Registration Number
0826U004413, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
24-09-2026
popup.evolution
.
Title
Development of a highly sensitive biosensor system based on gold nanoparticles-enhanced surface plasmon resonance for the analysis of a DNA marker of chronic myeloid leukemia
Author
Maksym S. Sobolevskyi,
popup.head Oleksandr O. Soldatkin
popup.opponent Ivan Kurdysh
popup.opponent Nataliya Poyedinok
popup.review Volodymyr I. Kashuba
popup.review Svitlana V. Antonenko
popup.rada
Institute of Molecular Biology and Genetics of NAS of Ukraine
Description
Соболевський М.С. «Розробка високочутливої біосенсорної системи на основі посиленого наночастинками золота поверхневого плазмонного резонансу для аналізу ДНК-маркера хронічної мієлоїдної лейкемії» – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 091 Біологія та біохімія — Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ, 2026.
У даній роботі представлена новітня гібридизаційна біосенсорна система на основі спектрометрії поверхневого плазмонного резонансу (ППР) з використанням колоїдних наночастинок золота (НЧЗ) для сендвіч-детекції генетичного маркера хронічної мієлоїдної лейкемії (ХМЛ) – олігонуклеотида гібридного гена BCR-ABL1. В основі функціонування розробленої біосенсорної системи покладено вперше запропонований підхід щодо застосування НЧЗ у гібридизаційному сендвіч-аналізі маркера ХМЛ, а характеристики відповідного біоселективного елемента згаданої системи дозволяють його адаптацію до багатьох існуючих фізичних методів перетворення сигналів у біосенсориці, таких як спектрометрія поверхневого плазмонного резонансу, електроімпедансна спектроскопія (ЕІС), вольтамперометрія, тощо.
Метою дисертаційної роботи була розробка та оптимізація гібридизаційної біосенсорної системи на основі спектрометрії ППР у поєднанні з НЧЗ та сендвіч-аналізом для високочутливої та селективної детекції олігонуклеотидної послідовності гена BCR-ABL1.
Аналіз наукової літератури виявив, що важливість досліджень, спрямованих на швидку та економічну детекцію генетичних маркерів ХМЛ полягає в тому, що це захворювання піддається терапії та лікуванню лише в своїй безсимптомній фазі, коли його неможливо діагностувати жодними іншими методами крім детекції пухлинної ДНК в організмі. Наразі провідним методом такої детекції є кількісна полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР), яка успішно впроваджена в медицині завдяки своїй винятковій чутливості та межі детектування. Наразі відомі випадки ПЛР-детекції генетичних маркерів захворювань без біопсії кісткового мозку завдяки наднизькій межі детектування ПЛР, яка дозволяє визначення таких маркерів у плазмі крові в концентрації до 100 фМ. Такі маркери відносять до вільної циркулюючої ДНК, яка виходить у кровотік при руйнуванні уражених захворюванням клітин та є першим із діагностичних критеріїв, які з’являються при патогенезі будь-якого захворювання.
Діагностика безсимптомних захворювань можлива в процесі скринінгу – регулярного клінічного аналізу організму на наявність одного чи багатьох захворювань. Недоліком ПЛР у цій сфері застосування є її залежність від одноразових реагентів – ДНК-праймерів та ферментів – що часто робить відповідний аналіз занадто коштовним для проведення регулярного скринінгу безсимптомних захворювань, таких як ХМЛ.
У роботі обґрунтовано вибір біосенсорних методів детекції як оптимальних для скринінгу ХМЛ із огляду на можливість багаторазового використання в складі біосенсорного аналізу деяких біомолекул, що має значно здешевити діагностику цього захворювання.
Принцип функціонування розробленої біосенсорної системи базується на рефрактометричній детекції афінних взаємодій між біомолекулами: гібридизація між ДНК-мішенню зі складу досліджуваного зразка та ДНК-зондом, попередньо іммобілізованим на чутливій поверхні сенсорного елемента. ППР-біосенсор без застосування наночастинок, сигнал якого прямо залежить від зміни показника заломлення середовища ДНК-зондів при гібридизації з ними ДНК-мішеней, був розроблений Мацишиним та ін. у 2016 р. Він дозволяє проведення до 50 повторних вимірювань на одному й тому ж біоселективному елементі, що відповідним чином здешевшує собівартість кожного з вимірювань. Важливим недоліком цього біосенсора є його межа детектування – 50 нМ проти 16 фМ в ПЛР.
Дана робота представляє розвиток біосенсорних технологій, направлених на детекцію маркерів ХМЛ у значно нижчих концентраціях. Головним результатом цієї роботи є зниження межі детектування ППР-біосенсора більш ніж в 600 разів. Досягти цього вдалося завдяки запропонованому новому підходу, в основі якого лежить посилення наночастинками золота поверхневого плазмонного резонансу для аналізу ДНК-маркера хронічної мієлоїдної лейкемії. Це включає оптимізацію процесів іммобілізації ДНК на чутливій поверхні ППР, створення нових методик синтезу і біофункціоналізації НЧЗ, вивчення взаємодії НЧЗ з чутливою поверхнею ППР з утворенням нанорозмірних сендвіч-структур, кожна з яких включає ДНК-зонд із чутливої поверхні ППР, ДНК-мішень з досліджуваного зразка та ДНК-зонд, функціоналізований колоїдною наночастинкою золота.
Registration Date
2026-08-07
popup.nrat_date
2026-08-07 / 2026-09-30
