Разработка экспрессных иммуноаналитических и молекулярно-генетических методов с целью количественного определения маркерных белков при контроле мясной продукции

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 19-16-00108

НазваниеРазработка экспрессных иммуноаналитических и молекулярно-генетических методов с целью количественного определения маркерных белков при контроле мясной продукции

Руководитель Жердев Анатолий Виталиевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" , г Москва

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-301 - Технология пищевых продуктов

Ключевые слова Переработка мяса, мясопродукты, контроль состава пищевых продуктов, качество пищи, тест-методы, идентификация сырья, видоспецифичные биомаркеры, иммунохроматография, иммуноферментный анализ, молекулярная диагностика, гистология, двумерный электрофорез

Код ГРНТИ65.59.03

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В современном обществе количество и качество потребляемых мясных продуктов рассматривается как фактор, оказывающий существенное влияние на состояние здоровья населения. Принципиальное значение имеет достоверная информация об источниках сырья при производстве мясопродуктов, поскольку многие технологии предусматривают замену части собственно мясного сырья (мышечной ткани) белок-содержащими добавками различного животного или растительного происхождения. Кроме того, распространенными становятся случаи фальсификации продуктов с использованием мяса других видов животных, не предусмотренного технологией. Особенно актуален этот аспект в условиях импортозамещения продукции. Для эффективного контроля состава мясных продуктов на всех стадиях производства необходимы как высокочувствительные и специфичные методы анализа, реализуемые в специальных лабораториях, так и экспрессные тест-системы, позволяющие проводить быстрое тестирование без использования специального оборудования. Задачей планируемого исследования является разработка новых тест-систем для экспрессного контроля мясопродуктов, обеспечивающих подтверждение соответствия продуктов заявленным параметрам по составу. Будут разработаны и апробированы тест-системы, характеризующиеся экспрессностью, минимальной трудоемкостью и высокой информативностью (получение в ходе одного анализа сведений как о наличии контаминант, так и об их содержании). Проект направлен на реализацию новых методических решений, которые при проведении характеристики состава мясопродуктов исключают необходимость в стационарном приборном обеспечении и в сложных, продолжительных методиках пробоподготовки и анализа. Предлагаемая система объединяет методики, основанные на принципах иммуноферментного (ИФА) и иммунохроматографического анализа (ИХА), а также системы молекулярно-генетического анализа в мембранном формате. Достоверность интерпретации результатов тестирования и возможность количественного определения содержания аналита обеспечивается за счет применения оптических видеоцифровых детекторов (специализированных портативных устройств или серийно производимых средств мобильной коммуникации). Принципиальное значение имеет реализация модульного принципа анализа, позволяющего с учетом специфики решаемой задачи использовать рецепторные молекулы разной специфичности, не прибегая к дополнительной модификации системы. Система разрабатываемых методик позволит решить следующие задачи: 1. Определение доли в продукте основного мясного источника - мышечной ткани определенного животного. 2. Определение суммарного содержания в продукте мясного сырья из разных источников. 3. Контроль отсутствия в составе продукта запрещенных видов мясного сырья. 4. Определение доли в продукте основных добавок немясного происхождения. Результатами выполнения проекта станут иммунохимические (ИФА и ИХА) и молекулярно-генетические аналитические методики, позволяющие получать следующую информацию о составе мясопродуктов: - содержание в продукте мышечной ткани определенного животного (ИФА и ИХА с видеоцифровой регистрацией); - суммарное содержание в продукте мясного сырья (ИФА и ИХА с видеоцифровой регистрацией); - наличие либо отсутствие в составе продукта запрещенных видов мясного сырья (качественный ИХА, компонуемый отдельным раствором антител требуемой специфичности + качественный ИХА без внешних реагентов, молекулярно-генетический анализ в мембранном формате); - содержание в продукте основных добавок немясного происхождения (ИФА и ИХА с видеоцифровой регистрацией). Задача достоверной идентификации видовой принадлежности мясного сырья будет решаться посредством использования специально выбираемых белков-маркеров и антител определенной селективности, а также видоспецифических олигонуклеотидных зондов. При этом использование термостабильных белков обеспечит сохранение конформации распознаваемых структур, а с учетом существующих данных о видоспецифических отличиях аминокислотных последовательностей белков и локализации антигенных эпитопов будут выбраны антитела необходимой специфичности как для распознавания определенных источников сырья, так и для оценки суммарного содержания мяса из систематически близких источников (мясо млекопитающих, мясо птицы и др.). С учетом предшествующего опыта исполнителей и анализа литературных данных в качестве биомаркеров рассматриваются такие мышечные и сывороточные термостабильные белки, как тропонин, кальдесмон, триозофосфатизомераза и др. Исполнители располагают соответствующими охарактеризованными антителами либо данными по специфичности коммерчески доступных антител, использовавшихся в аналогичных исследованиях. На начальном этапе проекта будет проведена дополнительная биоинформатическая характеристика кандидатных белков с учетом их гомологии и профилей антигенности для выбора наиболее эффективной панели биомаркеров. При необходимости будут дополнительно получены антитела к определенным пептидам, соответствующим отобранным линейным антигенным детерминантам (заказ у специализированных лабораторий). Проект сочетает решение фундаментальных проблем, связанных с изучением закономерностей биорецепторного распознавания, и формирование основы для практико-ориентированных разработок. При реализации тест-систем будет изучена специфичность антител к структурно близким соединениям, обеспечивающая возможность видовой идентификации сырья. Будут изучены структурные измерения белков-биомаркеров, происходящие при различной обработке мясного сырья, и проведена оценка их влияния на антигенное распознавание. Панируется изучение доступности распознаваемых в ходе анализа антигенных детерминант и выбор наиболее эффективных процедур пробоподготовки, разрушающих экранирующие детерминанты межмолекулярные комплексы. Будут охарактеризованы структурно-функциональные взаимосвязи для конъюгатов специфических антител с маркерами и выбраны протоколы получения конъюгатов оптимального состава, обеспечивающие максимальную чувствительность и точность детекции. Для молекулярно-генетического анализа на основании имеющегося задела процессы формирования комплементарных комплексов нуклеиновых кислот будут перенесены в формат тест-полоски, что обеспечит простоту и экспрессность тестирования. Будет охарактеризована эффективность выделения и степень сохранения иммунореактивности антигенами при разных способах пробоподготовки тестируемых проб мясной продукции. В рамках многофакторной оптимизации условий проведения иммуноанализа будут обоснованы режимы, для которых достигается максимальная достоверность измеряемых параметров. Новые аналитические системы будут апробированы на широкой панели мясопродуктов, получаемых по разным технологиям, и сопоставлены с референтными аналитическими методами. В соответствии с существующей практикой двухуровневого скринингового и подтверждающего контроля будут разработаны подтверждающие аналитические методы, дополняющие скрининговые тестирования и основанные на количественном гистологическом анализе и двумерном электрофорезе. Сочетание этих методов минимизирует риски при экспертизе мясопродуктов и обеспечит доказательную базу для арбитражных заключений. Существующие на сегодняшний день разработки экспрессных иммунохимических и молекулярно-генетических средств контроля мясопродуктов ограничиваются единичными методическими решениями для выявления индивидуальных параметров (например, подтверждение халяльности пищи, оценка добавок растительного сырья). Разработка комплекса средств тестирования, охватывающих основной спектр задач технологического и потребительского контроля, будет осуществлена в рамках проекта впервые. Особенно актуально внедрение предлагаемой разработки в практику полевых и производственных лабораторий на этапе входного контроля сырья. Методические решения, разрабатываемые в рамках проекта, рассматриваются как основа для широкого применения подходов экспрессного анализа для контроля качества пищевой продукции, предотвращения рисков, защиты здоровья и безопасности населения, что и определяет значимость и масштаб планируемых исследований.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Жердев А.В., Зверева Е.А., Смирнова Н.И., Дзантиев Б.Б. Immunochemical assays of protein biomarkers for authenticity and composition control of meat and dairy foodstuffs XX Euroanalysis Conference. Abstracts & Proceedings. September 1-5, 2019. Istanbul, Turkey, XX Euroanalysis Conference. Abstracts & Proceedings. September 1-5, 2019. Istanbul, Turkey, p. 215-216 (год публикации - 2019)

2. Зверева Е.А., Смирнова Н.И., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Immunochemical control of raw materials’ sources in the production of meat and dairy food IMA-2019. 11th International Conference on Instrumental Methods of Analysis. Modern Trends and Applications. Abstract Book. September 22-25, 2019. Ioannina, Greece, IMA-2019. 11th International Conference on Instrumental Methods of Analysis. Modern Trends and Applications. Abstract Book. September 22-25, 2019. Ioannina, Greece, p. 52 (год публикации - 2019)

3. Жердев А.В., Вострикова Н.Л. Detection of protein biomarkers in meat products for control of their authenticity and composition Program book of the 16th ASEAN Food Conference, October 15-18, 2019, Bali, Indonesia, Program book of the 16th ASEAN Food Conference, October 15-18, 2019, Bali, Indonesia, p. 69 (год публикации - 2019)

4. Зверева Е.А., Поправко Д.С., Хвостов Д.В., Вострикова Н.Л., Жердев А.В., Чернуха И.М., Дзантиев Б.Б. Development of immunoassays for troponin I to control content and source of raw meat in products of its processing Abstracts of the 9th International Symposium on Recent Advances in Food Analysis (RAFA 2019). November 5-8, 2019. Prague, Czech Republic, Abstracts of the 9th International Symposium on Recent Advances in Food Analysis (RAFA 2019). November 5-8, 2019. Prague, Czech Republic, p. 258 (год публикации - 2019)

5. Чернуха И.М., Вострикова Н.Л., Хвостов Д.И., Зверева Е.А., Таранова Н.А., Жердев А.В. Methods of identification of muscle tissue in meat products prerequisites for creating a multi–level control system Theory and practice of meat processing, V. 4, № 3, p. 32–40 (год публикации - 2019)
10.21323/2414–438X–2019–4–3–32–40

6. Хвостов Д.В. , Вострикова Н.Л., Жердев А.В., Зверева Е.А., Курзова А.А. Идентификация и количественное определение мышечной ткани на основе контроля прототипических пептидов с использованием метода мониторинга заданных реакций Аналитика и контроль, Т. 23, № 4. С. 20-25 (год публикации - 2019)
10.15826/analitika.2019.23.4.012

7. Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Конъюгаты наночастиц и рецепторных молекул: получение, характеристика и применение в экспрессных аналитических системах Химия биологически активных веществ. "ХимБиоАктив-2019", Межвузовский сборник научных трудов, стр. 17-19 (год публикации - 2019)

8. Смирнова Н.И., Зверева Е.А., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Разработка иммуноферментного анализа для определения соевого сырья в продуктах питания Прикладная биохимия и микробиология (год публикации - 2020)

9. Зверева Е.А., Бызова Н.А., Гендриксон О.Д., Поправко Д.С., Беличенко К.А., Дзантиев Б.Б., Жердев А.В. Immunochromatographic detection of myoglobin as a specific biomarker of porcine muscle tissues in meat products. Applied Sciences, V. 10, N. 21, article 7437, p. 1-13 (год публикации - 2020)
10.3390/app10217437

10. Вострикова Н.Л., Жердев А.В., Зверева Е.А., Чернуха И.М. Quality and safety of meat products in Russia: Results of monitoring samples from manufacturers and evaluation of analytical methods. Current Research in Nutrition and Food Science, V. 08, N. 1, P. 41-47 (год публикации - 2020)
10.12944/CRNFSJ.8.1.04

11. Зверева Е.А., Поправко Д.С., Гендриксон О.Д., Вострикова Н.Л., Чернуха И.М., Дзантиев Б.Б., Жердев А.В. Lateral Flow Immunoassay to Detect the Addition of Beef, Pork, Lamb, and Horse Muscles in Raw Meat Mixtures and Finished Meat Products Foods, V. 9, N. 11, article 1662, p. 1-13 (год публикации - 2020)
10.3390/foods9111662

12. Гендриксон О.Д., Зверева Е.А., Вострикова Н.Л., Чернуха И.М., Дзантиев Б.Б., Жердев А.В. Lateral flow immunoassay for sensitive detection of undeclared chicken meat in meat products Food Chemistry, article 128598 (год публикации - 2021)
10.1016/j.foodchem.2020.128598

13. Гендриксон О.Д., Зверева Е.А., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Иммунохроматографические тест-системы для проверки халяльности продуктов Актуальная биотехнология, N 3 (34), стр. 102-103 (год публикации - 2020)

14. Зверева Е.А. , Гендриксон О.Д. , Смирнова Н.И., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Иммунохимический анализ белковых биомаркеров для контроля подлинности и состава мясных продуктов Актуальная биотехнология, N 3 (34), стр. 112-113 (год публикации - 2020)

15. Вострикова Н.Л., Жердев А.В., Зверева Е.А., Чернуха И.М. Формирование комплекса методик для двухуровневой системы скринингового и арбитражного контроля состава мясопродуктов, направленного на выявление случаев нарушения установленных рецептур Сборник тезисов Всероссийской с международным участием онлайн-конференции "Современная биотехнология: актуальные вопросы, инновации и достижения", Стр. 40-42 (год публикации - 2020)

16. Гендриксон О.Д., Зверева Е.А., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Sensitive lateral flow immunoassay of undeclared chicken ingredient in meat products NANOCON 2020 Conference proceedings (год публикации - 2021)

17. Гендриксон О.Д., Зверева Е.А., Дзантиев Б.Б., Жердев А.В. Sensitive lateral flow immunoassay for the detection of pork additives in raw and cooked meat products Food Chemistry, V. 359, article 129927, p. 1-9 (год публикации - 2021)
10.1016/j.foodchem.2021.129927

18. Иванов А.В., Поправко Д.С., Сафенкова И.В., Зверева Е.А., Дзантиев Б.Б., Жердев А.В. Rapid full-cycle technique to control adulteration of meat products: Integration of accelerated sample preparation, recombinase polymerase amplification, and test-strip Ddtection Molecules, V. 26, article 6804, p. 1-17 (год публикации - 2021)
10.3390/molecules26226804

19. Ковалёв Л.И., Ковалёва М.А., Новикова Л.А., Чернуха И.М. Протеомная идентификация белков – потенциальных биомаркеров немясных компонентов в мясной продукции Прикладная биохимия и микробиология, Т. 57, N. 6, с. 621-628 (год публикации - 2021)
10.31857/S0555109921060076

20. Смирнова Н.И., Зверева Е.А., Гендриксон О.Д., Дзантиев Б.Б., Жердев А.В. Разработка иммуноферментных аналитических систем для контроля содержания основных немясных добавок в мясных продуктах Биотехнология, Т. 37, N. 5, с. 117-122 (год публикации - 2021)
10.21519/0234-2758-2021-37-5-117-122

21. Вострикова Н.Л., Хвостов Д.В., Жердев А.В., Минаев М.Ю., Зверева Е.А. Development of a two-level control system for the analysis of the composition of meat products Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, V. 15, p. 1005-1017 (год публикации - 2021)
10.5219/1632

22. Вострикова Н.Л., Чернуха И.М., Хвостов Д.В., Жердев А.В. Strategy for the study of the proteome in animal muscle tissue IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, V. 854, article 012105 (год публикации - 2021)
10.1088/1755-1315/854/1/012105

23. Зверева Е.А., Гендриксон О.Д., Поправко Д.С., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Мембранные тесты для идентификации сырья в мясопродуктах Информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии: материалы Международной конференции NT + M&Ec`2021, Весенняя сессия, с. 194-198 (год публикации - 2021)
10.47501/978-5-6044060-1-4.32

24. Жердев А.В., Зверева Е.А., Гендриксон О.Д., Поправко Д.С., Дзантиев Б.Б. Разработка иммунохимических систем для контроля подлинности и состава мясных продуктов Материалы международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития», с. 308-310 (год публикации - 2021)
10.37747/2312-640X-2021-19-308-310

25. Смирнова Н.И., Зверева Е.А., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Разработка иммуноферментных аналитических систем для контроля содержания основных немясных добавок в мясопродуктах Материалы международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития», с. 322-324 (год публикации - 2021)
10.37747/2312-640X-2021-19-322-324

26. Зверева Е.А., Смирнова Н.И., Гендриксон О.Д., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Иммуноферментный анализ белков молока как биомаркеров при контроле состава молочных и мясных продуктов Актуальная биотехнология, N. 1 (35), c. 111 (год публикации - 2021)

27. Зверева Е.А., Гендриксон О.Д., Поправко Д.С., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Sensitive lateral flow test strips for rapid on-site control of authenticity and composition of meat products Abstracts of the 67th International Congress of Meat Science and Technology (ICoMST), Р. 265 (год публикации - 2021)

28. Поправко Д.C., Иванов А.В., Зверева Е.А., Сафенкова И.В., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Разработка экспрессной изотермической системы ДНК-детекции для выявления фальсифицированных мясных продуктов Тезисы VII Съезда биохимиков и молекулярных биологов России, Т. 2, с. 191 (год публикации - 2021)

29. Жердев А.В. Rapid control of undeclared sources of meat in foods: Recombinase polymerase amplification with test strip detection to identify presence of chicken and pig meat Abstracts of the 7th International Conference on Food Chemistry & Technology (FCT-2021), P. 15 (год публикации - 2021)

30. Гендриксон О.Д., Зверева Е.А., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Multiplex lateral flow immunoassay for the determination of meat products adulteration Abstracts of the 6th International ISEKI-Food Conference (ISEKI-Food 2021), Р. 81 (год публикации - 2021)
10.34623/9hhy-1y83

31. Гендриксон О.Д., Зверева Е.А., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Double qualitative immunochromatographic test for simultaneous control of chicken muscles and eggs in food Journal of Food Composition and Analysis, article 104324 (год публикации - 2022)
10.1016/j.jfca.2021.104324.

Публикации