Сотрудники лабораторий нано-биоинженерии и гибридных фотонных наноматериалов разрабатывают новые методы молекулярной биологии

Сотрудники международных лабораторий нано-биоинженерии (ЛНБИ) и гибридных фотонных наноматериалов (ЛГФН) НИЯУ МИФИ опубликовали три главы монографии Quantum Dots: Applications in Biology выпущенной издательством Humana Press в серии Methods in Molecular Biology.

Разработанные методы связаны с результатами, полученными лабораториями в области создания современных микро- и наносистем диагностики и лечения заболеваний с использованием полупроводниковых нанокристаллов (квантовых точек). Уникальные оптические свойства позволяют применять квантовые точки в качестве меток в диагностических зондах, тераностических системах и микрочипах для повышения чувствительности и «мультиплексности» (одновременной детекции многих биомаркеров в одной биологической пробе) анализа.

В главе "Stimulus-sensitive theranostic delivery systems based on microcapsules encoded with quantum dots and magnetic nanoparticles" (G. Nifontova, F. Ramos-Gomes, F. Alves, I. Nabiev, A. Sukhanova) описан метод изготовления опто-магнитных микрокапсул, в оболочку которых интегрированы как флуоресцентные квантовые точки, так и магнитные частицы (Схема 1). Такие микрокапсулы оказываются чувствительными к внешним стимулам (оптическому излучению и магнитному полю) и могут служить платформой для разработки тераностических систем с контролируемым высвобождением, а также контрастных агентов, детектируемых с помощью методов флуоресцентной микроскопии и магнитного-резонанса, что обуславливает перспективность их использования в диагностических или терапевтических приложениях.

Глава "Multiplexed detection of cancer serum antigens with a quantum dot-based lab-on-bead system" (T. Tsoy, A. Karaulov, I. Nabiev, A. Sukhanova) посвящена созданию суспензионной тест-системы для выявления циркулирующих онкомаркеров в пробах крови (Схема 2). В этом методе в оболочку микросфер вводят квантовые точки с различными оптическими свойствами, а с их поверхностью связывают антитела, распознающие целевой биомаркер заболевания. Связывающийся с антителами на микросфере биомаркер визуализируют с использованием органического красителя. Такая «лаборатория на микросфере» позволяет проводить высокоточную количественную детекцию одновременно нескольких онкомаркеров с помощью проточной цитометрии. Эксперименты показали неоспоримое преимущество разработанной диагностической системы перед широко используемым в лабораторной и клинической практике методами иммуноферментного анализа.

В главе "Comparative advantages and limitations of quantum dots in protein array applications" (N. Ayadi, F. Lafont, C. Charlier, H. Benhelli-Mokrani, P. Sokolov, A. Sukhanova, F. Fleury, I. Nabiev) описывается использование квантовых точек в качестве флуоресцентных меток в биочипах, предназначенных для мультиплексного анализа (Схема 3). В таких биочипах квантовые точки прикреплены к вторичным антителам, распознающим аналит, который перед этим связался с закрепленным на поверхности биочипа первичным антителом (Схема 3). Эффективность тест-системы продемонстрирована применительно к выявлению ДНК-протеинкиназ в клетках (A) и к оценке изменения уровня фосфорилирования белков, вызванного повреждением ДНК (B).

Серия Methods in Molecular Biology выходит в категории Springer Protocols с 1983 года. Книги этой серии представляют собой сборники новых методов и протоколов исследований в молекулярной биологии и смежных областях науки, описанных авторами этих методов в деталях, достаточных для их воспроизведения.

Контакты:

Старший научный сотрудник, к.фарм.н. Г.О. Нифонтова (galya.nif@yandex.ru, nifontovago@gmail.com)
Младший научный сотрудник, к.б.н. Т.Д. Цой (meshkova.tatiana@yandex.ru)
Инженер, к. биол. н. П.М. Соколов (socolovpm87@mail.ru)

Лаборатория нано-биоинженерии (www.lnbe.mephi.ru)
Лаборатория гибридных фотонных наноматериалов (http://lpnm.mephi.ru/index.php/ru/)

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
115409 Российская Федерация, Москва, Каширское шоссе, д. 31