Местонахождение УНУ:

• Федеральный округ: Центральный
• Регион: г. Москва
• 119121, г. Москва, ул. Погодинская, д. 10, строение 8

Руководитель работ на УНУ:

• Плешакова Татьяна Олеговна
• +7 (499) 2461637
• unu@ibmc.msk.ru

Уникальная научная установка «Комплекс «Авогадро» предназначена для определения белков в низких и сверхнизких концентрациях с целью выявления биомаркеров социально-значимых заболеваний и мишеней для действия лекарств». На сегодняшний день в ИБМХ – базовой организации УНУ, накоплен большой опыт и создан фундаментальный задел по применению молекулярных детекторов в биологических, биомедицинских и протеомных исследованиях. В том числе, разработаны следующие методические основы высокочувствительного анализа: •    методики высокочувствительного обнаружения белков в растворах при низких концентрациях с помощью АСМ-фишинга и НП-детектора; •    методики изготовления чипов к АСМ и модификации поверхности наноструктур в составе чипов к НП-детектору; •    методики масс-спектрометрической идентификации объектов, выловленных на поверхность АСМ-чипа; •    методики измерения ферментной активности отдельной биомолекулы с помощью АСМ; •    методики измерения модуля Юнга белка с помощью АСМ; •    методика определения олигомерного состояния биомолекул с помощью АСМ. Все результаты подтверждены публикациями в отечественных и зарубежных рецензируемых изданиях.

Установка является комплексом научного оборудования, не имеющим аналогов в Российской Федерации. Комплекс создан для проведения фундаментальных и поисковых исследований в целях получения данных о биосистемах на уровне единичных биомолекул. Основными компонентами установки являются молекулярные детекторы – атомно-силовые микроскопы (АСМ) и нанопроводной детектор (НП-детектор). При этом АСМ представлены как оборудованием отечественного производства – микроскоп Титаниум (НТ-МДТ), так и оборудованием зарубежного производства – микроскоп Dimension FastScan bio (Bruker, Германия). Лабораторная установка на основе НП-детектора является полностью отечественной разработкой. По Программе развития УНУ планируется включение в состав комплекса дополнительных молекулярных детекторов – нанопорового секвенатора и оптического пинцета, совмещенного с системой АСМ. Несмотря на широкие возможности АСМ в биологии и наличию большого количества публикаций, использующих этот метод, услуги по исследованию методом биоАСМ мало представлены в отечественных и зарубежных ЦКП, а сведения об уникальных научных установках не обнаружены. Так, согласно данным сайта ckp-rf.ru, на запрос «АСМ-измерения» предоставляется порядка 70 записей, при этом подавляющим большинством является использование АСМ в материаловедении: АСМ используется для анализа поверхностной отделки и шероховатости, износа материала, коррозии и других поверхностных структур; для сопоставления материальных доменов в полимерах, кристаллических структурах в металлах, размерах и распределении частиц, образованных микро и наноструктур, структуры и размера катализатора и других порошков, волокон всех типов. Услуга «Исследование морфологии и механических свойств поверхности биологических объектов (клеток и т.п.) в жидкой среде методом АСМ», выполняется в Нижегородском региональном ЦКП «Центр сканирующей зондовой микроскопии» (Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского). Приборная база в этом ЦКП представлена оборудованием отечественного производства - Solver pro M (НТ-МДТ, Зеленоград, Россия). За пределами РФ, услуга по исследованию биообъектов методом АСМ, также представлена ограниченным количеством компаний и организаций (около 10-ти компаний). Так, в Melbourne Centre for Nanofabrication (ANFF - Victorian Node Australian National Fabrication Facility (ANFF), Клейтон, Виктория, Австралия), на приборной базе Bruker (iCon AFM), предлагается использование биоАСМ для фармацевтических исследований, иммунологии, исследования связывания антител/антигенов, а также межмолекулярных исследований, Прибор Nanowizard II, предлагается для визуализации фиксированных и живых клеток в воздухе, а также для исследования поверхностной химии клеток и измерения в режиме силовой спектроскопии. Анонсирована также возможность интеграции АСМ с лазерным сканирующим конфокальным микроскопом. В компании Intelliments, Inc. (Ист-Лансинг, Мичиган, США) АСМ предлагается для визуализации биообъектов и манипуляции ими в нанометровом масштабе. Система предлагается для решения широкого круга задач: от резки ДНК до создания датчиков на основе углеродных нанотрубок для наблюдения за действующим химическим эффектом в клетке в реальном времени. Указаны возможности: высокоскоростного сканирования; АСМ-изображение в жидкости; проводящая АСМ-визуализация; отображение / тестирование одиночного пикселя / сенсора; функционализация зонда АСМ для специфического связывающего взаимодействия, такого как антитело и антиген. измерение механических свойств поверхностных поверхностей в воздухе. В Advanced Surface Microscopy, Inc. (Индианаполис, Индиана США) анонсирован широкий спектр услуг для решения как научных, так и промышленных задач. Предлагается анализ сверхполированной оптики от микроразмера до атомных ступеней на полупроводниковых пластинах, от молекул ДНК до полимерных смесей, используемых в упаковке для пищевых продуктов, от остроты лезвий бритвы до износа на поршневых кольцах и формы капелек жидкости. Анонсированы методики измерений с использованием всех основных режимов. Приборная база представлена NanoScope (DI / Veeco / Bruker) Dimension 3100 AFM, который легко вмещает большие образцы. Также на сайте scienceexchange.com представлен Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына (МГУ им М.В. Ломоносова), лаборатория ионно-пучковых нанотехнологий (Москва, Россия). В его инновационном научно-образовательном ЦКП «Космическая техника и образование» анонсирована возможность изучения с помощью АСМ биологических объектов. Приборная база представлена отечественным оборудованием АСМ НТ-МДТ и АСМ Femtoscan. Возможность внедрения биоАСМ и НП-детектора в составе УНУ «Авогадро» в биомедицинские, биохимические и протеомные исследования обусловлена комплексным подход. В составе этого подхода: техника фишинга целевых белков, АСМ-чипы и чипы к НП-детектору с модифицированной атомарно-гладкой поверхностью, позволяющей ковалентно иммобилизовать зонды для биоспецифической детекции; процедура подготовки образцов для последующей масс-спектрометрической идентификации выловленных объектов; определение дескрипторов белков и белковых комплексов на поверхности АСМ-чипа, в том числе высоты, флуктуации высоты, жесткости.

УНУ «Авогадро» представляет современные технологии для исследований отдельных макромолекул, измерения низких/сверхнизких концентраций белков, подсчёта единичных биомакромолекул с последующим анализом их физико-химических и функциональных свойств для создания глубокого протеома органов и тканей человека. Современные методы исследований позволяют создать генетический образ заболеваний, однако развитие большинства патологических состояний связано также с изменением протеомного (белкового) состава. Причинами таких изменений служит количественное изменение содержания отдельных белковых молекул в организме или же вариативность белковых молекул, кодируемых одним геном, возникающих в случае мутаций, альтернативного сплайсинга и посттрансляционных модификаций. Постгеномные технологии развиваются уже более 15-ти лет, обеспечивая исследователям широкоформатный охват происходящих в организме молекулярных событий. Достижения протеомики показывают отсутствие биологических маркеров патологических и физиологических состояний организма, которые могут быть определены на текущем уровне аналитической чувствительности – в лучшем случае, до 10-12 М. Таким образом, одной из наиважнейших задач протеомных технологий является повышение чувствительности аналитических методов для анализа низко- и ультранизкокопийных белков (от 10-12 М до 10-18 М). Именно в этом диапазоне могут находиться биомаркеры различных заболеваний, особенно маркеры их ранних стадий и фармакологически-значимые белки-мишени. Спецификой проведения протеомных исследований является невозможность амплификации белковых молекул, что не позволяет регистрировать и измерять отдельные белки и белки, представленные в биологическом образце в диапазоне концентраций ниже лимита детекции (Limit of detection, LOD) используемой технологии. Использование нанотехнологий в области протеомики представляется перспективным решением проблемы недостаточной чувствительности аналитических методов. Использование подходов на основе комбинации АСМ, НП-детектора и фишинга могут потенциально повысить чувствительность аналитического метода на несколько порядков. Проведение исследований на оборудовании УНУ «Авогадро» позволит максимально реализовать научный задел в области постгеномных технологий, созданный в институте и других профильных организациях на протяжении последних двух десятилетий. Полученные результаты детекции и измерения белков в низких и сверхнизких концентрациях позволят стать мировыми лидерами в разработке протеомных биомаркеров социально-значимых заболеваний и мишеней для действия лекарств.

• Создание фундаментального научного задела для исследования протеома человека;
• Создание биоаналитических методов для диагностики заболеваний;
• Поиск постгеномных биомаркеров и развитие высокопроизводительных тест-систем для персонализированной медицины и цифрового здоровьесбережения;
• Создание протеомно-метаболомного профиля здорового человека;
• Создание моделей для исследования молекулярных механизмов патогенеза;
• Исследование фармакологических мишеней, биологически активных соединений и систем их доставки в организм человека.

Науки о жизни

персонализированная медицина, высокотехнологичное здравоохранение и технологии здоровьесбережения

Автоматизированный микроскоп для визуализации биологических объектов SOLVER NEXT TITANIUM
Фирма-изготовитель:  НТК
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Россия
Год выпуска:  2014
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: АСМ SOLVER NEXT TITANIUM представляет собой многофункциональную платформу для визуализации биологических образцов от одиночных молекул до живых клеток на (суб-) нанометровом разрешении как в жидких средах, так и при температуре окружающей среды.

Биосенсор на основе нанопроводного детектора
Фирма-изготовитель:  ИФП СО РАН совместно с НЗПП с ОКБ и ИБМХ
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Россия
Год выпуска:  2010
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Позволяет проводить детекцию целевых молекул с высокой чувствительностью (10-15 - 10-17 М) без использования меток. Возможность мультиплексного анализа и экспресс-диагностики инфекционных и онкологических заболеваний.

Времяпролетный масс-спектрометр Autoflex III MALDI TOF/TOF
Фирма-изготовитель:  Bruker Daltonics
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Германия
Год выпуска:  2006
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Времяпролетный масс-спектрометр  Autoflex III MALDI TOF/TOF предназначен для идентификации пептидных и белковых биомаркеров в высоком разрешении.

Микроскоп атомно-силовой сканирующий зондовый Dimension FastScan
Фирма-изготовитель:  Bruker
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Германия
Год выпуска:  2018
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: АСМ Dimension FastScan представляет собой многофункциональную платформу для визуализации биологических образцов от одиночных молекул до живых клеток на (суб-) нанометровом разрешении как в жидких средах, так и при температуре окружающей среды. Полученные данные позволяют получить топографию поверхности и рассчитать силу адгезии, диссипацию энергии, деформацию и модуль Юнга.