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 22-19-00824
НазваниеРазработка многофункциональной платформы СИМП-СЭХМ-ГКР для фенотипирования раковых клеток
Руководитель Пархоменко Юрий Николаевич, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС" , г Москва
Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-704 - Микро- и наноэлектромеханические устройства
Ключевые слова Сканирующая ион-проводящая микроскопия, электрохимическая микроскопия, TERS, Рамановская спектроскоппия, нанокапилляр, ввизуализация живых клеток, фенотипирование раковых клеток
Код ГРНТИ59.00.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Понимание механизма действия лекарственных препаратов и разработка новых препаратов для эффективной противоопухолевой терапии – один из важнейших вопросов здравоохранения в Мире. Двумя важными нерешенными задачами остаются: изучение влияния липидно-белковой организации плазматической мембраны биологической клетки на поглощение и высвобождение вирусов, пептидных гормонов и наночастиц, переносящих лекарств, а также, связывание морфологии, перицеллюлярного pH, активных форм кислорода (АФК) и механических свойств отдельных раковых клеток с экспрессией генов. В настоящем проекте будет разработана многофункциональная платформа SICM-TERS для одновременных корреляционных исследований топографии поверхности, формирования внутриклеточных активных форм кислорода (АФК), профиля локальных значений pH и динамики нанодоменов клеточной мембраны, для фенотипирования неоднородности отдельных клеток. Такая интеграция трехмерного картирования, распределения pH, АФК, механических свойств клеток и динамики нанодоменов клеточной мембраны с геномикой единичных клеток, в перспективе, поможет связать форму, функцию и связь клеток с регуляцией генов при онкологических заболеваниях.
Для достижения цели проекта, необходимо разработать уникальные многофункциональные нанокапилляры SICM, модифицированные для одновременного использования для TERS и для электрохимических измерений. Для разработки нанокапилляров будут проведены комплексные исследования, направленные на поиск закономерностей воспроизводимого формирования плазмонных наночастиц на поверхности нанокапилляров с использованием метода вакуум-термического испарения и изучение морфологии и оптических свойств и параметров TERS-активности (предел детектирования, фактор усиления, средний фактор усиления подложки для тестовых органических соединений). Интеграция этих методов в одной платформе позволит получать широчайший набор дополнительной информации об образце, в том числе определять конкретные фенотипы для дальнейшей геномики единичных клеток в зависимости от pH и механических свойств отдельных раковых клеток.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Абакумова Т., Ванеев А., Науменко В., Шохина А., Белоусов В., Микаелян А., Балышева К., Горелкин П., Ерофеев А., Зацепин Т.
Intravital electrochemical nanosensor as a tool for the measurement of reactive oxygen/nitrogen species in liver diseases
Journal of Nanobiotechnology, 20, 497 (год публикации - 2022)
10.1186/s12951-022-01688-z
2.
Мачулкин А.Е., Нименко Е.А., Зык Н.Ю., Успенская А.А. , Смирнова Г.Б., Хан И.И., Покровский В.С., Ванеев А.Н., Мамед-Набизаде В.В., Заверткина М.В., Ерофеев А.С. , Горелкин П.В., Мажуга А.Г., Зык Н.В., Елена Сергеевна Хазанова Е.С., Белоглазкина Е.К.
Synthesis and preclinical evaluation of small-molecule prostate-specific membrane antigen targeted abiraterone conjugate
Molecules, 27(24), 8795 (год публикации - 2022)
10.3390/molecules27248795
3.
Гаранина А.С., Ефремова М.В., Мачулкин А.Е., Любин Е.В., Воробьева Н.С., Жиронкина О.А., Стрелкова О.С., Киреев И.И., Алиева И.Б., Узбеков Р.Е., Агафонов В.Н., Щетинин И.Б., Федянин А.А., Ерофеев А.В., Савченко А.С., Горелкин П. , Абакумов М.А.
Bifunctional Magnetite–Gold Nanoparticles for Magneto-Mechanical Actuation and Cancer Cell Destruction
Magnetochemistry, 8(12), 185 (год публикации - 2022)
10.3390/magnetochemistry8120185
4.
Дубков С.В., Оверченко А.Д.,Новиков Д.В.,Колмогоров В.С.,Волкова Л.С.,Горелкин П.В.,Ерофеев А.С., Пархоменко Ю.Н.
Single-Cell Analysis with Silver-Coated Pipette by Combined SERS and SICM
Cells, Volume 12 Issue 21, р. 2521 (год публикации - 2023)
10.3390/cells12212521
5.
Н.А. Савин, А.С, Ерофеев, Р.В. Тимошенко, А.Н. Ванеев, А.С, Гаранина, С.В. Салихов, Н.Э. Грамматикова, И.В. Левшин, Ю.Е. Корчев, П.В. Горелкин
Investigation of the Antifungal and Anticancer Effects of the Novel Synthesized Thiazolidinedione by Ion-Conductance Microscopy
Cells, 2023, 12(12), 1666 (год публикации - 2023)
10.3390/cells12121666
6.
Киселева Д., Колмогоров В.С., Чередниченко В., Хованцева У., Богатырева А., Маркина Ю., Ерофеев А.С., Горелкин П.В., Маркин А.
Effect of LDL Extracted from Human Plasma on Membrane Stiffness in Living Endothelial Cells and Macrophages via Scanning Ion Conductance Microscopy
Cells, Cells 2024, 13, 358 (год публикации - 2024)
10.3390/cells13040358
7. Новиков Д.В., Чумаченко Ю.В., Дубков С.В., Колмогоров В.С., Горелкин П.В., Ерофеев А.С., Пархоменко Ю.Н., Волкова Л.С., Железнякова А.В., Попенко В.Ф. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕРГАДАЦИИ ГКР-АКТИВНЫХ КАПИЛЛЯРОВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА И СКАНИРУЮЩЕЙ ИОН-ПРОВОДЯЩЕЙ МИКРОСКОПИИ Известия высших учебных заведений. Электроника (год публикации - 2025)
Публикации
1.
Абакумова Т., Ванеев А., Науменко В., Шохина А., Белоусов В., Микаелян А., Балышева К., Горелкин П., Ерофеев А., Зацепин Т.
Intravital electrochemical nanosensor as a tool for the measurement of reactive oxygen/nitrogen species in liver diseases
Journal of Nanobiotechnology, 20, 497 (год публикации - 2022)
10.1186/s12951-022-01688-z
2.
Мачулкин А.Е., Нименко Е.А., Зык Н.Ю., Успенская А.А. , Смирнова Г.Б., Хан И.И., Покровский В.С., Ванеев А.Н., Мамед-Набизаде В.В., Заверткина М.В., Ерофеев А.С. , Горелкин П.В., Мажуга А.Г., Зык Н.В., Елена Сергеевна Хазанова Е.С., Белоглазкина Е.К.
Synthesis and preclinical evaluation of small-molecule prostate-specific membrane antigen targeted abiraterone conjugate
Molecules, 27(24), 8795 (год публикации - 2022)
10.3390/molecules27248795
3.
Гаранина А.С., Ефремова М.В., Мачулкин А.Е., Любин Е.В., Воробьева Н.С., Жиронкина О.А., Стрелкова О.С., Киреев И.И., Алиева И.Б., Узбеков Р.Е., Агафонов В.Н., Щетинин И.Б., Федянин А.А., Ерофеев А.В., Савченко А.С., Горелкин П. , Абакумов М.А.
Bifunctional Magnetite–Gold Nanoparticles for Magneto-Mechanical Actuation and Cancer Cell Destruction
Magnetochemistry, 8(12), 185 (год публикации - 2022)
10.3390/magnetochemistry8120185
4.
Дубков С.В., Оверченко А.Д.,Новиков Д.В.,Колмогоров В.С.,Волкова Л.С.,Горелкин П.В.,Ерофеев А.С., Пархоменко Ю.Н.
Single-Cell Analysis with Silver-Coated Pipette by Combined SERS and SICM
Cells, Volume 12 Issue 21, р. 2521 (год публикации - 2023)
10.3390/cells12212521
5.
Н.А. Савин, А.С, Ерофеев, Р.В. Тимошенко, А.Н. Ванеев, А.С, Гаранина, С.В. Салихов, Н.Э. Грамматикова, И.В. Левшин, Ю.Е. Корчев, П.В. Горелкин
Investigation of the Antifungal and Anticancer Effects of the Novel Synthesized Thiazolidinedione by Ion-Conductance Microscopy
Cells, 2023, 12(12), 1666 (год публикации - 2023)
10.3390/cells12121666
6.
Киселева Д., Колмогоров В.С., Чередниченко В., Хованцева У., Богатырева А., Маркина Ю., Ерофеев А.С., Горелкин П.В., Маркин А.
Effect of LDL Extracted from Human Plasma on Membrane Stiffness in Living Endothelial Cells and Macrophages via Scanning Ion Conductance Microscopy
Cells, Cells 2024, 13, 358 (год публикации - 2024)
10.3390/cells13040358
7. Новиков Д.В., Чумаченко Ю.В., Дубков С.В., Колмогоров В.С., Горелкин П.В., Ерофеев А.С., Пархоменко Ю.Н., Волкова Л.С., Железнякова А.В., Попенко В.Ф. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕРГАДАЦИИ ГКР-АКТИВНЫХ КАПИЛЛЯРОВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА И СКАНИРУЮЩЕЙ ИОН-ПРОВОДЯЩЕЙ МИКРОСКОПИИ Известия высших учебных заведений. Электроника (год публикации - 2025)
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Разработанная методика коррелятивного сканирования топографии и локальных механических свойств живых клеток в комбинации с ГКР-спектроскопией на базе системы СИПМ-SERS потенциально для качественной и количественной оценки эффективности новейших противоопухолевых препаратов. Результаты данного проекта продемонстрировали успешное применение ГКР-модифицированных нанокапилляров для одновременной характеризации топографии, локальных механических свойств и регистрации ГКР-сигнала от препарата доцетакселя во внутриклеточном пространстве доказывают возможность применения данных сенсоров в исследованиях in vitro. Были изготовлены нанокапилляры с радиусом внутреннего отверстия 50 нм и массивом наночастиц Ag со средним диаметром 51 нм и средним расстоянием между наночастицами 14 нм. Было произведено 6 измерений с использованием одинаковых ГКР-нанокапилляров и вымоченных в модельном аналите клеток нейробластомы SH-SY5Y. Было установлено наличие 9 характерных пиков, а именно 645, 1030, 1163, 1194, 1224, 1275, 1310, 1365 и 1450 см^( −1) , на основании которых можно проводить качественную оценку накопления доцетаксела. Коррелятивное измерение топографии и механических свойств клеток (Рис. 7) показало, значительное повышение жесткости клеток после действия доцетакселя, что говорит об успешном выполнении поставленной задачи. Доказана возможность качественной оценки накопления модельного аналита во внутриклеточной среде живых клеток с помощью применения ГКР-нанокапилляров. Успешно выполнена разработка методики изучения молекулярного состава отдельных компартментов клетки методом СИПМ-SERS. ГКР-активные капилляры и рамановская спектроскопия обладают способностью локально определять местоположение ядра и цитоплазмы живых клеток и определять их молекулярный состав. то подтверждает высокую чувствительность модифицированного капилляра. Исследования ГКР спектроскопии показали наличие группы пиков нуклеиновых кислот (гуанина и аденина) и красителя Хехста в спектре ГКР ядра и их соответствующее отсутствие в спектре ГКР цитоплазмы. Представленные результаты расширят исследовательский потенциал СИПМ и помогут получить новые данные для изучения живых клеток
Публикации
1.
Абакумова Т., Ванеев А., Науменко В., Шохина А., Белоусов В., Микаелян А., Балышева К., Горелкин П., Ерофеев А., Зацепин Т.
Intravital electrochemical nanosensor as a tool for the measurement of reactive oxygen/nitrogen species in liver diseases
Journal of Nanobiotechnology, 20, 497 (год публикации - 2022)
10.1186/s12951-022-01688-z
2.
Мачулкин А.Е., Нименко Е.А., Зык Н.Ю., Успенская А.А. , Смирнова Г.Б., Хан И.И., Покровский В.С., Ванеев А.Н., Мамед-Набизаде В.В., Заверткина М.В., Ерофеев А.С. , Горелкин П.В., Мажуга А.Г., Зык Н.В., Елена Сергеевна Хазанова Е.С., Белоглазкина Е.К.
Synthesis and preclinical evaluation of small-molecule prostate-specific membrane antigen targeted abiraterone conjugate
Molecules, 27(24), 8795 (год публикации - 2022)
10.3390/molecules27248795
3.
Гаранина А.С., Ефремова М.В., Мачулкин А.Е., Любин Е.В., Воробьева Н.С., Жиронкина О.А., Стрелкова О.С., Киреев И.И., Алиева И.Б., Узбеков Р.Е., Агафонов В.Н., Щетинин И.Б., Федянин А.А., Ерофеев А.В., Савченко А.С., Горелкин П. , Абакумов М.А.
Bifunctional Magnetite–Gold Nanoparticles for Magneto-Mechanical Actuation and Cancer Cell Destruction
Magnetochemistry, 8(12), 185 (год публикации - 2022)
10.3390/magnetochemistry8120185
4.
Дубков С.В., Оверченко А.Д.,Новиков Д.В.,Колмогоров В.С.,Волкова Л.С.,Горелкин П.В.,Ерофеев А.С., Пархоменко Ю.Н.
Single-Cell Analysis with Silver-Coated Pipette by Combined SERS and SICM
Cells, Volume 12 Issue 21, р. 2521 (год публикации - 2023)
10.3390/cells12212521
5.
Н.А. Савин, А.С, Ерофеев, Р.В. Тимошенко, А.Н. Ванеев, А.С, Гаранина, С.В. Салихов, Н.Э. Грамматикова, И.В. Левшин, Ю.Е. Корчев, П.В. Горелкин
Investigation of the Antifungal and Anticancer Effects of the Novel Synthesized Thiazolidinedione by Ion-Conductance Microscopy
Cells, 2023, 12(12), 1666 (год публикации - 2023)
10.3390/cells12121666
6.
Киселева Д., Колмогоров В.С., Чередниченко В., Хованцева У., Богатырева А., Маркина Ю., Ерофеев А.С., Горелкин П.В., Маркин А.
Effect of LDL Extracted from Human Plasma on Membrane Stiffness in Living Endothelial Cells and Macrophages via Scanning Ion Conductance Microscopy
Cells, Cells 2024, 13, 358 (год публикации - 2024)
10.3390/cells13040358
7. Новиков Д.В., Чумаченко Ю.В., Дубков С.В., Колмогоров В.С., Горелкин П.В., Ерофеев А.С., Пархоменко Ю.Н., Волкова Л.С., Железнякова А.В., Попенко В.Ф. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕРГАДАЦИИ ГКР-АКТИВНЫХ КАПИЛЛЯРОВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА И СКАНИРУЮЩЕЙ ИОН-ПРОВОДЯЩЕЙ МИКРОСКОПИИ Известия высших учебных заведений. Электроника (год публикации - 2025)
Возможность практического использования результатов
Разработанная методика коррелятивного сканирования топографии и локальных механических свойств живых клеток в комбинации с ГКР-спектроскопией на базе системы СИПМ-SERS потенциально для качественной и количественной оценки эффективности новейших противоопухолевых препаратов. Результаты данного проекта продемонстрировали успешное применение ГКР-модифицированных нанокапилляров для одновременной характеризации топографии, локальных механических свойств и регистрации ГКР-сигнала от препарата доцетакселя во внутриклеточном пространстве доказывают возможность применения данных сенсоров в исследованиях in vitro.