Иммобилизованные золотые нанозвезды для высокоэффективной лазерной трансфекции адгезивных клеточных культур

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 17-74-10090

НазваниеИммобилизованные золотые нанозвезды для высокоэффективной лазерной трансфекции адгезивных клеточных культур

Руководитель Пылаев Тимофей Евгеньевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Саратовский научный центр Российской академии наук" , Саратовская обл

Конкурс №23 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-209 - Биотехнология (в том числе бионанотехнология)

Ключевые слова трансфекция, клеточные культуры, золотые нанозвезды, оптопорация, генотерапия

Код ГРНТИ34.15.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Необходимость разработки новых подходов к профилактике инфекционных заболеваний человека и сельскохозяйственных животных продиктовано вопросами, связанными с такой глобальной проблемой как потребность в обеспечении продовольственной безопасности и продовольственной независимости России. Развитие безопасных и эффективных векторов является важной задачей современного направления медико-биологической диагностики – вакцинопрофилактики. Стандартные векторы, используемые в доклинических испытаниях при генотерапии, являются рекомбинантными вирусами со встроенной кассетой интересующего гена в вирусный геном. У невирусных систем трансгенеза имеются определенные преимущества, перед системами на основе вирусных векторов, такие как относительная несложность производства и сниженный риск иммуногенности. Однако использование этих систем общедоступными процедурами, такими как электропорация или химическая трансфекция, ограничено относительно низкой эффективностью трансфекции и существенной цитотоксичностью. В последнее время широкое применение получила оптическая трансфекция клеток с использованием золотых наночастиц. Принцип метода состоит в усилении энергии лазерного излучения плазмонно-резонансными наночастицами, локализованными вблизи клеток, что приводит ко временному увеличению проницаемости их мембраны для целевых молекул генной терапии (ДНК-векторов, siРНК) или иных целевых веществ. Несмотря на высокую производительность и простоту использования данная методика обладает рядом нежелательных эффектов, связанных с неспецифической адсорбцией наночастиц во время инкубации наночастиц с клетками, а также потенциальной токсичностью наночастиц, что может привести к снижению эффективности трансфекции. Данный проект направлен на разработку удобной, надежной и эффективной технологии оптопорации, основанной на использовании золотых нанозвезд, иммобилизованных в лунках культуральных планшетов в виде монослоя. Повышение эффективности доставки целевых биомолекул будет достигнуто путем тщательной оптимизации параметров нанозвезд (плотность монослоя, размер частиц и т.п.) и режимов оптического облучения (мощность, длина волны, время, и т.п.). Исследование эффективности трансфекции целевых биомолекул в терминах количества трансфицированных клеток и их жизнеспособности современными молекулярно-генетическими, микроскопическими, спектроскопическими и культуральными методами будет оценена в сравнении с общедоступными коммерческими препаратами – агентами для химической трансфекции.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Пылаев Т.Е., Ванжа Е.В., Авдеева Е.С., Хлебцов Б.Н., Хлебцов Н.Г. A novel cell transfection platform based on laser optoporation mediated by Au nanostar layers Journal of Biophotonics, 11, статья № e201800166 (год публикации - 2018)
10.1002/jbio.201800166

2. Ветчинкина Е.П., Лощинина Е.А., Купряшина М.А., Буров А.М., Пылаев Т.Е., Никитина В.Е. Green synthesis of nanoparticles with extracellular and intracellular extracts of basidiomycetes PeerJ, Вып. 7, № статьи e5237 (год публикации - 2018)
10.7717/peerj.5237

3. Пылаев Т.Е., Авдеева Е.С., Хлебцов Б.Н., Хлебцов Н.Г. Design of a novel gene delivery system based on Au nanostar layers upon laser irradiation International conference on nanomedicine and nanobiotechnology – 2018, Rome, Italy, 26-28 Sept. 2018. (год публикации - 2018)

4. Пылаев Т.Е., Авдеева Е.С., Хлебцов Б.Н., Захаревич А.М., Хлебцов Н.Г. A novel centrifuge-based approach for tunable 2D layering of plasmonic nanoparticles Proc. SPIE ,Saratov Fall Meeting 2018: Computations and Data Analysis: from Nanoscale Tools to Brain Functions, 11067 (год публикации - 2019)
10.1117/12.2522135

5. Пылаев Т.Е., Ванжа Е.В., Хлебцов Б.Н., Хлебцов Н.Г. A novel cell transfection platform based on laser optoporation mediated by Au nanostar layers Journal of biophotonics (год публикации - 2018)

6. Ванжа Е.В., Пылаев Е.В., Хлебцов Н.Г. Оптопорация клеток на основе иммобилизованных золотых нанозвезд: оптимизация процедуры и определение токсичности Объединенный научный форум «XII чтения памяти академика Ю.А. Овчинникова», «VIII Российский симпозиум «Белки и пептиды»: науч. тр. Москва, 18-22 сент. 2017 г. // Acta Naturae. Спецвып, Спецвыпуск. С. 176. (год публикации - 2017)

7. Хлебцов Б.Н., Пылаев Т.Е., Ханадеев В.А., Браташов Д.Н., Хлебцов Н.Г. Quantitative and multiplex dot-immunoassay using gap-enhanced Raman tags RSC advances, V. 7, P. 40834-40841 (год публикации - 2017)
10.1039/C7RA08113H

8. Пылаев Т.Е., Фомин А.С., Ванжа Е.В., Староверов С.А., Хлебцов Н.Г. Polyethyleneimine-entrapped gold nanoparticles as a potential delivery system for DNA vaccines against African swine fever virus Saratov Fall Meeting – 2017, Int. Symp. “Optics and Biophotonics”, Saratov, Russia, 26-29 Sept. 2017 (год публикации - 2017)

9. Ванжа Е.В., Пылаев Т.Е., Прилепский А.Ю., Хлебцов Б.Н., Хлебцов Н.Г. Immobilized gold nanostars for high-efficient laser transfection of animal cells and its application for gene delivery Saratov Fall Meeting – 2017, Int. Symp. “Optics and Biophotonics”, Saratov, Russia, 26-29 Sept. 2017 (год публикации - 2017)

Публикации