23 августа 2019, пятница, 09:38
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

17 февраля 2017, 13:54

Новый метод исследования клеток превосходит по скорости роботизированные системы

Илл.: Снежана Мажекенова/ИБХ РАН

Научные сотрудники Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН вместе с коллегами из других научных учреждений создали микрофлюидную систему ультравысокопроизводительного скрининга в каплях двойной эмульсии. Разработка позволяет изучать уникальные свойства единичных живых клеток в 30 тысяч раз производительнее роботизированных станций, а также существенно упрощает работу исследователей, которые определяют функциональность биологических объектов для создания на их основе лекарственных препаратов. Результаты опубликованы в журнале PNAS, кратко о нем сообщается в пресс-релизе Института биоорганической химии.

«Сотрудники научно-исследовательских институтов, как правило, тратят много рабочего времени на то, чтобы наработать, очистить и отобрать белки с высокими показателями активности. Наша лаборатория не являлась исключением, поэтому мы попробовали решить эту проблему, разработав систему ультравысокопроизводительного скрининга биомолекул на основе микрофлюидной эмульсии. В результате мы получили систему, позволяющую осуществлять отбор интересующих нас биологических функций из колоссального разнообразия любых микроскопических биообъектов, а не только ферментов», – рассказывает Станислав Терехов, младший научный сотрудник Лаборатории биокатализа Института биоорганической химии, один из авторов статьи.

Идея возникла три года назад, когда Станислав Терехов предложил разработать технологию, которая позволяет быстро установить активность сотен миллионов новых ферментов, получаемых его коллегой Иваном Смирновым. Рабочая группа Ивана занималась созданием и отбором биокатализаторов из комбинаторных библиотек ферментов, ускоряющих реакции, для которых природных ферментов не существует. Например, для инактивации фосфорорганических токсинов – нервнопаралитических газов, актуальных в связи с массовым распространением пестицидов и применением боевых отравляющих веществ. Прежде исследователям приходилось тратить годы на то, чтобы получить десятки новых белков.

При помощи метода фотолитографии, который широко применяется в технологических компаниях для создания компьютерных чипов, исследователи из ИБХ РАН совместно с коллегами из Санкт-Петербургского академического университета и НИИ Общей патологии и патофизиологии создали микрофлюидные чипы с каналами толщиной меньше диаметра волоса для генерации эмульсионных капель. Капли двойной эмульсии «вода-масло-вода» изолировали отдельные клетки, позволяя изучать их уникальные свойства. Используя микрофлюидные чипы, Станислав с коллегами помещал индивидуальные живые клетки в капли, после чего ферментативная и биологическая активность клеток в каплях изучалась в МГУ им. М.В. Ломоносова при помощи флуоресцентно-активированного клеточного сортера. Флуоресценция капель помогала определить наиболее активные клетки. Отобранные клетки в каплях в дальнейшем анализировались, как классическими молекулярно-биологическими методами, так и современными методами метаболомного анализа и широкомасштабного секвенирования на базе ФНКЦ физико-химической медицины.

«В результате мы получали примерно 108 капель в час и за день отбирали подходящие для нас ферменты с необходимой активностью, – продолжает Станислав. – Например, нам удалось улучшить фермент бутирилхолинэстеразу, которая не только связывала фосфорорганический токсин, но и могла его гидролизовать, то есть уничтожить, и связаться со следующим токсином. Впоследствии мы инкапсулировали бактериальные клетки, чтобы проследить, какие микроорганизмы являются ингибиторами роста высокопатогенных бактерий золотистого стафилококка. Таким образом, наш метод скрининга походит для поиска новых лекарств, как на основе ферментов, так и на основе микроорганизмов, их метаболитов и других биологических объектов».

Разработанная исследователями универсальная микрофлюидная платформа для скрининга требует значительно меньше временных и финансовых ресурсов. Она работает в 30 тысяч раз быстрее роботизированных систем, которые используют фармацевтические компании для поиска новых лекарств, позволяя анализировать большие библиотеки любых биологических объектов: белков, ферментов и даже живых клеток с целью поиска новых и более эффективных лекарственных средств.

В исследовании также принимал участие Казанский федеральный университет, Сколковский институт науки и технологий, Московский физико-технический институт, Французская академия фармакологии (French Academy of Pharmacy) и Йельский университет (Yale University).

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.