Geum.ru

Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки – медицине

Вид материалаПрограмма

Содержание


Цифровая система для высокочувствительной регистрации лазерных спектров пропускания молекул-биомаркеров в выдыхаемом воздухе
Противоопухолевая активность
Работа выполнена при финансовой поддержке Программы Президиума РАН “Фундаментальные науки – медицине”.
Подобный материал:
1   ...   34   35   36   37   38   39   40   41   ...   74

ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ЛАЗЕРНЫХ СПЕКТРОВ ПРОПУСКАНИЯ МОЛЕКУЛ-БИОМАРКЕРОВ В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ




Е.В.Степанов, П.В.Зырянов, Ю.С.Богданов, А.Н.Глушко, Д.А.Лапшин

Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН, Москва


Лазерный спектральный анализ следов некоторых газообразных молекул, образующихся в организме и выделяющихся с дыханием, может быть эффективно использован для решения разнообразных задач био-медицинской диагностики. Это в первую очередь обусловлено наличием взаимосвязи между темпом выделения таких молекул из организма и скоростями обменных процессов, происходящих в организме в норме и при патологиях. Возможность анализа состава выдыхаемого воздуха на уровне микроконцентраций (относительные концентрации менее 10-6) появляется тогда, когда применяемый аналитический метод обеспечивает одновременно высокую концентрационную чувствительность, точность и селективность измерений, а также обладает достаточно высокой скоро-стью анализа исследуемых эндогенно-образуемых соединений. Необходи-мые для решения данной задачи аналитические характеристики оказы-ваются доступными при использовании лазерных технологий, в частности, основанных на применении перестраиваемых полупроводнико-вых лазеров. Как было показано ранее в наших работах, лазерный спект-ральный анализ может быть применен как для определения скорости про-дукции отдельных эндогенных соединений, например, моноокиси углеро-да CO, оксида азота NO, аммиака NH3, метана СН4 и многих других, содержащихся в выдыхаемом воздухе на следовом уровне, так и относительного содержания изотопических и изомерических модифика-ций молекулярных соединений, образующихся в результате основного обмена, например, отношения концентраций 13CO2 и 12СО2 или орто- и пара-воды.

Одним из ключевых элементов аналитических систем, использующих принципы лазерной спектрометрии, являются системы сбора и обработки регистрируемой спектральной информации. Метрологические характерис-тики последних, такие как точность, чувствительность, быстродействие, должны быть адекватны возможностям применяемого физического метода (в нашем случае – в молекулярной спектроскопии поглощения с помощью перестраиваемых полупроводниковых лазеров), а их технологический уровень должен соответствовать современному развитию электронной и вычислительной техники.

В рамках реализации Проекта на основе современной микропроцесс-сорной элементной базы была разработана система высокочувствительной цифровой регистрации, хранения и обработки лазерных спектров поглощения молекул-биомаркеров (CO, NO, NH3, СН4, 13CO2/12СО2). Параметры системы регистрации позволяют в реальном времени в 2-канальном режиме регистрировать лазерные спектры пропускания при длительности лазерных импульсов до 10000 мкс, протяженности спектров 1-15 см-1, скорости перестройки 102-104 см-1/с. При этом обеспечивается регистрация не менее 4000-6000 точек на спектр и 200-300 точек на одну аналитическую линию поглощения. Для оцифровки сигнала используется сигма-дельта АЦП, 10MSPS, c разрядностью по амплитуде 16 bit и тактовой частотой 5 МГц. Это позволяет осуществлять качественную запись контуров линий поглощения, регистрируемых с помощью перестраиваемых диодных лазеров, и их производных, что важно для достижения требуемых характеристик спектрального анализа по точности, чувствительности, селективности и быстродействию. Для передачи спектральных данных использован высокоскоростной протокол USB 2.0 (480 Mbits/s), что позволяет избежать потери информации и увеличить быстродействие системы. Создано специализированное программное обеспечение, предназначенное для обеспечения работы системы и ее управления с помощью персонального компьютера. В частности, созданы драйверы для работы с комплексом, работающие в среде современных оперативных систем WindowsXP и WindowsVista, а также алгоритмы и программы математической обработки сигналов и пользовательского интерфейса.

3.3. Лекарства




ПРОТИВООПУХОЛЕВАЯ АКТИВНОСТЬ IN VIVO И IN VITRO НИТРОЗИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЖЕЛЕЗА С АЗАГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИМИ ТИОЛИЛАМИ




С.М. Алдошин 1), Н.А. Санина 1), С.В. Васильева 2), О.С. Жукова 3), З.С.Смирнова 3)

1)Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка, Россия
2)Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН, Москва, Россия
3) ГУ Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва, Россия


NO выступает в качестве сигнальной молекулы в различных биологических процессах, среди которых фундаментальный и практический интерес представляет участие этого радикала в процессе индукции и роста злокачественных новообразований. К настоящему времени молекулярно-генетические механизмы противоопухолевой активности новейших синтетических NO-доноров практически не изучены, однако на модельных системах нами установлено, что их канцеролитическая активность может проявляться как при индивидуальном применении, так и при комплексной терапии (в качестве адьювантов) с известными цитостатиками. Полученные результаты явились основанием для изучения противоопухолевой активности новых нитрозильных комплексов железа с лигандами – азагетероциклическими тиолилами. Установление корреляции "структура-функция” позволили приступить к изучению антинеопластических свойств этого нового класса доноров NO. В доклинических испытаниях выявлены их антиметастатическая активность и хемосенсибилизирующий эффект. В ИБХФ РАН при изучении молекулярно-генетической активности и спектра сигнальных функций новых доноров NO впервые доказана взаимосвязь между индукцией двунитевых разрывов в ДНК (ДР ДНК) лимфоцитов крови человека и апоптотической (канцеролитической) активностью. На примере нитрозильного комплекса железа с тетразол-2-илом и тиосульфатного комплекса железа показана прямая количественная корреляция между NO-донирующей активностью указанных доноров в аэробных условиях и объемом ДР ДНК в лейкоцитах крови человека. В ГУ РОНЦ им. Блохина РАМН на опухолевых клетках человека различного генеза (карцинома яичника SKOV3, миелолейкоз К562, карцинома молочной железы MCF7, немелкоклеточный рак легкого А549) зарегистрирован антипролиферативный эффект 12 сера-нитрозильных комплексов железа. Процент торможения роста опухолевых (ТРО) клеток для них составил 36-92 %, в зависимости от природы лиганда и типа структуры (для цисплатина, в тех же условиях эта величина составляет 74 %). По показаниям антипролиферативной активности в 2006 г. для испытаний in vivo были выбраны следующие нитрозильные комплексы железа: сульфидный (92 % ТРО), комплекс с имидазол-2-илом (87 % ТРО) и комплекс с бензтиазол-2-илом (88 % ТРО). Соединения проявили статистически значимый противоопухолевый эффект (70-90 % ТРО) на перевиваемых опухолях мышей – гибридов первого поколения BDF1 (C57Bl/6 x DBA/2) и DBA/2 (массой 18-25 г), входящих в число обязательных моделей опухолей животных, которые используются при отборе новых противоопухолевых веществ. Проведенные исследования – абсолютно приоритетны и не имеют аналогов в мире. Способы синтеза и противоопухолевые свойства отобранных соединений запатентованы. Планируется проведение следующего этапа предклинических испытаний как уже запатентованных, так и новых NO-соединений с целью получения и регистрации на их основе противоопухолевых препаратов нового поколения для российских и мировых фармацевтических компаний и клиник.


Работа выполнена при финансовой поддержке Программы Президиума РАН “Фундаментальные науки – медицине”.