Заведующий лабораторией
Основные направления научной деятельности
Разработка основанных на технологии биочипов методов количественной детекции, генотипирования и анализа лекарственной устойчивости патогенных бактерий и вирусов.
Анализ корреляций между сочетаниями генетических полиморфизмов и вероятностью возникновения определенных заболеваний или типом их развития в группах риска в российской популяции. Разработка биочипов для фармакогенетического анализа с целью индивидуализации терапии сердечно-сосудистых, онкологических и наследственных заболеваний. Изучение механизмов развития онкологических заболеваний на основе анализа генетических нарушений в опухолевых клетках, разработка методов диагностики соматических мутаций, приводящих к развитию онкологических заболеваний.
Анализ взаимодействий иммуноглобулинов различных классов с аллергенами и аутоантигенами и разработка тест-систем на основе белковых биочипов для определения аллерген- и аутоантиген-специфичных иммуноглобулинов в сыворотке крови.
Дизайн и синтез новых флуоресцентных красителей и их коньюгатов с дезоксирибонуклеозидтрифосфатами, которые могут служить в качестве эффективных субстратов ДНК-полимераз.
Разработка технологии получения функциональных аналогов моноклональных антител на основе модифицированных фрагментов ДНК (модифицированных аптамеров), способных специфично и эффективно связываться с молекулярными мишенями.
Основные научные достижения
Созданы новые методы технологии ДНК и белковых микрочипов (биочипов) для многопараметрического анализа молекулярных маркеров социально значимых инфекционных, онкологических, сердечно-сосудистых и наследственных заболеваний, а также заболеваний иммунной системы.
Схематическое представление этапов анализа с помощью биочипа
Создан метод мультиплексного анализа диагностических сигнатур, состоящих из белковых и гликановых маркеров колоректального рака в сыворотке крови с помощью микрочипов. Разработан метод и прототип тест-системы для диагностики аллергических заболеваний на основе мультиплексного анализа уровней аллерген-специфических иммуноглобулинов E и G4 к 75 аллергенам. Для генотипирования образцов меланомы и анализа соматических мутаций разработана мультиплексная тест-система на основе биочипов, которая позволяет в условиях клинической лаборатории определять 39 генетических маркеров в генах BRAF, NRAS, KIT, MEK1, MEK2 и GNAQ, имеющих значение в диагностике клинически различающихся форм меланомы и при назначении молекулярно-направленной терапии. Разработан макет тест-системы для оценки риска развития меланомы кожи при действии солнечного облучения на основе анализа 9 полиморфных маркеров в генах пигментации. Создан метод и прототип тест-системы на основе биочипов для идентификации различных типов нетуберкулезных микобактерий и их дискриминации от Mycobacterium tuberculosis. Разработан метод мостовой ПЦР-амплификации онкоген-содержащих последовательностей ДНК на сшитых агарозных микросферах. Для исследования сиквенс-специфичности ДНК-белковых взаимодействий разработан метод количественного мониторинга интенсивности флуоресценции в УФ диапазоне молекул белков, связывающихся с различными фрагментами ДНК, иммобилизованными в гелевых ячейках биочипа. Созданы новые флуоресцентные красители - аналоги Cy3, Cy5 и Cy7, и их коньюгаты с производными трифосфатов дезоксиуридина и дезоксицитидина для флуоресцентного мечения ПЦР-амплифицируемых фрагментов ДНК. Разработаны адаптированные для регистрации и анализа в видимой и инфракрасной области Анализаторы флуоресцентно-меченных ДНК и белковых маркеров, гибридизованных в ячейках биочипов.
Совместно с ведущими медицинскими центрами РФ, Франции и Германии разработаны, запатентованы, используются в исследованиях и/или зарегистрированы Росздравнадзором для медицинского применения следующие тест-системы на основе биочипов:
- «ТБ-БИОЧИП-1» и «ТБ-БИОЧИП-2» - для обнаружения и анализа возбудителя туберкулеза в образце мокроты пациента и определения его чувствительности к лекарственным препаратам первого ряда (рифампицину и изониазиду) и второго ряда (фторхинолонам), соответственно; 2) «ТБ-ТЕСТ» - для обнаружения ДНК возбудителя туберкулеза, его генотипирования и идентификации генетических детерминант устойчивости к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, аминогликозидам, капреомицину и этамбутолу; 3) «HCV-БИОЧИП» - для идентификации 36 подтипов вируса гепатита С, каждый из которых требует специализированного лечения, характеризуемого определенной продолжительностью и сочетанием препаратов антивирусной терапии; 4) «АЛЛЕРГО-БИОЧИП» - для параллельного количественного определения содержания свыше 30 аллерген-специфичных иммуноглобулинов Е в сыворотке крови человека (совместно с германской биотехнологической компанией “Dr. Fooke”, www.fooke-labs.de ); 5) «БИОГРИПП» - для выявления РНК вирусов гриппа А и B, субтипирования вирусов гриппа А и идентификации генетических маркеров патогенности, вирулентности и устойчивости возбудителя к противогриппозным препаратам; 6) «ОМ-БИОЧИП» для количественного определения шести маркеров онкологических заболеваний (общей и свободной форм простат-специфического антигена, альфа-фетопротеина, ракового эмбрионального антигена, хорионического гонадотропина, нейрон-специфической енолазы) в сыворотке крови; 7) «ПФ-БИОЧИП(РМЖ)» - для выявления наследственных форм рака молочной железы и рака яичников; 8) «ИНС-БИОЧИП» - для анализа корреляций полиморфных ДНК-маркеров с риском развития острого инсульта; 9) «ПСИ-БИОЧИП» - для сравнительного популяционно-генетического изучения болезни Альцгеймера, шизофрении и алкоголизма; 10) «ИЛ-БИОЧИП» - для идентификации личности по генетическим маркерам при проведении судебно-медицинских экспертиз.
Биочипы для определения возбудителя туберкулеза и выявления его лекарственно-устойчивых форм позволяют сократить время анализа с 8-10 недель до нескольких часов и оперативно назначать адекватную персонифицированную терапию, ускоряя выздоровление и спасая жизнь тысячам больных туберкулезом. Тест-системы на основе этих биочипов применяются в более 30 противотуберкулезных центрах России, включая Московский научно-практический центр борьбы с туберкулезом и СПб НИИ Фтизиопульмонологии Минздрава России, а также в 6 бактериологических лабораториях учреждений Федеральной службы исполнения наказаний РФ. Биочипы для обнаружения в клетках крови генетических изменений, приводящих к возникновению наиболее распространенного детского онкологического заболевания – лейкоза, применяются в Федеральном научно-клиническом центре детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Дмитрия Рогачева (Москва), где анализируют образцы, поступающие из 18 региональных гематологических центров РФ. Биочипы для диагностики различных видов опухолей проходят исследовательские испытания в Российском Онкологическом Научном Центре им. Н.Н. Блохина, а биочипы для идентификации личности по анализу ДНК применяются в ФГУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Минздрава России.
За период 2006-2017 гг. опубликовано более 100 статей в журналах, индексируемых в базах данных «Сеть науки» (Web of science) или «Скопус» (Scopus), а также получено 39 патентов, включая 12 международных.