Реєстраційний номер
0826U004413, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
24-09-2026
Статус
Захищена
Назва роботи
Розробка високочутливої біосенсорної системи на основі посиленого наночастинками золота поверхневого плазмонного резонансу для аналізу ДНК-маркера хронічної мієлоїдної лейкемії
Здобувач
Соболевський Максим Сергійович,
Керівник Солдаткін Олександр Олексійович
Опонент Курдиш Іван Кирилович
Опонент Поєдинок Наталія Леонідівна
Рецензент Кашуба Володимир Іванович
Рецензент Антоненко Світлана Василівна
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут молекулярної біології і генетики Національної академії наук України
Опис
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.
Дата реєстрації
2026-08-07
Додано/оновлено в НРАТ
2026-08-07 / 2026-09-30
