В лаборатории нано-биоинженерии #НИЯУ #МИФИ разработали новый метод диагностики онкологии на ранней стадии

Разработанная сотрудниками Лаборатории нано-биоинженерии (ЛНБИ) НИЯУ МИФИ диагностическая система для одновременного выявления нескольких биомакеров заболеваний в образцах крови оформлена как изобретение. Заявка на патент м.н.с. Регины Билан, в.н.с. Алены Сухановой и ведущего ученого ЛНБИ Игоря Набиева "Способ создания наборов микросфер, оптически кодированных флуоресцентными нанокристаллами и несущих на своей поверхности распознающие биологические молекулы" недавно была зарегистрирована в Центре информационных технологий и систем органов исполнительной власти (ЦИТиС).
Нано-биоинженерные системы для диагностики заболеваний, прежде всего онкологических, являются одним из основных направлений работы ЛНБИ со дня ее создания. Необходимость нового прорыва в этой области давно назрела, поскольку, с одной стороны, смертность от онкозаболеваний продолжает расти, а с другой — новые технологии их лечения могут спасти жизнь десятков тысяч больных, если болезнь будет обнаружена на ее достаточно ранней стадии.
Весьма перспективным направлением ранней диагностики оказалось выявление в образцах крови пациентов биомаркеров рака — раковых антигенов или антител к ним — с помощью специфических зондов, в состав которых входит распознающая молекула (антитело к биомаркеру) и флуоресцентная метка. В разрабатываемых в ЛНБИ диагностикумах такими метками служат флуоресцентные полупроводниковые нанокристаллы (квантовые точки, КТ). Они обладают гораздо более ярким свечением, чем используемые ранее органические флуорофоры, устойчивы к фотовыцветанию, и обладают двумя уникальными свойствами: (1) цвет свечения КТ определяется их размером и может варьироваться во всем оптическом спектре, от инфракрасного до ультрафиолетового, и (2) спектр поглощения КТ очень широк, так что возбуждать флуоресценцию КТ разного цвета можно с помощью одного и того же источника излучения. Использование нанокристаллов в качестве флуорофоров делает диагностические системы существенно более чувствительными, по сравнению с лучшими известными прототипами. Более того, использование в диагностикумах КТ разных цветов позволяет получить практически неограниченное количество различимых спектроскопическими методами уникальных комбинаций, которые, будучи избирательно связанными со специфическими распознающими молекулами, могут позволить выявлять большое количество биомаркеров в одной и той же пробе биологического материала.
Это и было сделано авторами изобретения. В качестве основы для диагностикума были использованы полимерные микросферы, в которых слои КТ разного цвета были отделены друг от друга слоями полимера (чтобы избежать резонансного переноса энергии между нанокристаллами разных размеров), а распознающие молекулы были прикреплены к поверхности микросфер. В первых экспериментах с такими диагностикумами авторами показана возможность выявления одновременно трех онкомаркеров. Теперь же, когда предложенный принцип был доказан экспериментально, число детектируемых биомаркеров будет увеличено. Кроме того, разработанные в ЛНБИ детектирующие системы позволят диагностировать не только онкологические, но и другие заболевания.
Описанная работа проводится в ЛНБИ при поддержке Федеральной целевой программы «Исследования и разработки» Минобрнауки России: https://xpir.ru/conference2015/theses/14.578.21.0054 .