Оценка профилей аллергической сенсибилизации в Российской Федерации на основе микрочипов аллергенов как основа для персонализированного лечения и профилактики аллергии (АллергочипРФ).

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 23-75-30016

НазваниеОценка профилей аллергической сенсибилизации в Российской Федерации на основе микрочипов аллергенов как основа для персонализированного лечения и профилактики аллергии (АллергочипРФ).

Руководитель Караулов Александр Викторович, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет) , г Москва

Конкурс №81 - Конкурс 2023 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-209 - Аллергология

Ключевые слова молекулярная аллергодиагностика, аллергия; аллерген; диагностика; аллергочип.

Код ГРНТИ76.29.38

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Примерно треть населения Российской Федерации (РФ) и всего мира страдают от симптомов аллергии и до половины населения проявляют чувствительность к аллергенспецифическим иммуноглобулинам Е (IgE). Симптомы аллергии (ринит, конъюнктивит, астма, дерматиты, крапивница, опасная для жизни анафилаксия, ангиоотеки и др.) сильно снижают качество жизни пациентов с аллергией и являются инвалидизирующими и опасными для жизни. Таким образом, IgE - зависимая аллергия является наиболее важным иммунологически опосредованным заболеванием по типу гиперчувствительности. Все вышеперечисленные симптомы обусловлены распознаванием молекул аллергена и индукцией аллергического воспаления иммунными комплексами IgE-аллерген у сенсибилизированных пациентов. Аллергия является удачным прототипом болезни для применения персонализированной медицины, поскольку каждый пациент имеет «персональный» профиль IgE-сенсибилизации к разным молекулам аллергена и проявляет различные проявления заболеваний разной степени тяжести, которые можно лечить и предотвращать индивидуально, с помощью различных медицинских вмешательств. Большинство пациентов с аллергией сенсибилизированы к нескольким источникам аллергенов, что позволяет проводить профилактику за счет снижения воздействия аллергена (например, диета в случае пищевой аллергии) и/или аллерген-специфической иммунотерапии (АСИТ), основанной на лечении заболевания путем формирования толерантности к аллергенам с помощью аллерген-специфического иммунного ответ. Пациентам с полисенсибилизацией ко многим аллергенам чаще показана противовоспалительная терапия. Поэтому очень важно идентифицировать аллергены, вызывающие заболевание, с помощью молекулярной диагностики высокой точности. Коллектив проекта АллергочипРФ имеет опыт работы над молекулярной характеристикой молекул аллергенов кошек - одним из наиболее важных источников аллергенов в России и частой причиной тяжелой и часто жизнеугрожающей астмы. Коллектив проекта также внес вклад в разработку инновационной формы диагностики аллергии, основанной на твердофазных чипах, содержащих микроструктурированные молекулы аллергенов, которые позволяют обнаруживать реактивность IgE против более чем 120 молекул аллергенов и позволять индивидуальный профиль IgE-сенсибилизации пациентов с аллергией используя небольшие образцы крови. Целью проекта АллергочипРФ является проведение детального анализа профилей молекулярных IgE в различных регионах России. В этом контексте важно понимать, что экспосомы аллергена (то есть молекулы аллергена, которые вызывают аллергическую сенсибилизацию в раннем детстве) сильно различаются в зависимости от факторов окружающей среды, таких как климат, образ жизни и пищевые привычки в разных группах населения. Соответственно, люди из разных географических регионов и с разным образом жизни становятся чувствительными к разным молекулам аллергенов. Россия представляет собой огромную территорию с разными климатическими зонами и разным образом жизни, соответственно, субъекты из разных регионов сенсибилизированы к разным молекулам аллергенов по-разному. В проекте АллергочипРФ будет использована инновационная молекулярная технология для определения профилей сенсибилизации молекулярных IgE в различных регионах России с целью создания карты сенсибилизации молекулярных аллерген-специфических IgE для всей страны – уникальная цель, которая ранее никогда не была достигнута для территории сопоставимого размера. Определение молекулярного профиля сенсибилизации IgE в России позволит внедрить персонализированные методы лечения аллергии, такие как индивидуальная диета, АСИТ и иные методы на основе индивидуальных профилей сенсибилизации IgE. Проект АллергочипРФ также направлен на создание новой технологии создания твердофазных микрочипов для молекулярной диагностики аллергии и IgE-сенсибилизации с целью ее внедрения в повседневное здравоохранение для улучшения жизни пациентов с аллергией в Российской Федерации.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Козлов Е.М., Дубовец А.А., Рябова К.А., Галашин А.Р., Левшина А.Р., Карсонова А.В., Караулов А.В. Modern Concept of Molecular Diagnostics of Allergy to Dogs Bulletin of Experimental Biology and Medicine, Vol. 175, No. 6, October, 2023 (год публикации - 2023)
10.1007/s10517-023-05932-w

2. Бражников Г., Смольников Е., Литовкина А., Цзян Т., Шатилов А., Тулаева И., Тулаев М., Караулов А., Порошина А., Жернов Ю., Фокке-Тейкл М., Вебер М., Акинфенва О., Елисютина О., Андреев С., Шиловский И., Шершакова Н., Смирнов В. Natural human Bet v 1-specific IgG antibodies recognize non-conformational epitopes whereas IgE reacts with conformational epitopes Allergy, 2023, 00:1-17 (год публикации - 2023)
10.1111/all.15865

3. Паули Г., Вурмсер К., Роос А., Кокоу К., Хуанг Х-Дж., Д’Суза Н., Валента Р. Frequent IgE recognition of Blomia tropicalis allergen molecules in asthmatic children and young adults in equatorial Africa Front. Immunol., 14:1133935. (год публикации - 2023)
10.3389/fimmu.2023.1133935

4. Лю З., Трифонова Д., Тулаева И., Рябова К., Карсонова А., Козлов Е., Елисютина О., Хаитов М., Фокке-Тейкл М., Чен Т.-Х., Караулов А. и Валента Р. Albumins represent highly cross-reactive animal allergens Front. Immunol., 14:1241518 (год публикации - 2023)
10.3389/fimmu.2023.1241518

5. Нифонтова Г., Калениченко Д., Крюкова И., Террин С., Одонне С., Караулов А., Набиев И., Суханова А. Impact of Macrophages on the Interaction of CetuximabFunctionalized Polyelectrolyte Capsules with EGFR-Expressing Cancer Cells ACS Appl. Mater. Interfaces, 2023, 15, 52137−52149 (год публикации - 2023)
10.1021/acsami.3c10864

6. Трифонова Д.; Курин, М.; Рябова, К.; Карсонова А.; Келлер, В.; Грёнлунд, Х.; Кек, У.; Конрадсен-младший; ван Хаге, М.; Караулов А., Валента Р. Allergenic Activity of Individual Cat Allergen Molecules Int. J. Mol. Sci., 2023, 24, 16729 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms242316729

7. Рябова К.А., Козлов Е.М., Трифонова Д., Галашин А.Р., Левшина А.Р., Дубовец А.А,, Карсонова А.В., Евсегнеева И.В., Караулов А.В., Валента Р. Характеристика аллергенов кошки Иммунология, 44, 3, 2023 (год публикации - 2023)
10.33029/0206-4952-2023-44-3-368-378

8. Гариб В., Трифонова Д., Фрейдл Р., Линхарт Б., Караулов А., Валента Р. Milk Allergen Micro-Array (MAMA) for Refined Detection of Cow’s-Milk-Specific IgE Sensitization Nutrients, 2023, 15, 2401 (год публикации - 2023)
10.3390/nu15102401

9. Гулевич Д.Г., Набиев И., Самохвалов П. Machine learning–assisted colloidal synthesis: A review Materials Today Chemistry, 35 (2024) 101837 (год публикации - 2023)
10.1016/j.mtchem.2023.101837

10. Тулаева И., Леманн Ф., Гольдманн Н., Дубовец А., Трифонова Д., Тулаев М., Корнелиус К., Вебер М., Фоке-Тейкл М., Караулов А., Хеннинг Р., Спрингер Д. Н., Видерманн У., Глебе Д. и Валента Р. The PreS-Based Recombinant Vaccine VVX001 Induces Hepatitis B Virus Neutralizing Antibodies in a Low-Responder to HBsAg-Based HBV Vaccines Vaccines, 12(10):1123 (год публикации - 2024)
10.3390/vaccines12101123

11. Гранизо Э., Крюкова И., Эскудеро-Вилла П., Самохвалов П., Набиев И. Microfluidics and Nanofluidics in Strong Light–Matter Coupling Systems Nanomaterials, 14(18):1520 (год публикации - 2024)
10.3390/nano14181520

12. Бузан М.-Р., Гриджинку М., Збырча Л.-Е., Хайдар л., Тамаш т.-п., Котарк М.-Д., Тэнасие Г., Вебер М., Бабаев Э., Штольц Ф., Валента Р., Паунеску В., Панайтеску К. и Чен К.-В. Insect Cell-Expressed Major Ragweed Allergen Amb a 1.01 Exhibits Similar Allergenic Properties to Its Natural Counterpart from Common Ragweed Pollen International Journal of Molecular Sciences, 25(10):5175 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms25105175

13. Петеркова Л., Трифонова Д., Гаттингер П., Фокке-Теджкл М., Гариб В., Магбулова Н., Джамбекова г., Захидова Н., Исматова М., Энис Секерель Б., Тутен Дал С., Тулаев М., Кунди М., Келлер В., Караулов А., Валента Р. The cytoskeletal protein profilin is an important allergen in saltwort (Salsola kali) Frontiers in Immunology, 15:1379833 (год публикации - 2024)
10.3389/fimmu.2024.1379833

14. Гриджинку М., Тэнаси Г., Збырча Л.-Е., Бузан М.-Р., Тамаш Т.-П., Котарке М.-Д., Уцу И., Бабаев Е., Штольц Ф., Дорофеева Ю., Валента Р., Павнеску В., Панайтеску К. и Чен К.-В. Non-Specific Lipid Transfer Protein Amb a 6 Is a Source-Specific Important Allergenic Molecule in Ragweed Pollen International Journal of Molecular Sciences, 25(12):6513 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms25126513

15. Соколов П., Евсегнеева И., Караулов А., Суханова А., Набиев И. Allergen Microarrays and New Physical Approaches to More Sensitive and Specific Detection of Allergen-Specific Antibodies Biosensors, 14(7):353 (год публикации - 2024)
10.3390/bios14070353

16. Герасимович Е., Крюкова И., Шишков В., Ефремов Ю., Тимашев П., Караулов А., Набиев И. и Суханова А. Interaction of Serum and Plasma Proteins with Polyelectrolyte Microparticles with Core/Shell and Shell-Only Structures ACS OMEGA, 9(27):29739-29750 (год публикации - 2024)
10.1021/acsomega.4c03307

17. Бини Л., Герасимович Е., Караулов А., Суханова А., Набиев И. Functionalized Calcium Carbonate-Based Microparticles as a Versatile Tool for Targeted Drug Delivery and Cancer Treatment Pharmaceutics, 16(5):653 (год публикации - 2024)
10.3390/pharmaceutics16050653

18. Николаев В., Лепехина Т., Аллилуев А., Бидрам Э., Соколов П., Набиев И. и Кистенев Ю. Quantum Dot–Based Nanosensors for in Vitro Detection of Mycobacterium Tuberculosis Nanomaterials, 14(19):1553 (год публикации - 2024)
10.3390/nano14191553

19. Фомина Д.С., Лебедкина М.С., Никитина Е.А., Душкин А.Д., Чернов А.А., Юхновская Ю.Д., Евсегнеева И.В., Караулов А.В., Лысенко М.А. Использование средств искусственного интеллекта для молекулярного анализа профилей сенсибилизации у больных атопическим дерматитом и бронхиальной астмой Российский биотерапевтический журнал, 23(3):26-39 (год публикации - 2024)
10.17650/1726-9784-2024-23-3-26-39

20. Фомина Д.С., Лебедкина М.С., Никитина Е.А., Душкин А.Д., Чернов А.А., Юхновская Ю.Д., Лысенко М.А., Караулов А.В. Оценка спектра сенсибилизации у пациентов с тяжёлым течением аллергических заболеваний методом ImmunoCAP ISAC Российский аллергологический журнал, 21(1):55-73 (год публикации - 2024)
10.36691/RJA15994

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1. Завершен набор субъектов исследования, для чего на втором году реализации проекта были заключены письменные договоры между Сеченовским университетом, как координатором многоцентрового исследования, и шестью Центрами клинических исследований по набору пациентов из Южного, Северо-Западного, Дальневосточного, Приволжского и Уральского федеральных округов РФ. 2. Всего за второй год выполнения проекта собрано более 600 образцов сывороток крови, от пациентов с симптомами аллергии и от пациентов контрольной группы без симптомов аллергии. 3. Завершено создание биобанка сывороток крови на базе Сеченовского университета. Все полученные образцы сывороток крови пациентов заслеплены стандартным шифрованием, после чего сформирована электронная база данных, содержащая антропометрические, популяционные и клинические характеристики пациентов и контрольной группы. Всего за два года собрано 1200 образцов сывороток крови (49% от пациентов с симптомами аллергии и 51% от пациентов контрольной группы без симптомов аллергии). 4. Для изготовления микрочипов аллергенов были получены и охарактеризованы 65 дополнительных рекомбинантных аллергенов. Определен дизайн печати микрочипа аллергенов, включая перечень панели аллергенов, количества аллергенов для печати, контрольные точки. Каждый микрочип содержит 6 аналитических зон, 4 из которых предназначены для исследования образцов сывороток крови пациентов, 1 для отрицательного контроля и 1 для нанесения калибровочного раствора с известными концентрациями аллерген-специфических антител. В качестве контролей использованы аллергены Der p 1, Der p 2, Der p 5, Der p 7, Der p 21, Der p 23, Phl p 2, Phl p 6 с известными значениями IgE (ISU) для калибровочной сыворотки, а также Der p 1, Der p 2, Der p 5, Der p 7, Der p 21, Der p 23, Bos d 5, Bos d 6, Bos d 8, Bos d Lact, Gal d 1, Gal d 2, Gal d 3, Gal d 4 с известными значениями IgG (ISU) для калибровочной сыворотки. 5. Изготовлено 20 единиц прототипа микрочипов аллергенов. 6. Проведено тестирование полученных прототипов микрочипов аллергенов для чего с их помощью были определены уровни аллерген-специфических IgE в сыворотках крови 11 пациентов, и получены полуколичественные данные с ранжированием уровня аллерген-специфических IgE по группам. Проведено сравнение результатов, получаемых с помощью прототипа микрочипа аллергенов с ImmunoCAP, на примере детекции аллерген-специфических IgE к аллергенам кошки (Fel d 1, Fel d 2, Fel d 4) и с высокочувствительным ИФА (детекция аллерген-специфических IgE к Fel d 1), на примере исследования сывороток крови 38 и 10 пациентов, каждым из референсных методов. Сравнение данных уровней IgE реактивности, измеренных с помощью прототипа микрочипа аллергенов и ImmunoCAP, показало конкордантность результатов и корреляцию, при этом, результаты измерений уровней IgE на микрочипах имеют более широкий диапазон измерений и высокую чувствительность, позволяя идентифицировать разницу для пациентов с близкими результатами. Сравнение данных уровней IgE реактивности, измеренных с помощью прототипа микрочипа аллергенов и высокочувствительного ИФА, показало более высокую чувствительность микрочипов аллергенов (100%) по сравнению с измерениями с помощью ИФА (80%). 7. Изготовлена пилотная партия микрочипов аллергенов (50 единиц микрочипов) для тестирования образцов из биобанка сывороток и произведено их выборочное тестирование на 50 образцах сывороток крови. 8. Произведено масштабирование методик синтеза КТ составов CuInS2/ZnS, AgInS2/ZnS и InP/ZnS/ZnSe/ZnS чтобы в рамках одного раунда синтеза получать достаточное количество КТ с высокогомогенным распределением размеров (оптических свойств) для проведения дальнейшей солюбилизации и исследования оптических свойств. 9. Разработана двухстадийная методика солюбилизации и получены водорастворимые биосовместимые КТ. На первой стадии происходит замещение гидрофобных постсинтетических лигандов короткими тиол-содержащими гидрофильными лигандами, а на второй стадии происходит их замещение бифункциональными тиол-содержащими лигандами на основе производных полиэтиленгликоля, которые затем могут быть использованы для конъюгации с антителами, специфически связывающими аллерген-специфические антитела человека. Полученные КТ сохраняют свою коллоидную стабильность как минимуму в течение 6-и недель в модельных биологических жидкостях – физиологическом растворе, натрий-фосфатном буфере и фосфатно-солевом буфере. 10. Проведена характеризация водорастворимых биосовместимых КТ. 11. Опубликованы 8 научных статей в ведущих мировых научных журналах категории Q1, что соответствует 16 «приведенным» научным публикациям в тематических и междисциплинарных журналах, входящих в наукометрические базы данных Scopus, Web of Science и Russian Citation Index, а также еще 3 статьи в изданиях, входящих в наукометрические базы Scopus и Russian Citation Index. Таким образом, по результатам работ второго года выполнения проекта были опубликованы 19 статей.

Публикации