Разработка иммуноанализа с помощью интерферометрической регистрации его кинетики в реальном времени

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предложен и экспериментально реализован метод для эффективной разработки и оптимизации протоколов твердофазного иммуноанализа на поверхности стекла за счет высокочувствительного количественного мониторинга каждой стадии анализа. Метод основан на использовании принципа спектральнокорреляционной интерферометрии (СКИ), позволяющего измерять в реальном времени толщину слоя, образующегося в результате связывания биомолекул из раствора с распознающими молекулярными рецепторами на поверхности сенсорного чипа. Реализация предложенного метода выполнена с помощью компактных трехканальных СКИ-биосенсоров, использующих в качестве сенсорных чипов стандартные покровные стекла без нанесения дополнительных пленок. Проведено экспериментальное сравнение различных схем иммобилизации антител на стеклянную поверхность, а также оптимизация таких схем для достижения высокой сорбционной емкости сенсорных чипов. Выполнена сравнительная характеризация кинетики каждого этапа иммуноанализа, проведенного с использованием оптимизированных протоколов: ковалентной иммобилизации антител на эпоксилированную поверхность и сорбции на биотинилированную поверхность с помощью высокоаффинной связи биотин-стрептавидин. На примере детекции сердечного тропонина I показано, что применение магнитных наночастиц в качестве меток приводит к дополнительному усилению сигнала спектрально-корреляционной интерферометрии, что позволяет улучшить предел детекции в 100 раз. Разработанные протоколы могут использоваться в сочетании с альтернативными платформами иммуноанализа, в том числе основанными на регистрации лишь конечного результата - количества связавшихся меток.

Об авторах

А. В. Орлов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН; Московский физико-технический институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikitin@kapella.gpi.ru
Россия

А. Г. Буренин

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН; Московский физико-технический институт

Email: nikitin@kapella.gpi.ru
Россия

В. О. Шипунова

Московский физико-технический институт

Email: nikitin@kapella.gpi.ru
Россия

А. А. Лизунова

Московский физико-технический институт

Email: nikitin@kapella.gpi.ru
Россия

Б. Г. Горшков

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: nikitin@kapella.gpi.ru
Россия

П. И. Никитин

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: nikitin@kapella.gpi.ru
Россия

Список литературы

  1. Vaidya V.S., Bonventre J.V. Biomarkers: In Medicine, Drug Discovery, and Environmental Health: Wiley-Blackwell, 2010. 640 p.
  2. Yanga Zh., Zhoub D.M. // Clin. Biochem. 2006. V. 39. № 8. P. 771-780.
  3. Mayeux R. // NeuroRx. 2004. V. 1. № 2. P. 182-188.
  4. Lundblad R.L. Development and Application of Biomarkers: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2011. 297 p.
  5. Frank. R, Hargreaves, R. // Nat. Rev. Drug. Discov. 2003. V. 2. P. 566-580.
  6. Lee J.M., Han J.J., Altwerger G., Kohn E.C. // J. Proteomics. 2011. V. 74. № 12. P. 2632-2641.
  7. Bleavins M.R., C arini C., Jurima-Romet M., R ahbari R. Biomarkers in Drug Development: A Handbook of Practice, Application, and Strategy: Wiley-Blackwell, 2010. 760 p.
  8. Yalow R.S., Berson S.A. // Nature. 1959. V. 184. P. 1648-1649.
  9. Uotila M., Ruoslathi E., Envall E. // J. Immunol. Methods. 1981. V. 42. P. 11-15.
  10. Dzantiev B.B., Zherdev A.V. Problems of analytical chemistry. Biochemical methods of analysis // Ed. Dzantiev B.B. Мoscow: Nauka, 2010. V. 12. P. 297-326.
  11. Engvall E., Perlmann P. // Immunochemistry. 1971. V. 8. P. 871-874.
  12. Plotz C.M., Singer J.M. // Am. J. Med. 1956. V. 21. № 6. P. 888-892.
  13. Leuvering J.H.W., Thal P.J.H.M., Van der Waart M., Shuurs A.H.W.M. // J. Immunol. Meth. 1981. V. 45. P. 183-194.
  14. Laborde R., O’Farrell B. // IVD Technology. 2002. April issue. P. 36.
  15. Nikitin P.I., Vetoshko P.M., Ksenevich T.I. // Sens. Lett. 2007. V. 5. № 1. P. 296-299.
  16. Rosi N.L., Mirkin. C.A. // Chem. Rev. 2005. V. 105. № 4. P. 1547-1562.
  17. Lei J., Ju. H. // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. P. 2122-2134.
  18. Aghayeva U.F., Nikitin M.P., Lukash S.V., Deyev S.M. // ACS Nano. 2013. V. 7. № 2. P. 950-961.
  19. Nikitin M.P., Zdobnova T.A., Lukash S.V., Stremovskiy O.A., Deyev S.M. // Proc. of Natl. Acad. Sci. 2010. V. 107. № 13. P. 5827-5832.
  20. David W. The Immunoassay Handbook. Oxford: Elsevier Ltd., 2005. P. 103-135.
  21. Liedberg B., Nylander C., Lundstrom I. // Biosens. Bioelectron. 1995. V. 10. № 8. P. I-IX.
  22. Cunningham B.T. Label-free optical biosensors: An introduction. In: Cooper M.A. Label-Free Biosensors: Techniques and Applications. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2009. P. 1-28.
  23. Gauglitz G., Brecht A., Kraus G., Nahm W. // Sens. Act. B. 1993. V. 11. P. 21-27.
  24. Dancil K.S., Greiner D.P., Sailor M.J. // J. Am. Chem. Soc. 1999. V. 121. P. 7925-7930.
  25. Nikitin P.I., Gorshkov B.G., Valeiko M.V., Rogov S.I. // Quantum Electronics. 2000. V. 30. № 12. P. 1099-1104.
  26. Nikitin P., Gorshkov B., Valeiko M., Nikitin S. // Proc. SPIE. 2001. V. 4578. P. 126-135.
  27. Nikitin P.I., Valeiko M.V., Gorshkov B.G. // Sens. Act. B. 2003. V. 90. P. 46-51.
  28. Nikitin P.I., Gorshkov B.G., Nikitin E.P., Ksenevich T.I. // Sens. Act. B. 2005. V. 111 -112. P. 500-504.
  29. Nikitin P.I., Svetoch I.E., Nikitin M.P., Ksenevich T.I., Gorshkov B.G., Konov V.I., Aksinin V.I. // Proc. SPIE. 2007. V. 6733. P. 67331M.
  30. Ivanov A.E., Solodukhina N., Wahlgren M., Nilsson L., Vikhrov A.A., Nikitin M.P., Orlov A.V., Nikitin P.I., Kuzimenkova M.V., Zubov V.P. // Macromol Biosci. 2011. V. 11. № 2. P. 275-284.
  31. Diryugina E.G., Burenin A.G., Nikitin M.P., Orlov A.V., Nikitin P.I. // Proceedings of MIPT. 2012. V. 4. № 3. P. 11-17.
  32. Burenin A.G., Nikitin M.P., Orlov A.V., Ksenevich T.I., Nikitin P.I. // Applied Biochemistry and Microbiology. 2013. V. 49. № 3. P. 306-311.
  33. Arefieva T.I., Krasnikova T.L., Potekhina A.V., Ruleva N.U., Nikitin P.I., Ksenevich T.I., Gorshkov B.G., Sidorova M.V., Bespalova Zh.D., Kukhtina N.B., Provatorov S.I., Noeva E.A., Chazov E.I. // Inflammation Research. 2011. V. 60. № 10. P. 955-964.
  34. Nikitin P.I., Vetoshko P.M., Ksenevich T.I. // J. Magn. Magn. Mater. 2007. V. 311. P. 445-449.
  35. Orlov A.V., Khodakova J.A., Nikitin M.P., Shepelyakovskaya A.O., Brovko F.A., Laman A.G., Grishin E.V., Nikitin P.I. // Anal. Chem. 2013. V. 85. № 2. P. 1154-1163.
  36. Appendix C. Predefined models. In: BIAevaluation 3.0 Software Handbook. Biacore AB, 1997. P. C-2-C-33.
  37. Adams J.E., Bodor G.S, Davila-Roman V.G., Delmez J.A., Apple F.S., Ladenson J.H., Jaffe A.S. // Circulation. 1993. V. 88. № 1. P. 101-106.
  38. Katrukha A.G., Bereznikova A.V., Esakova T.V., Pettersson K., Lovgren T., Severina M.E., Pulkki K., Vuopio- Pulkki L.M., Gusev N.B. // Clin. Chem. 1997. V. 43. № 8. P. 1379-1385.
  39. Thygesen K., Mair J., Giannitsis E., Mueller C., Lindahl B., Blankenberg S., Huber K., Plebani M., Biasucci L.M., Tubaro M., et al. // Eur Heart J. 2012. V. 33. № 18. P. 2252-2257.
  40. Peri. G., Introna M., Corradi. D., Iacuitti G., Signorini S., Avanzini F., Pizzetti F., Maggioni A.P., Moccetti T., Metra M., et al. // Circulation. 2000. V. 102. P. 636-641.
  41. NICE clinical guideline 95. Chest pain of recent onset. Assessment and diagnosis of recent onset chest pain or discomfort of suspected cardiac origin. 2010.
  42. Morrow D.A., Cannon C.P., Jesse R.L., Newby L.K., Ravkilde J., Storrow A.B., Wu A.H.B., Christenson R.H. // Clin. Chem. 2007. V. 53. P. 552-574.
  43. Katrukha A.G. Antibody selection strategies in cardiac troponin assays. In: Wu A.H.B. Cardiac Markers. 2nd Ed. New York: Humana Press, 2003. P. 137-185.
  44. Lemos J.A. // JAMA. 2013. V. 309. № 21. P. 2262-2269.
  45. Silane Coupling Agents. Chapter 13. In: Hermanson G.T., Bioconjugate Techniques, 2nd Ed. London: Acad. Press, 2008. P. 565-567.
  46. Schreiber S., Savla M., Pelekhov D.V., Iscru D.F., Selcu C., Hammel P.C., Agarwal G. // Small. 2008. V. 4. № 2. P. 270-278.
  47. Martin V.M., Siewert C., Scharl A., Harms T., Heinze R., Ohl S., Radbruch A., Miltenyi S., Schmitz J. // Exp. Hematol. 1998. V. 26. P. 252-264.
  48. Bingisser R., Cairns C., Christ M., Hausfater P., Lindahl B., Mair J., Panteghini M., Price C., Venge P. // A. J. of Emergency Med. 2012. V. 30. P. 1639-1649.
  49. Grigirenko A.N., Nikitin P.I., Roshepkin G.V. // Journal of Experimental and Theoretical Physics. 1997. V.85. N2. P. 343-350.
  50. Nikitin P., Ksenevich T., Nikitin M., Gorshkov B. // Proceedings of Ninth European Conference on Optical Chemical Sensors and Biosensors, EUR OPT(R)ODE IX. Dublin, 2008. P.OA4.2.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Орлов А.В., Буренин А.Г., Шипунова В.О., Лизунова А.А., Горшков Б.Г., Никитин П.И., 2014

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах