Biochipy - wysoka technologia w diagnostyce medycznej

Biochipy – wysoka technologia w diagnostyce medycznej

Dmitry Gryadinov, Alexander Zasedatelev
"Nauka z pierwszej ręki" №4 (75), 2017

Odkrycie funkcjonalnego znaczenia tysięcy genów i mechanizmów molekularnych działania różnych enzymów było rewolucyjnym wydarzeniem w biologii, które miało i nadal ma ogromny wpływ na rozwój medycyny w XXI wieku. Naukowcy i lekarze otworzyli unikalne możliwości, aby znaleźć przyczyny wielu chorób zakaźnych i dziedzicznych, a także opracować skuteczne metody ich leczenia. Z kolei rozwój nowych metod diagnostycznych wymagał stworzenia nowych technologii do wieloparametrowej analizy próbek biologicznych, za pomocą których można jednocześnie badać różne markery białkowe i DNA różnych chorób, ważnych biologicznie makrocząsteczek i ich kompleksów. W ten sposób pojawiła się technologia mikrochipów biologicznych zdolnych, podobnie jak elektroniczne mikrochipy, do wydobywania i przetwarzania ogromnych ilości informacji z jednej małej próbki materiału biologicznego uzyskanej od konkretnego pacjenta.

O autorach

Dmitry Alexandrovich Gryadinov – Kandydat nauk biologicznych, zastępca dyrektora ds. Badań i kierownik laboratorium technologii diagnostyki molekularnej, Instytut Biologii Molekularnej V. A. Engelhardt RAS (Moskwa). Laureat Nagrody Państwowej Federacji Rosyjskiej dla Młodych Naukowców (2003), Rosyjska Nagroda Galen (2014). Autor i współautor 60 artykułów naukowych i 27 patentów.

Alexander Sergeevich Zasedatelev – Doktor nauk fizycznych i matematycznych, profesor, kierownik Laboratorium Mikrochipów Biologicznych Instytutu Biologii Molekularnej. V. A. Engelhardt z Rosyjskiej Akademii Nauk (Moskwa), Kierownik Katedry Biologii Molekularnej i Komórkowej, Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii. Laureat rosyjskiej nagrody Galen (2014), posiadacz Orderu Academic Palm of France (2016). Autor i współautor 190 prac naukowych i 37 patentów.

W ciągu ostatnich dziesięcioleci zgromadzono ogromną wiedzę na temat molekularnych podstaw procesów biochemicznych w żywych organizmach. Umożliwiło to nie tylko dokładne zdiagnozowanie konkretnej choroby, ale także ocenę prawdopodobieństwa jej wystąpienia, nawet przed wystąpieniem objawów klinicznych u pacjenta, a także wybór skutecznej terapii.Zdecydowana większość takich informacji jest uzyskiwana dzięki diagnostyce laboratoryjnej, na którą rocznie wydawane jest ponad 100 miliardów dolarów. W Rosji w 1970 r. Liczył 81 testów biochemicznych / molekularnych, w 2000 r. – 170, a dziś liczba testów jest mierzona przez tysiące!

Większość najważniejszych metod diagnostyki molekularnej opiera się na analizie danych uzyskanych w badaniu struktury genomów człowieka i mikroorganizmów. Przede wszystkim chodzi reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR). DNA jest zwykle zawarty w próbkach w minimalnych ilościach, ale za pomocą PCR możliwe jest "pomnożenie" milionów razy w próbce badanego biomateriału, pewnych fragmentów tych makrocząsteczek. Geny bakteryjne lub wirusowe, markery genetyczne nowotworów złośliwych nowotworów itp. Mogą służyć jako "cele", przy użyciu tej metody można określić obecność, na przykład, czynnika sprawczego choroby, nawet jeśli tylko kilka cząsteczek jego DNA jest obecnych w próbce.

Jednak możliwości metod opartych na PCR są ograniczone w przypadku równoczesnej analizy dziesiątek i setek różnych biomarkerów. I tu pojawia się już sprawdzona technologia mikrochipy biologiczne (biochipy). Zaletą tej technologii jest to, że test przeprowadzany jest w formie "jednej próbki – jednej objętości reakcji biochipu", to znaczy próbki nie trzeba dzielić na kilka części i należy je analizować oddzielnie. Format ten znacznie zwiększa czułość analizy i zmniejsza jej złożoność i koszty, co pozwala laboratoriom diagnostycznym testować dziesiątki i setki próbek na zmianę roboczą.

Dziś wiodące czasopisma naukowe regularnie publikują recenzje mikrochipów biologicznych, które produkują dziesiątki firm i sprzedają setki milionów dolarów rocznie. Jednak sama idea tworzenia biochipów narodziła się zaledwie ćwierć wieku temu, a jednym z miejsc powstawania tej technologii był Instytut Biologii Molekularnej. V. A. Engelhardt z Rosyjskiej Akademii Nauk.

Od samego początku podejście rosyjskich naukowców wyróżniało się udanym wyborem kluczowych rozwiązań technologicznych, dzięki którym technologia Biochip IMB RAS nadal pozostaje konkurencyjna w światowej nauce. Wiele z tych podejść (na przykład zastąpienie etykiet radioaktywnych fluorescencyjnymi,użycie hydrożelu i elementów sferycznych) zaczęło być wykorzystywane w ich pracy przez innych badaczy zajmujących się rozwojem biochipów. A od 2000 r. W IMR RAS, przy wsparciu Międzynarodowego Centrum Nauki i Technologii, rozpoczęto prace nad stworzeniem biochipów do diagnostyki medycznej patogenów chorób społecznie istotnych.

W 2011 r. Krajowe Stowarzyszenie Fińigomologów Rosji przyznało IMR RAS puchar i dyplom "Najlepszy innowacyjny projekt" za opracowanie molekularnej technologii genetycznej mikrochipów biologicznych i stworzenie systemu testowego do diagnozowania gruźlicy na jej podstawie. Według obliczeń dokonanych przez Federalną Instytucję Państwową "Centralny Instytut Badawczy Organizacji i Informatyzacji Opieki Zdrowotnej", "… oszczędności budżetowe przy wprowadzaniu technologii biochipów do diagnozowania gruźlicy i określania wrażliwości na leki patogena wynoszą co najmniej 70 rubli za każdy zainwestowany rubel" ).

Biochipy w

Głównym elementem każdego biochipa jest matryca złożona z setek i tysięcy mikrokomórek, z których każda zawiera tak zwane sondy molekularne – cząsteczki, które mogą specyficznie wiązać tylko ściśle określone cząsteczki biologiczne lub ich fragmenty.Sondy mogą być oligonukleotydami, fragmenty genomowego DNA, RNA, przeciwciała, oligosacharydy, związki o wysokiej masie cząsteczkowej i inne. Każda komórka służy jako biochipów oddzielnym „nanoprobirkoy”, w którym unieruchomione sondy w próbce uznać jedynie do celu. W ten sposób możliwe jest równoległe rozpoznawanie wielu celów na raz, na przykład genów odpowiedzialnych za oporność na leki patogenu.

W bioczipie komórki z unieruchomionymi sondami są rozmieszczone w rzędach rozmieszczonych z każdą komórką zawierającą unikalną sondę. W zależności od rodzaju bioczipu średnica komórek waha się od 50 do 300 μm, a ich liczba zależy od złożoności analizowanego celu (ów) i zadań eksperymentu i waha się od kilkudziesięciu do kilku tysięcy. Cząsteczki badanej próbki znakowanego etykiet fluorescencyjnych, zatem przy napromieniowaniu światłem o określonej długości fali, w komórce, w której miało miejsce wiązanie się sondy do docelowych cząsteczek, będzie światło (dwa skrajne komórek)

Zasadniczą różnicą matrycę technika biochip opracowany w MPI RAS, że czujniki nie znajdują się na płaskim podłożu, i polimeryzowany „krople” hydrożelu półkolisty kształt.Umieszczenie sond molekularnych w trójwymiarowej objętości, a nie w płaszczyźnie, oferuje szereg istotnych zalet. Pozwala dziesiątkom i setkom razy zwiększyć pojemność biochipu na jednostkę powierzchni i odpowiednio czułość pomiarów. Ponadto żel jest galaretowatą substancją nasyconą wodą, eliminuje możliwość interakcji sond ze sobą i ze stałą powierzchnią substratu, a także zapewnia doskonałą izolację poszczególnych komórek na bioczipie.

Wolumetryczne hydrożele Komórki 3D biochipów mają wiele zalet w porównaniu z powierzchniowymi. Na przykład, w hydrożelu, unieruchomione cząsteczki sond, w tym białka, zachowują swoją aktywność, a zdolność wypełniania komórki sondami jest dziesięć razy większa niż w "płaskich" biochipach

Aby zapisać wyniki analizy za pomocą etykiet fluorescencyjnych, które są wprowadzane do cząsteczek próbki. Jeśli sonda rozpoznaje i kontaktuje się z obiektem docelowym, w komórce pojawia się komórka. fluorescencja. Natężenie poświaty komórek bioczipów mierzy się za pomocą specjalnych kompleksów analizatorów sprzętu komputerowego, które opisują obecność określonych cząsteczek docelowych w próbce, informując o obecności mikroorganizmów lub mutacji genowych, markerów nowotworowych lub alergenów itp.str.

Analizator bioczipów składa się z jednostki optoelektronicznej, systemu laserów do wzbudzania fluorescencji oraz części optycznej połączonej z kamerą CCD, która przesyła obraz chipa do komputera, gdzie sygnały w każdej komórce są obliczane i analizowane przy użyciu określonego algorytmu. Aby uzyskać matrycę bioczipową, roztwory cząsteczek sondy miesza się z dodatkami tworzącymi żel. Krople mieszaniny nanosi się na powierzchnię polimerowego substratu przyszłego czipka za pomocą robota i napromieniowywano światłem ultrafioletowym, pod działaniem których zachodzi polimeryzacja. Podczas reakcji sondy molekularne są przyłączone do rosnących łańcuchów polimerowych żelu i w wyniku tego są równomiernie rozmieszczone w całej objętości komórki.

Oryginalna technologia tworzenia takich żeli, opracowana w Instytucie Nauk Biologicznych Rosyjskiej Akademii Nauk, została opatentowana i certyfikowana zgodnie z normami europejskimi. Biochipy tworzone za pomocą tej technologii zajmują osobną niszę mikromacierzy diagnostycznych i są wykorzystywane w rosyjskich klinikach. Komercyjne mikromacierze produkowane przez wiodące korporacje badawcze w Niemczech i Stanach Zjednoczonych są wykorzystywane głównie do celów badawczych.

Rosja jest pionierem w budownictwie biochipów

Duże matryce z DNA i białkami unieruchomionymi na filtrze lub utrwalone w zagłębieniach tabletki są znane od dawna. Ale pomysł stworzenia mikroczipów w nowoczesnym formacie pojawił się dopiero pod koniec ubiegłego wieku. Pierwszą pracę dotyczącą mikrochipów DNA i jednego z pierwszych na chipach białkowych opublikowała grupa akademików A. D. Mirzabekov z Moskiewskiego Instytutu Biologii Molekularnej. V. A. Engelhardt Akademia Nauk ZSRR (Khrapko et al., 1989; Arenkov i wsp., 2000).

Ta rewolucyjna idea zrodziła się jako propozycja nowej metody sekwencjonowania DNA przy użyciu hybrydyzacji – procesu łączenia dwóch komplementarnych cząsteczek jednoniciowego DNA w dwuniciowe. Prace nad udoskonaleniem technik sekwencjonowania były stymulowane rosnącym zainteresowaniem problemem dekodowania ludzkiego genomu.

Wybitny biolog molekularny, akademik A. D. Mirzabekov w laboratorium mikrochipów biologicznych Instytutu Biofizyki Rosyjskiej Akademii Nauk (Moskwa)

W tym czasie społeczność naukowa szeroko zastanawiała się, czy to zadanie należy rozwiązać poprzez skalowanie istniejących podejść, czy też należy opracować nowe, bardziej wydajne. Naukowcy po raz pierwszy udali się na pierwszą ścieżkę. Tak więc w 1977 rokupojawiła się "metoda Sengera", oparta na enzymatycznej syntezie komplementarnej sekwencji DNA na analizowanym jednoniciowym szablonie DNA, a jego twórcy otrzymali nagrodę Nobla w 1980 roku. W przemówieniu Nobla, jeden z laureatów, amerykański biochemik U. Gilbert, zauważył, że "idea metody pojawiła się dopiero po drugiej wizycie A. Mirzabekowa" w jego laboratorium (Gilbert, 1984).

Podczas sekwencjonowania hybrydyzacji, dekodowanie DNA nie występuje w oddzielnych literach-nukleotydach, ale w słowach "o pewnym rozmiarze, a taki słownik może zawierać tysiące słów. Konieczność stworzenia mikroprocesorów stała się oczywista: w tym czasie pierwszy artykuł został opublikowany przez naukowców z IMB, gdzie opisano przygotowanie i właściwości mikrochipów żelowych (Khrapko i wsp., 1989).

Technologia produkcji biochipów żelowych przeszła kilka etapów rozwoju. Technologia pierwszej generacji, wciąż dość uciążliwa i niedoskonała, została opracowana i opatentowana w IMB w latach 1989-1993, a następnie wdrożona we wspólnym laboratorium zorganizowanym przez instytut i Argonne National Laboratory (USA), a licencjonowana przez amerykańskie firmy Motorola i Instrumenty Packarda. Jednak z powodu problemów technologicznych firmy zaczęły produkować biochipy, których matrycą była powierzchnia całkowicie pokryta żelem poliakrylamidowym.

W IMR RAS rozwijała się technologia biochipów żelowych. Nowoczesna, dość prosta, wszechstronna i tania technologia pozwala nawet w laboratorium wytwarzać setki tysięcy mikroskopów oligonukleotydowych, DNA lub białkowych dziennie (Kolchinsky i in., 2004).

Gruźlica i lekooporność

Pierwszym na świecie biochemicznym systemem testowym zarejestrowanym do użytku medycznego był zestaw TB-Biochip-1 opracowany przez IMB w 2004 roku. Może być stosowany do określenia obecności 47 mutacji w genomie prątka gruźlicy, co prowadzi do oporności na dwa główne leki przeciwgruźlicze – ryfampicyna i izoniazyd.

Przykład określenia podatności leku na czynnik wywołujący gruźlicę na główne leki przeciw gruźlicy za pomocą bioczipu. Po lewej – obraz fluorescencyjny wskazujący na wrażliwość na standardową terapię; po prawej – o obecności mutacji w DNA, dając oporność na patogeny ryfampicynie i izoniazydowi, co wymaga przeniesienia do reżimu leczenia lekami rezerwowymi.Blask komórki TB wskazuje na obecność sekwencji IS6110, która jednoznacznie wskazuje, że analizowane DNA należy do czynnika wywołującego gruźlicę

Dlaczego uwaga badaczy przyciąga dokładnie gruźlicę? Faktem jest, że przez wiele dziesięcioleci zwalczanie tej choroby stosowali połączone leczenie z kilkoma lekami chemoterapeutycznymi naraz, aby zwiększyć ich skuteczność. W monoterapii pacjenci szybko uzyskali oporność na lek. Jednak taka strategia doprowadziła do tego, że już pod koniec ubiegłego wieku gruźlica z rozległą gruźlicą zaczęła rozprzestrzeniać się na cały świat, w tym w Rosji. odporny na wiele leków. To właśnie ten czynnik jest najczęściej przyczyną niefortunnego wyniku leczenia i wystąpienia nawrotu choroby, z której co roku na świecie umiera ponad 3 miliony osób.

Izoniazyd i ryfampicyna należą do najbardziej popularnych i najskuteczniejszych leków z pierwszej (głównej) serii. A jeśli patogen wyizolowany od pacjenta okaże się odporny na te leki, należy zwrócić się do leków chemioterapeutycznych z drugiej (rezerwowej) serii, na które ta bakteryjna populacja będzie wrażliwa.Obecnie jednym z najbardziej obiecujących leków do leczenia takich postaci gruźlicy są fluorochinolony. Dlatego TB-Biochip-2 stał się kolejnym systemem testowym w serii testów diagnostycznych dla IMB, dzięki któremu możliwe jest zidentyfikowanie lekooporności na różne klasy tych leków (Grudinow i wsp., 2009).

Rosnące rozprzestrzenianie się gruźlicy opornej na wiele leków stymulowało dalszą "ewolucję" systemu testowego. Przede wszystkim konieczne było pokrycie całego spektrum genetycznie zdeterminowanej oporności na szeroką gamę leków przeciwgruźliczych. Po drugie, konieczne stało się ustalenie genotypu i, odpowiednio, przynależności wyizolowanego szczepu do głównych rodzin krążących na terytorium Federacji Rosyjskiej, co jest istotne nie tylko dla epidemiologicznego monitorowania struktury populacji patogenów gruźlicy, ale także dla przepisania odpowiedniej terapii.

Tak więc w latach 2012-2013. W wyniku szeroko zakrojonych badań genomicznych stworzono zestaw odczynników TB-TEST, który nie ma analogów światowych, co pozwala na równoczesną identyfikację 120 loci genetycznych,odpowiedzialny za rozwój oporności na leki pierwszej i drugiej "linii obrony": ryfampicyna, izoniazyd, ethambutol, fluorochinolony i leki do wstrzykiwania (amikacyna i kapreomycyna) (Zimenkov i wsp., 2016). Taka diagnostyka pozwala na przepisanie różnie wysokich dawek leków stosowanych w chemioterapii lub, przeciwnie, na usunięcie niektórych leków z reżimu.

Wzorzec fluorescencyjny w analizie DNA czynnika wywołującego gruźlicę szczególnie niebezpiecznego genotypu Beijing B0 / W148, odporny na wszystkie leki przeciw TB. Czerwone kropki – komórki, które przeprowadziły identyfikację mutacji. W sprawie struktury systemu bioczipów "TB-TEST" (po lewej) różne kolory zaznaczone grupy komórek z immobilizowanymi w nich sondami oligonukleotydowymi, specyficzne dla wariantów genów związanych z lekoopornością na leki przeciwgruźlicze z pierwszego i drugiego rzędu

Aby uzyskać rejestrację państwową w Roszdravnadzor, system testowy przeszedł wszystkie rodzaje testów i egzaminów, a od 2014 r. Został dopuszczony do użytku w praktyce medycznej Federacji Rosyjskiej. Obecnie TB-TEST zastępuje zestawy TB-Biochip.

Systemy testowe serii TB-Biochip i sprzęt do ich analizyWyposażono 20 fabryk TB Federacji Rosyjskiej i 8 laboratoriów bakteriologicznych Federalnej Służby Więziennej. Liczba wyleczonych pacjentów z lekooporną gruźlicą wzrosła co najmniej 3 razy, gdy zdiagnozowano wcześnie stosowanie biochipów, w przeciwieństwie do tradycyjnych metod diagnozowania (Gryadunov i wsp., 2011). W takim przypadku czynnik taki jak czas analizy odgrywa ogromną rolę: w pierwszym przypadku wystarczy kilka godzin na postawienie diagnozy, a wzrost prątków w środowiskach z różnymi lekami przeciw gruźlicy trwa 2-3 miesiące.

Od zapalenia wątroby po raka i alergie

Inną aktualną kwestią w globalnej opiece zdrowotnej jest leczenie pacjentów z wirusowym zapaleniem wątroby typu C. Czynnik wywołujący tę chorobę wirusową może namnażać się w wątrobie przez długi czas, bez poddawania się, a pierwsze oznaki choroby są wykrywane zaledwie kilka miesięcy po zakażeniu. Niedawno wirus zapalenia wątroby typu C uznano za chorobę prawie nieuleczalną, a głównym środkiem leczniczym była kombinacja interferon i rybawirynaco było często nieskuteczne i miało wiele negatywnych skutków ubocznych.

Dzisiaj nowe leki przeciwwirusowe z tzw bezpośredni efekt antywirusowy i blokowanie kluczowych etapów wewnątrzkomórkowych reprodukcji patogenu. Ale trudność polega na tym, że wirus zapalenia wątroby typu C ma 7 wariantów genotypu, a każdy genotyp ma kilka innych podtypów. Co więcej, różne genotypy / podtypy mają różną wrażliwość na tradycyjne i nowe leki, a wybór terapii przeciwwirusowej powinien być prowadzony zgodnie z genotypowymi cechami patogenu.

Wraz z Laboratorium Wirusowym Szpitala Uniwersyteckiego w Tuluzie (Francja), IMB RAS opracował i opatentował niezrównane podejście oparte na wykorzystaniu platformy biochipów hydrożelowych do wpisywania wirusa zapalenia wątroby typu C w oparciu o analizę regionu NS5B genomu wirusowego. System testowy HCV-Biochip, zdolny do wykrywania 6 genotypów i 36 podtypów tego wirusa, pomyślnie przeszedł testy kliniczne w Rosji i Francji (Gryadunov et al., 2011).

System testowy HCV-Biochip jest stosowany do identyfikacji 6 genotypów i 36 podtypów wirusa zapalenia wątroby typu C w oparciu o analizę regionu NS5B genomu wirusowego. Po prawej – wzór hybrydyzacji analizy konkretnej próbki i jej interpretacja

Najważniejszym kierunkiem zastosowania technologii biochipów hydrożelowych jest analiza mutacji i polimorfizmów ludzkiego DNA: markerów DNA związanych z pojawieniem się różnych chorób niezakaźnych.

Wśród chorób onkologicznych u dzieci na pierwszym miejscu znajdują się białaczki. System testowy "LC-Biochip" jest w stanie zidentyfikować w próbkach krwi 13 najbardziej znaczących klinicznie translokacje chromosomalne (przeniesienie fragmentu jednego chromosomu do drugiego), charakterystyczne dla niektórych rodzajów ostrej i przewlekłej białaczki. Każda z tych translokacji określa własny wariant rozwoju białaczki i jest ważna przy wyborze strategii leczenia. Ten system testowy jest stosowany w Krajowym Centrum Naukowo-Praktycznym Hematologii Dziecięcej, Onkologii i Immunologii. Dmitry Rogachev (Moskwa), gdzie analizowane są próbki z 18 regionalnych ośrodków hematologicznych Federacji Rosyjskiej (Gryadunov et al.., 2011).

W celu wczesnego rozpoznania raka piersi i jajnika stworzono system testowy piersi-bioczip, który umożliwia określenie mutacji w genach BRCA1 / 2 związanych z wysokim (do 80%) prawdopodobieństwem występowania dziedzicznych postaci tych chorób.

Obecnie IMB RAS opracowuje warianty systemów testowych opartych na biochipach w celu określenia wrażliwości komórek nowotworowych na terapię przeciwnowotworową. Na przykład, stosując biochip do indywidualnej selekcji leków, które skutecznie wpływają na cele molekularne w komórkach nowotworowych czerniaka, można zidentyfikować mutacje genów, które określają stosowność stosowania takich leków. ukierunkowane ("obserwacja molekularna") leczenia zaawansowanych stadiów i nawrotów czerniaka, jako trametynib, imatinib i wemurafenib (Emelyanova i wsp., 2017).

Trójwymiarowa struktura hydrożelu, w której molekularne sondy są osadzone na biochipach, umożliwia zachowanie wystarczająco czułej natywnej struktury cząsteczek białka bez zmian. Dlatego takie biochipy można również stosować do badania interakcji białko-białko, co jest wymagane, na przykład, przy przeprowadzaniu różnych typów analizy immunochemicznej.

IMB RAS zdołał przetłumaczyć taką klasyczną analizę na format mikroukładów i przystosować ją do diagnozy chorób alergicznych. Wraz z niemiecką firmą biotechnologiczną Dr.Fooke Laboratorien GmbHktóry dostarczył zestawy naturalnych i rekombinowanych alergenów, opracowano i opatentowano system testowy Allergo-Biochip do równoległego ilościowego oznaczania dużych paneli specyficznych dla alergenów przeciwciał E i G4 w surowicy krwi (Feyzkhanova i wsp., 2017).

W komórkach Allergo-Biochip wyciągi z 60 alergenów najczęściej spotykanych w europejskiej części Federacji Rosyjskiej są unieruchamiane jako sondy molekularne. Podczas analizy, surowica krwi jest nakładana na biochip i inkubowana, co powoduje tworzenie specyficznych kompleksów przeciwciał z alergenami. Aby wizualizować bioczip, są one leczone drugorzędowymi znakowanymi fluorescencyjnie przeciwciałami swoistymi dla ludzkich przeciwciał, a następnie rejestrują i obliczają sygnały z każdej komórki i określają stężenie kompleksów za pomocą IgE stosując krzywe kalibracji

Ważne jest, aby analiza przeciwciał dla 30 lub więcej alergenów na bioczipie wymagała bardzo małej (tylko 60 μl) objętości surowicy krwi – dokładnie tyle, ile jest wymagane do analizy jednego alergenu za pomocą tradycyjnej metody immunooznaczenia! Ta różnica jest szczególnie znacząca w pediatrii. Wersja laboratoryjna tego systemu testowego jest już poddawana testom przedklinicznym w Szpitalu Klinicznym nr 13 im. N.F. Filatova (Moskwa).

Przykłady obrazów fluorescencyjnych obrazów i odpowiadających im profili stężenia uzyskanych podczas analizy próbek surowic krwi dwóch pacjentów

Dwanaście specjalistycznych systemów testowych opartych na technologii biochipów hydrożelowych w IMB RAS zostało zatwierdzonych do stosowania jako urządzenia medyczne do diagnostyki laboratoryjnej. Te systemy testowe są z powodzeniem stosowane w ponad 50 ośrodkach badawczych i medycznych w Federacji Rosyjskiej, krajach WNP i UE.

Technologie Biochip opracowane w Instytucie Biologii i Matematyki Rosyjskiej Akademii Nauk są chronione przez 42 patenty krajowe i międzynarodowe. Te technologie nadal się intensywnie rozwijają. Opracowywane są nowe podejścia, które upraszczają i przyspieszają techniki, integrują wszystkie etapy analizy w jedną procedurę, od przetwarzania próbki biologicznej do identyfikacji ilościowej w czasie rzeczywistym.

Rdzeń systemu – biochip hydrożelowy – będzie dalej modyfikowany w zależności od celu testu diagnostycznego, podczas gdy inne komponenty są już zunifikowane. Takie "laboratoria na chipie" znacznie poprawią jakość diagnostyki laboratoryjnej,zmniejszyć prawdopodobieństwo zakażenia przez personel medyczny, a ostatecznie zwiększyć wydajność i zmniejszyć koszty leczenia.

Literatura
1. D. Garyadov, D. V. Zimenkov, V. M. Mikhailovich i inni Technologia biochipów hydrożelowych i ich zastosowanie w medycznych diagnostyce laboratoryjnej // Alfabet medyczny. 2009. № 3. S. 10-14.
2. Zasedatelev A. S. Biologiczne mikroczipy do diagnostyki medycznej // Nauka i technologia w przemyśle. 2005. Nr 1. P. 18-19.
3. Kolchinsky A. M., Gryudinow D. A., Lysov Yu. P., i wsp. Mikroczipy oparte na trójwymiarowych komórkach żelowych: historia i perspektywy // Biologia molekularna. 2004. E. 38. № 1. S. 5-16.
4. Arenkov, P., Kukhtin, A., Gemmell, A., i in. Mikrochipy białkowe: zastosowanie do testów immunologicznych i reakcji enzymatycznych // Biochemia analityczna. 2000. V. 278. N. 2. P. 123-131.
5. Emelyanova M., Ghukasyan L., Abramov I. et al. Wykrywanie mutacji BRAF, NRAS, KIT, GNAQ, GNA11 i MAP2K1 / 2 u rosyjskich pacjentów przy użyciu klamry LNA PCR i analizy biochipów // Oncotarget. 2017. V. 32. N. 8. P. 52304-52320.
6. Feyzkhanova G., Voloshin S., Smoldovskaya O. et al. Opracowanie metody mikromacierzowej do wykrywania IgE i IgG4 swoistych dla alergenów // Proteomika kliniczna. 2017. doi: 10.1186 / s12014-016-9136-7.
7. Gryadunov D., Dementieva E., Mikhailovich V. et al. Mikromacierze na bazie żelu w diagnostyce klinicznej w Rosji // Ekspertowy przegląd diagnostyki molekularnej. 2011. N. 11. P. 839-853.
8. Khrapko K. R., Lysov Yu. P., Khorlyn A. A. Hybrydyzacja oligonukleotydów w sekwencjonowaniu DNA // Listy FEBS. 1989. V. 256. N. 1-2. P. 118-122.
9. Zimenkov D.V., Kulagina E.V., Antonova O.V., i in. Jednoczesna oporność na leki i prątki gruźlicy przy użyciu mikromacierzy hydrożelowej o małej gęstości Journal of antimicrobial chemioterapii. 2016. V. 71. N. 6. P. 1520-1531.


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: