Исследования и разработки

Резюме проекта, выполняемого
в рамках ФЦП
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»
по этапу № 2
Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.584.21.0012
Тема: «Разработка новых нанозондов для молекулярной визуализации с помощью конъюгатов квантовых точек, флуоресцирующих
в инфракрасной области спектра, и однодоменных антител»
Приоритетное направление: Науки о жизни; Индустрия наносистем
Критическая технология: Биомедицинские и ветеринарные технологии
Период выполнения: 30.01.2015 - 31.12.2016
Плановое финансирование проекта: 22.20 млн. руб.
Бюджетные средства
10.50 млн. руб.,
Внебюджетные средства 11.70 млн. руб.
Получатель: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"
Иностранный партнер: Pohang University of Science and Technology
Ключевые слова: наномедицина, нанокристаллы, инфракрасный диапазон, однодоменные антитела, диагностика, онкология,
нанотоксичность, исследования в животных, функционализация наноматериалов, визуализация опухоли, компактные
диагностические зонды, квантовые точки
1. Цель проекта
1. Разработка диагностических нанозондов на основе ориентированных конъюгатов квантовых точек CuInS2/ZnS или Ag2S,
флуоресцирующих в оптическом диапазоне 700-1700 нм, и однодоменных антител специфичных к опухолеву маркеру HER2.
2. Применение разработанных диагностических нанозондов для визуализации опухолевых маркеров в культуре клеток и в
животных моделях in vivo с целью тонкой визуализации границы опухолевого роста, а также для высокоточной ранней
дифференциальной диагностики злокачественных новообразований.
Задачи проекта
1. Синтезировать квантовые точки, флуоресцирующие в инфракрасной области спектра (ИК-КТ), имеющих различный
химический состав, и разработать методики их солюбилизации и стабилизации в водных растворах.
2. Получить биосовместимые ИК-КТ с различной полимерной модификацией поверхности и различными
функциональными группами на поверхности.
3. Провести анализ цитотоксичности полученных препаратов ИК-КТ в модельных экспериментах in vitro и in vivo.
4. Получить модифицированные рекомбинантные однодоменные антитела (ОД-АТ), распознающие специфический
опухолевый маркер HER2 и изготовить ориентированные конъюгаты ИК-КТ с ОД-АТ – диагностические нанозонды.
5. Исследовать и охарактеризовать полученные нанозонды для визуализации опухолевого маркера HER2 в культурах клеток
in vitro.
6. Исследовать и охарактеризовать полученные нанозонды для визуализации опухолевого маркера HER2 на животных
моделях in vivo.
2. Основные результаты проекта
1. Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы по тематике
проекта.
2. Проведены патентные и информационные исследования по тематике проекта.
3. Осуществлен синтез биосовместимых инфракрасных квантовых точек состава CuInS2/ZnS и Ag2S.
4. Разработана методика солюбилизации инфракрасных квантовых точек, полученных от иностранного партнера.
5. Разработана методика стабилизации квантовых точек флюресцирующих в инфракрасном диапазоне в водных растворах.
6. Разработана методика получения модифицированных рекомбинантных однодоменных антител, специфичных к
1
опухолевому маркеру HER2.
7. Получены модифицированные рекомбинантные однодоменные антитела, специфичные к опухолевому маркеру HER2.
8. Разработана методика ориентированной конъюгации модифицированных рекомбинантных однодоменных антител с
квантовыми точками, флуоресцирующими в инфракрасной области.
9. Получены ориентированные конъюгаты модифицированных рекомбинантных однодоменных антител с квантовыми
точками, флуоресцирующими в инфракрасной области.
10. Получены результаты по анализу цитотоксичности солюбилизированных квантовых точек в модельных экспериментах in
vitro и in vivo.
Полученные результаты послужат основой для внедрения новых нанотехнологических подходов к созданию методов
прижизненной визуализации и диагностики опухолевого роста и метастазирования.
По сравнению с существующими на сегодняшний результатами научных исследований, будут разработаны следующие
инновационные подходы:
1. Созданные диагностические нанозонды будут отличаться значительным преимуществом в стабильности, чувствительности
и эффективности прижизненной детекции и визуализации опухолевых маркеров.
2. Использование ИК-КТ типа CuInS2/ZnS и Ag2S, флюоресцирующих в оптическом диапазоне 700-1200 нм существенно
увеличит глубину визуализации опухолей.
3. С помощью специфических ОД-АТ, связанных ориентированно с ИК-КТ будет достигнута высокая специфичность
связывания с опухолевыми маркерами в тканях для высокоточной молекулярной визуализации опухолевых очагов.
4. Будет изучена способность полученных диагностических нанозондов с высокой точностью визуализировать раковую
опухоль in vivo на ранней стадии развития, а также детектировать отдельные клетки, несущие опухолевый маркер HER2, in
vitro.
3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного
исследования и экспериментальной разработки
На этапе 2 проекта создание охраняемых результатов интеллектуальной деятельности не планировалось.
4. Назначение и область применения результатов проекта
Разработанные биосовместимые нанодиагностические зонды нового поколения на основе конъюгатов ИК-КТ, и ОД-АТ,
специфических к онкомаркеру HER2, будут предназначены для эффективной дифференциальной лабораторной клинической
диагностики и визуализации доброкачественных и злокачественных опухолей и метастазов различной локализации.
Предлагаемые нанозонды могут быть эффективно внедрены в клиническую и медицинскую практику для детекции раковых
клеток in vitro и in vivo в иммуногистохимческих исследованиях и прижизненной визуализации с целью своевременной
дифференциальной диагностики и тестирования различных нозологических форм и стадий заболеваний, выявления процесса
метастазирования и успешного хирургического вмешательства.
Возможными потребителями результатов являются медицинские организации, работающие в области исследования и
клинической диагностики онкологических заболеваний, а так же организации, занимающиеся биомедицинскими и
биологическими исследованиями: РОНЦ им. Н.Н. Блохина, Институт онкологии им. Герцена, НИИ эпидемиологии и
микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи, ИБХ им. Шемякина-Овчинникова РАН, предприятия биомедицинского кластера
технопарка Сколково, и др.
Полученные результаты позволят разработать фундаментальные принципы создания компактных высокоэффективных
диагностических нанозондов нового поколения, применимых в высокочувствительной диагностике и прижизненной
визуализации онкомаркеров, опухолевых очагов и метастазирующих клеток при онкологических заболеваниях, а также
оценить токсические эффекты высокоориентированных конъюгатов ОД-АТ и ИК-КТ в модельных экспериментах in vivo и in
vitro.
5. Эффекты от внедрения результатов проекта
Разработка фундаментальных принципов создания компактных высокоэффективных диагностических нанозондов нового
поколения позволит повысить чувствительность и специфичность прижизненной диагностики и визуализации
злокачественных и доброкачественных опухолей, разработать и обеспечить эффективные программы своевременной
медикаментозной и хирургической терапии.
6. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта
Возможной формой коммерциализации полученных результатов является создание новых систем клинической и лабораторной
диагностики онкологических заболеваний.
В настоящее время на лабораторную диагностику мире, в том числе на диагностику онкологических заболеваний, тратится 79
млрд долларов (около 3% от общих расходов на здравоохранение). Доля затрат на клиническую и лабораторную диагностику
онкологических заболеваний постоянно увеличивается благодаря их высокой востребованности клиницистами и за счет
развития новых технологий, и предположительно к 2020 г. она возрастет на 10% и составит 16,2 млрд долларов.
На сегодняшний день в России и мире не производятся системы для визуализации опухолевых очагов и метастазирующих
2
клеток при онкологических заболеваниях с помощью компактных высокоэффективных диагностических нанозондов, по этому
оценить емкость рынка для данного типа диагностики, а так же его доли в рынке сбыта не представляется возможным.
7. Наличие соисполнителей
Информация об инностраном партнере
Республика Корея, Пхоханьский Университет науки и технологии, Управление спонсируемых исследований.
Участвует соисполнителем работ по проекту с 30.01.2015
федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский ядерный университет
"МИФИ"
Проректор
(должность)
(подпись)
Петровский А.Н.
(фамилия, имя, отчество)
(подпись)
Набиев И.Р.
(фамилия, имя, отчество)
Руководитель работ по проекту
Зав. лабораторией, профессор
(должность)
М.П.
3