Проект "Биосовместимые люминесцентные нанокомплексы для тераностики"

Руководитель (ведущий ученый):

Звягин Андрей Васильевич, Университет Маккуори, Австралия

Объем финансирования:

90 млн руб. на период 2014-2016 гг. 

Цели проекта:

Разработка комплекса подходов для эффективной диагностики и терапии патоло-гий, включающего: мультифункциональные тераностические агенты нового поко-ления на основе люминесцентных неорганических наноматериалов; клеточные и животные модели для прижизненного тестирования создаваемых агентов; прибор-ные средства, обеспечивающие высокочувствительную регистрацию разработан-ных агентов для оптического биоимиджинга клеток и тканей.

Задачи проекта:

Предлагаемый Проект включает в себя две основные задачи.

Задача 1.

Создание в Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского лаборатории мирового класса «Лаборатория оптической тераностики». В лаборатории будет начата работа в области новой, актуальной и быстроразви-вающейся области биомедицинских исследований – тераностики. Основное внима-ние будет уделено таким направлениям, как оптическаая биомедицинская диагностика и терапия. После завершения Проекта Лаборатория будет полностью функциональной, хорошо заметной на международной арене и иметь стратегию долговременного развития. Лаборатория будет интегрирована в местные и международные сети научного сотрудничества, а коллектив Лаборатории будет включать в себя хорошо подготовленных специалистов мирового уровня, способных выполнить намеченную программу исследований.

Задача 2.

Выполнение научного исследования по теме «Биосовместимые люминесцентные нанокомплексы для тераностики:

мультифункциональные агенты, биологические модели для прижизненного тестирования и приборная база для биоимиджинга». Исходя из указанной в предыдущем пункте цели, задачи научного исследования можно разделить на три основных направления, каждое из которых имеет несколько частных задач.

1. Создание и характеристика новых люминесцентных наночастиц, обладающих свойствами, опти-мальными для их применения в тераностике, и разработка систем оптического имиджинга для их регистрации.

• Разработка оригинальных методов синтеза люминесцентных наночастиц в производственных масштабах, в частности, антистоксовых нанофосфóров и нанорубинов и характеристика их фотофизических и химических свойств с помощью специального разработанного оборудования.

• Адаптация и оптимизация протоколов поверхностной модификации полученных люминесцентных наночастиц, позволяющих получать их стабильные водные и буферные коллоидные растворы; а также создавать функциональные группы, химически прочно связанные с поверхностью нанокомплексов, для их последующей конъюгации с биомолекулами.

• Создание и оптимизация двух систем оптического имиджинга для получения изображений люминесцентных наночастиц: эпилюминесцентного микроскопа, позволяющего регистрацию с предельной чувствительностью, т.е. регистрацию одиночных наночастиц в клетках и тонких тканевых срезах и оптической томографической системы, позволяющей зондирование локализованных участков ткани, маркированных люминесцентными наночастицами.

2. Создание и исследование мультифункциональных гибридных конструкций на основе направляющих биологических молекул и неорганических нанокристаллов для тераностики патологий.

• Дизайн, бактериальная наработка и оптимизации серии высоко-аффинных направляющих модулей белковой природы (антител, фрагментов антител, пептидов) для адресной доставки люминесцентных наночастиц к патологически-изменённым клеткам и тканям.

• Разработка универсальной модульной платформы для биоконъюгации люминесцентных наночастиц с нацеливающими и терапевтическими агентами с использованием высоко-аффинных пар молекулярных адапторов, включая пары стрептавидин:биотин и барназа:барстар.

• Создание мультифункциональных комплексов, включающих в себя нацеливающий, диагностический (люминесцентный) и/или терапевтический (фотосенсибилизаторы, рибонуклеаза барназа и др.) модули.

3. Получение флуоресцентных моделей опухолей человека для in vitro и in vivo изучения мультифункциональных тераностических агентов со следующими направлениями:

• Дизайн, апробация и оптимизация терапевтических модулей (тераностических агентов), которые позволяют реализовать различные типы воздействия на клетки-мишени (фотодинамическая терапия, химиотерапия с применением цитотоксиче-ских агентов и др.) и могут быть эффективно включены в состав мультифункциональных комплексов для тераностики.

• Создание новых флуоресцентных экспериментальных опухолевых моделей для оценки функциональных свойств тераностических агентов. Разработка методов и подходов для количественной оценки in vivo функциональных характеристик (фармакокинетики, диагностической эффективности, противоопухолевого дейст-вия) соединений с помощью флуоресцентного имиджинга на уровне целого организма.

• Исследование мультифункциональных комплексов в качестве потенциальных агентов для тераностики патологий на созданных флуоресцентных опухолевых моделях.

• Определение ряда наиболее перспективных тераностических агентов по результатам работы.