РФФИ: «Биологическая роль узнавания клеточными галектинами тандемного типа гликанов системы ABH», 2013-2015
РФФИ: «Естественные антиуглеводные антитела человека: формирование репертуара», 2013-2015
РФФИ: «Углеводные лиганды как триггеры активации дендритных клеток», 2016-2019
РНФ: «Естественные антитела к гликанам», 2014-2017
Участие в конференциях и семинарах 2013-2017 гг.: 4 российские и 3 международные конференции
Перечень публикаций в Web of Science:
1. Knirel Y. A.; Gabius H.-J.; Blixt O.; Rapoport E. M.; Khasbiullina N. R.; Shilova N. V.; Bovin N. V. Human tandem-repeat-type galectins bind bacterial non-ОІGal polysaccharides. Glycoconjugate Journal, 2014. doi:10.1007/s10719-013-9497-3
2. Shilova N.; Huflejt M. E.; Vuskovic M.; Obukhova P.; Navakouski M.; Khasbiullina N.; Pazynina G.; Galanina O.; Bazhenov A.; Bovin N. Natural antibodies against sialoglycans. Topics in Current Chemistry, 2015.doi:10.1007/128_2013_469
3. Khasbiullina N. R.; Bovin N. V. Hypotheses of the origin of natural antibodies: A glycobiologist's opinion. Biochemistry (Moscow), 2015. doi:10.1134/S0006297915070032
4. Garcia Caballero G.; Flores-Ibarra A.; Michalak M.; Khasbiullina N.; Bovin N. V.; Andre S.; Manning J. C.; Vertesy S.; Ruiz F. M.; Kaltner H.; Kopitz J.; Romero A.; Gabius H.-J. Galectin-related protein: An integral member of the network of chicken galectins 1. From strong sequence conservation of the gene confined to vertebrates to biochemical characteristics of the chicken protein and its crystal structure. Biochimica et Biophysica Acta - General Subjects, 2016. doi:10.1016/j. bbagen.2016.06.001
5. Pazynina G.; Sablina M.; Ovchinnikova T.; Tyrtysh T.; Tsygankova S.; Tuzikov A.; Dobrochaeva K.; Shilova N.; Khasbiullina N.; Bovin N. Synthetic glyco-O-sulfatome for profiling of human natural antibodies. Carbohydrate Research, 2017. doi:10.1016/j. carres.2017.03.015
Личное участие в планируемой работе.
Планируется участие в разработке микрочипа: подбор реагентов и условий модификации для создания химически активной поверхности, печать опытных партий микрочипов и анализ небольшого (10-20) количества образцов очищенных препаратов антитела человека, сывороток крови человека и животных.
Совместно с коллегами из медицинских учреждений планируется сбор образцов сывороток крови пациенток с диагностированными патологиями беременности, а также здоровых доноров. По окончании сбора достаточного для исследований количества образов, планируется проведение совместного семинара, на котором в соответствие с задачами исследования будет определено количество групп сравнения, а также критерии включения пациента / донора в группу.
Планируется личное участие в производстве микрочипов:
Подготовка библиотеки лигандов, включающая:
1) взвешивание очищенных лигандов, разведение до исходной концентрации, разделение на порции, создание каталога;
2) доведение каждой порции лиганда до рабочей концентрации и внесение в 384-луночные планшеты.
Работа с микрочипами
1) подготовка микрочипов для работы с образцами сывороток крови: создание каталога, обработка микрочипов после печати блокирующим раствором с целью исключения неспецифического связывания анализируемых образцов с поверхностью микрочипа;
2) анализ сывороток крови на микрочипе;
3) сканирование (получение флуоресцентного изображения);
4) обработка изображений (перевод флуоресцентного изображения в цифровой формат путем совмещения схематичной «матрицы» печати и флуоресцирующих точек, являющихся результатом связывания сывороточных антител с лигандом и последующего детектирования вторичными флуоресцентно-меченными антителами).
5) статистическая обработка результатов с использованием Web-приложения, разработанного для работы с данными, полученными на флуоресцентном сканере.
6) обсуждение полученных данных и подготовка материалов для научных публикаций.
