КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-19-00716
НазваниеНизкокогерентная спектральная интерферометрия для исследований внеклеточных везикул, живых клеток и взаимодействий биомолекул
Руководитель Горшков Борис Георгиевич, Доктор технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук" , г Москва
Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-708 - Лазерно-информационные технологии
Ключевые слова Широкополосное низкокогерентное излучение, оптическая интерференция, поверхность, спектрально-фазовая интерферометрия, спектрально-корреляционная интерферометрия, живые клетки, экзосомы, везикулы, биомаркеры рака, молекулы распознавания рецепторов, антитела биомолекулы
Код ГРНТИ29.03.31
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект посвящен разработке высокочувствительных и производительных оптических методов для изучения живых клеток в режиме реального времени и влияния на них биологически активных молекул, а также для количественной оценки лекарственной устойчивости клеток и бактерий и для быстрого измерения концентрации биомолекул и маркеров заболеваний. Весь поставленные задачи являются чрезвычайно актуальными, поскольку расширяют арсенал инструментов и технических средств для исследований и разработок в области персонализированной медицины и технологий здоровьесбережения. Важность решения этих задач обусловлена тем, что многие традиционные методы исследования живых клеток и молекулярных взаимодействий либо весьма трудоемки и продолжительны, либо имеют недостаточно высокую чувствительность. Особую актуальность имеют разработки оптических методов и экспериментальных прототипов автоматизированных комплексов для высокочувствительной детекции, эпитопного картирования и характеризации внеклеточных везикул, в частности, опухоль-ассоциированных экзосом. Неинвазивных исследования таких нанообъектов, циркулирующих в крови и мочи пациентов, представляются перспективными для неинвазивной диагностики онкологических заболеваний и рассматриваются в качестве возможной альтернативы инвазивной биопсии труднообнаружимых новообразований в различных органах и тканей живого организма. В настоящее время в различных лабораториях всего мира разрабатываются новые оптические безметочные аркерные принципы исследования клеток, опухоль-ассоциированных экзосом и измерения концентрации биомаркеров заболеваний в клинических образцах пациентов. Однако, несмотря на активные усилия, указанные выше задачи, имеющие высокую социальную значимость, еще далеки от решения и требуют поиска новых идей и подходов.
Конкретными задачами исследований по проекту является разработка оптических методов и экспериментальных прототипов автоматизированных комплексов на основе низкокогерентной спектральной интерферометрии для безметочных исследования в режиме реального времени микро-, нано- и молекулярных биообъектов, а именно:
a) живых клеток и бактерий (объектов микронных размеров) и их реакциям при воздействии лекарственными препаратами;
б) внеклеточных везикул и опухоль-ассоциированных экзосом (объектов с размерами 50-100 нм) c целью их детекции, эпитопного картирования и характеризации;
и) биологически активных молекул и в частности, маркеров заболеваний (с размерами 0.3-10 нм) с целью высокочувствительного измерения их концентрации в сложных средах.
Кроме того, будут существенно расширены динамические возможности бурно развивающихся (к сожалению, в основном, пока только в ведущих западных научных центрах) направлений по интерферометрии живых клеток (Live Cell Interferometry). Оптические и информационно-аналитические разработки применительно к этой задаче позволят получать уникальную информацию о процессах в живых клетках без применения каких-либо меток, недоступную традиционным методам проточной цитометрии, являющихся высокоэффективными информационными инструментами, например, при исследовании и диагностике онкологических заболеваний.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Мочалова Е.Н., Котов И.А., Розенберг Ю.М., Никитин М.П.
Precise quantitative analysis of cell targeting by particle-based agents using imaging flow cytometry and convolutional neural network
Cytometry Part A, https://doi.org/10.1002/cyto.a.23939 (год публикации - 2019)
10.1002/cyto.a.23939
2.
Орлов А.В., Пушкарев А.В., Знойко С.Л., Новичихин Д.О., Брагина В.А., Горшков Б.Г., Никитин П.И.
Multiplex label-free biosensor for detection of autoantibodies in human serum: Tool for new kinetics-based diagnostics of autoimmune diseases
BIOSENSORS & BIOELECTRONICS, Vol. 159, 112187 (год публикации - 2020)
10.1016/j.bios.2020.112187
3. Знойко С.Л., Назаренко И.,Панюшкина Л., Хомякова Е.Б., Мочалова Е.Н., Евтушенко Е.Г., Лавренкова В.Н., Брагина В.А., Горшков Б.Г. Multiparametric Characterization and Quantitative Detection of Extracellular Vesicles by a Combination of Optical and Magnetic Techniques IEEE Xplore (год публикации - 2020)
4. Пушкарев А.В., Знойко С.Л., Новичихин Д.О., Орлова Н.Н., Горшков Б.Г. Novel method of fluorescence imaging for high-sensitive in vivo investigation of biodistribution of various nanoparticles in laboratory animals IEEE Xplore (год публикации - 2020)
5.
Брагина В.А., Орлов А.В., Знойко С.Л., Пушкарев А.В., Новичихин Д.О., Гутенева Н.В., Никитин М.П., Горшков Б.Г., Никитин П.И.
Nanobiosensing based on optically selected antibodies and superparamagnetic labels for rapid and highly sensitive quantification of polyvalent hepatitis B surface antigen
ANALYTICAL METHODS, V. 13, N 21, P. 2424-2433 (год публикации - 2021)
10.1039/d1ay00354b
6.
Зелепукин И.В., Ярёменко А.В., Иванов И.Н., Юрьев М.В., Черкасов В.Р., Деев С.М., Никитин П.И., Никитин М.П.
Long-Term Fate of Magnetic Particles in Mice: A Comprehensive Study
ACS Nano, V. 15, P. 11341–11357 (год публикации - 2021)
10.1021/acsnano.1c00687
7.
Дроздов А.С., Никитин П.И., Розенберг Дж.М.
Systematic Review of Cancer Targeting by Nanoparticles Revealed a Global Association between Accumulation in Tumors and Spleen
International Journal of Molecular Sciences, V. 22, P. 13011 (год публикации - 2021)
10.3390/ijms222313011
Публикации
1.
Мочалова Е.Н., Котов И.А., Розенберг Ю.М., Никитин М.П.
Precise quantitative analysis of cell targeting by particle-based agents using imaging flow cytometry and convolutional neural network
Cytometry Part A, https://doi.org/10.1002/cyto.a.23939 (год публикации - 2019)
10.1002/cyto.a.23939
2.
Орлов А.В., Пушкарев А.В., Знойко С.Л., Новичихин Д.О., Брагина В.А., Горшков Б.Г., Никитин П.И.
Multiplex label-free biosensor for detection of autoantibodies in human serum: Tool for new kinetics-based diagnostics of autoimmune diseases
BIOSENSORS & BIOELECTRONICS, Vol. 159, 112187 (год публикации - 2020)
10.1016/j.bios.2020.112187
3. Знойко С.Л., Назаренко И.,Панюшкина Л., Хомякова Е.Б., Мочалова Е.Н., Евтушенко Е.Г., Лавренкова В.Н., Брагина В.А., Горшков Б.Г. Multiparametric Characterization and Quantitative Detection of Extracellular Vesicles by a Combination of Optical and Magnetic Techniques IEEE Xplore (год публикации - 2020)
4. Пушкарев А.В., Знойко С.Л., Новичихин Д.О., Орлова Н.Н., Горшков Б.Г. Novel method of fluorescence imaging for high-sensitive in vivo investigation of biodistribution of various nanoparticles in laboratory animals IEEE Xplore (год публикации - 2020)
5.
Брагина В.А., Орлов А.В., Знойко С.Л., Пушкарев А.В., Новичихин Д.О., Гутенева Н.В., Никитин М.П., Горшков Б.Г., Никитин П.И.
Nanobiosensing based on optically selected antibodies and superparamagnetic labels for rapid and highly sensitive quantification of polyvalent hepatitis B surface antigen
ANALYTICAL METHODS, V. 13, N 21, P. 2424-2433 (год публикации - 2021)
10.1039/d1ay00354b
6.
Зелепукин И.В., Ярёменко А.В., Иванов И.Н., Юрьев М.В., Черкасов В.Р., Деев С.М., Никитин П.И., Никитин М.П.
Long-Term Fate of Magnetic Particles in Mice: A Comprehensive Study
ACS Nano, V. 15, P. 11341–11357 (год публикации - 2021)
10.1021/acsnano.1c00687
7.
Дроздов А.С., Никитин П.И., Розенберг Дж.М.
Systematic Review of Cancer Targeting by Nanoparticles Revealed a Global Association between Accumulation in Tumors and Spleen
International Journal of Molecular Sciences, V. 22, P. 13011 (год публикации - 2021)
10.3390/ijms222313011
Публикации
1.
Мочалова Е.Н., Котов И.А., Розенберг Ю.М., Никитин М.П.
Precise quantitative analysis of cell targeting by particle-based agents using imaging flow cytometry and convolutional neural network
Cytometry Part A, https://doi.org/10.1002/cyto.a.23939 (год публикации - 2019)
10.1002/cyto.a.23939
2.
Орлов А.В., Пушкарев А.В., Знойко С.Л., Новичихин Д.О., Брагина В.А., Горшков Б.Г., Никитин П.И.
Multiplex label-free biosensor for detection of autoantibodies in human serum: Tool for new kinetics-based diagnostics of autoimmune diseases
BIOSENSORS & BIOELECTRONICS, Vol. 159, 112187 (год публикации - 2020)
10.1016/j.bios.2020.112187
3. Знойко С.Л., Назаренко И.,Панюшкина Л., Хомякова Е.Б., Мочалова Е.Н., Евтушенко Е.Г., Лавренкова В.Н., Брагина В.А., Горшков Б.Г. Multiparametric Characterization and Quantitative Detection of Extracellular Vesicles by a Combination of Optical and Magnetic Techniques IEEE Xplore (год публикации - 2020)
4. Пушкарев А.В., Знойко С.Л., Новичихин Д.О., Орлова Н.Н., Горшков Б.Г. Novel method of fluorescence imaging for high-sensitive in vivo investigation of biodistribution of various nanoparticles in laboratory animals IEEE Xplore (год публикации - 2020)
5.
Брагина В.А., Орлов А.В., Знойко С.Л., Пушкарев А.В., Новичихин Д.О., Гутенева Н.В., Никитин М.П., Горшков Б.Г., Никитин П.И.
Nanobiosensing based on optically selected antibodies and superparamagnetic labels for rapid and highly sensitive quantification of polyvalent hepatitis B surface antigen
ANALYTICAL METHODS, V. 13, N 21, P. 2424-2433 (год публикации - 2021)
10.1039/d1ay00354b
6.
Зелепукин И.В., Ярёменко А.В., Иванов И.Н., Юрьев М.В., Черкасов В.Р., Деев С.М., Никитин П.И., Никитин М.П.
Long-Term Fate of Magnetic Particles in Mice: A Comprehensive Study
ACS Nano, V. 15, P. 11341–11357 (год публикации - 2021)
10.1021/acsnano.1c00687
7.
Дроздов А.С., Никитин П.И., Розенберг Дж.М.
Systematic Review of Cancer Targeting by Nanoparticles Revealed a Global Association between Accumulation in Tumors and Spleen
International Journal of Molecular Sciences, V. 22, P. 13011 (год публикации - 2021)
10.3390/ijms222313011