Preview

Бюллетень сибирской медицины

Расширенный поиск

Скрининг белков-биомаркеров рака легкого с помощью мультиплексной электрохимической сенсорной системы на основе аптамеров

https://doi.org/10.20538/1682-0363-2018-3-13-21

Полный текст:

Аннотация

Цель. Разработка и демонстрация метода одновременного определения нескольких биомаркеров рака легкого в плазме крови больных с помощью мультиплексной электрохимической сенсорной системы, основанной на ДНК-аптамерах. ДНК-аптамеры представляют собой новый класс синтетических аффинных реагентов, получаемых с помощью процедуры селекции in vitro или in vivo методом систематической эволюции лигандов экспоненциальным обогащением (SELEX).

Материалы и методы. Для создания мультиплексного электрохимического биочипа использовалось несколько аптамеров, полученных ранее путем селекции к послеоперационным тканям рака легкого. Идентификацию белков-мишеней аптамеров проводили с помощью модифицированного метода аффинного обогащения (AptaBID). В качестве молекулярных мишеней для использованного набора аптамеров к раку легкого были определены виментин, дефензин, легкая цепь миозина, тубулин альфа 1-B, нейтрофил эластаза и фактор удлинения 1 A1. Определение наличия этих белков-биомаркеров в плазме крови проводили с помощью электрохимической детекции. В качестве отклика системы на присутствие белков-онкомаркеров в плазме крови выступала разница между величинами пиков на квадратно-волновой вольтамперограмме до и после нанесения плазмы на электроды с предварительно иммобилизированными на их поверхности аптамерами. Для контрольного сравнения использовалась плазма крови здоровых добровольцев.

Результаты. Показано, что в плазме крови всех исследованных больных раком легкого повышено содержание белков-биомаркеров, связывающихся с аптамерами на поверхностях электродов. Повышенное содержание этих белков в плазме крови больных предполагает их химиорезистентность и высокую степень инвазивности и метастазирования опухолей.

Об авторах

Ю. Е. Глазырин
Федеральный исследовательский центр (ФИЦ) КНЦ СО РАН; Красноярский государственный медицинский университет (КрасГМУ) им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

Глазырин Юрий Евгеньевич - научный сотрудник,  КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого, ФИЦ КНЦ СО РАН.

660036, Красноярск, Академгородок, 50; 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



А. В. Шабалина
Сибирский физико-технический институт Томского государственного университета (СФТИ ТГУ)
Россия

Шабалина Анастасия Валерьевна - кандидат химических наук, старший научный сотрудник.

634050, Томск, пл. Новособорная, 1



К. А. Рыжинская
Сибирский физико-технический институт Томского государственного университета (СФТИ ТГУ)
Россия

Рыжинская Ксения Александровна, студент.

634050, Томск, пл. Новособорная, 1



С. С. Замай
Федеральный исследовательский центр (ФИЦ) КНЦ СО РАН
Россия

Замай Сергей Сергеевич - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник.

660036, Красноярск, Академгородок, 50



В. А. Коловский
Федеральный исследовательский центр (ФИЦ) КНЦ СО РАН
Россия

Коловский Василий Андреевич - инженер.

660036, Красноярск, Академгородок, 50



В. А. Светличный
Сибирский физико-технический институт Томского государственного университета (СФТИ ТГУ)
Россия

Светличный Валерий Анатольевич - кандидат физико-математических наук, зав.  лабораторией перспективных материалов и технологий.

634050, Томск, пл. Новособорная, 1



И. Н. Лапин
Сибирский физико-технический институт Томского государственного университета (СФТИ ТГУ)
Россия

Лапин Иван Николаевич - научный сотрудник.

634050, Томск, пл. Новособорная, 1



Г. С. Замай
Федеральный исследовательский центр (ФИЦ) КНЦ СО РАН; Красноярский государственный медицинский университет (КрасГМУ) им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

Замай Галина Сергеевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого, ФИЦ КНЦ СО РАН.

660036, Красноярск, Академгородок, 50; 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



О. С. Коловская
Федеральный исследовательский центр (ФИЦ) КНЦ СО РАН; Красноярский государственный медицинский университет (КрасГМУ) им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

Коловская Ольга Сергеевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого, ФИЦ КНЦ СО РАН.

660036, Красноярск, Академгородок, 50; 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



Т. Н. Замай
Красноярский государственный медицинский университет (КрасГМУ) им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

Замай Татьяна Николаевна - доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник.

660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



Ю. С. Пац
Красноярский государственный медицинский университет (КрасГМУ) им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

Пац Юрий Сергеевич - кандидат медицинских наук, профессор.

660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



А. С. Кичкайло
Федеральный исследовательский центр (ФИЦ) КНЦ СО РАН; Красноярский государственный медицинский университет (КрасГМУ) им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

Кичкайло Анна Сергеевна - доктор биологических наук,  руководитель лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий, КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого, ФИЦ КНЦ СО РАН.

660036, Красноярск, Академгородок, 50; 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



Список литературы

1. Mumbarkar P., Raste A.S., Ghadge M.S. Significance of tumor markers in lung cancer. Indian Journal of Clinical Biochemistry. 2006; 21 (1): 173–176. DOI: 10.1007/BF02913090.

2. Wang R., Wang G., Zhang N., Li X., Liu Y. Clinical evaluation and cost-effectiveness analysis of serum tumor Markers in Lung Cancer. BioMed Research International. 2013; 2013: 1–7. DOI.org/10.1155/2013/195692.

3. Mizuguchi S., Nishiyama N., Iwata T., Nishida T., Izumi N., Tsukioka T., Inoue K., Kameyama M., Suehiro S. Cytokeratin 19 fragment as predictive factors for recurrence in patients with stage I non-small cell lung cancer. Ann. Thorac. Surg. 2007; 83 (1): 216–221.

4. Bastawisy A.E., Elazzouny M., Mohammed G., Awadallah A., Behiry E. Serum cytokeratin 19 fragment in advanced lung cancer: could we eventually have a serum tumor marker? Ecancer. 2014; 8 (394): 1–9. DOI.org/10.3332/ecancer.2014.394.

5. Zamay G.S., Kolovskaya O.S., Zamay T.N., Glazyrin Yu.E., Krat A.V., Zubkova O.A., Spivak E.A., Wehbe M.B., Gargaun A.A., Muharemagic D.A., Komarova M.A., Grigorieva V.L., Savchenko A.A., Modestov A.A., Berezovski M.V., Zamay A.S. Aptamers selected to postoperative lung adenocarcinoma detect circulating tumor cells in human blood. Molecular Тherapy. 2015; 23 (9): 1486–1496. DOI: 10.1038/mt.2015.108.

6. Zamay G.S., Zamay T.N., Kolovskii V.A., Shabanov A.V., Glazyrin Yu.E., Veprintsev D.V., Krat A.V., Zamay S.S., Kolovskaya O.S., Gargaun A., Sokolov A.E., Modes- tov A.A., Artyukhov I.P., Chesnokov N.V., Petrova M.M., Berezovski M.V., Zamay A.S. Electrochemical aptasensor for lung cancer-related protein detection in crude blood plasma samples. Scientific Reports. 2016; 6: 343–350. DOI: 10.1038/srep34350.

7. Berezovski M.V., Lechmann V., Musheev M.U., Mak T.W., Krylov S.N. Aptamer-facilitated biomarker discovery (AptaBID). Journal of American Chemical Society. 2008; 130 (28): 9137–9143. DOI: 10.1021/ja801951p.

8. Василенко И.В., Кондратюк Р.Б., Колесникова И.А., Кудряшов А.Экспрессия виментина в опухолевых клетках раков различных органов и разного гистологического типа. Патология. 2014; 1 (30): 845–867.

9. Hou J.-M., Krebs M., Ward T., Sloane R., Priest L., Hughes A., Clack G., Ranson M., Blackhall F., Dive C. Circulating tumor cells as a window on metastasis biology in lung cancer. The American Journal of Pathology. 2011; 178 (3): 989–996. DOI: 10.1016/j.ajpath.2010.12.003.

10. Satelli A., Li S. Vimentin as a potential molecular target in cancer therapy or Vimentin, an overview and its potential as a molecular target for cancer therapy. Cell Mol. Life Sci. 2011; 68 (18): 3033–3046. DOI: 10.1007/s00018-011-0735-1.

11. Al-Saad S., Al-Shibli K., Donnem T., Persson M., Bremnes R.M., Busund L.-T. The prognostic impact of NF-kB p105, vimentin, E-cadherin and Par6 expression in epithelial and stromal compartment in non-small-cell lung cancer. British Journal of Cancer. 2008; 99 (9): 1476–1483. DOI: 10.1038/sj.bjc.6604713.

12. Paterlini-Brechot P., Benali N.L. Circulating tumor cells (CTC) detection: Clinical impact and future directions. Cancer Letters. 2007; 253 (2): 180–204. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2006.12.014.

13. Arimura Y., Ashitani J.-I., Yanagi S., Tokojima M., Abe K., Mukae H., Nakazato M. Elevated serum-defensins concentrations in patients with lung cancer. Anticancer Research. 2004; 24: 4051–4058.

14. Tomlinson V.A., Newbery H.J., Bergmann J.H., Boyd J., Scott D., Wray N.R., Sellar G.C., Gabra H., Graham A., Williams A.R., Abbott C.M. Expression of eEF1A2 is associated with clear cell histology in ovarian carcinomas: overexpression of the gene is not dependent on modifications at the EEF1A2 locus. British J. Cancer. 2007; 96 (10): 1613–1620. DOI: 10.1038/sj.bjc.6603748.

15. Pinke D.E., Kalloger E., Francetic T., Huntsman D.G., Lee J.M. The prognostic significance of elongation factor eEF1A2 in ovarian cancer. Gynecol. Oncol. 2008; 108 (3): 561–568. DOI: 10.1016/j.ygyno.2007.11.019.

16. Cao H., Zhu Q., Huang J., Li B., Zhang S., Yao W., Zhang Y. Regulation and functional role of eEF1A2 in pancreatic carcinoma. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2009; 380 (1): 11–16. DOI: 10.1016/j.bbrc.2008.12.171.

17. Li Z., Qi C.F., Shin D.M., Zingone A., Newbery H.J., Kovalchuk A.L., Abbott C.M., Morse H.C. Eef1a2 promotes cell growth, inhibits apoptosis and activates JAK/ STAT and AKT signaling in mouse plasmacytomas. PLoS One. 2010; 5 (5): e10755. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0010755.

18. Blanch A., Robinson F., Watson I.R., Cheng L. S., Irwin M.S. Eukaryotic translation elongation factor 1-Alpha 1 inhibits p53 and p73 dependent apoptosis and chemotherapy sensitivity. Plos One. 2013; 8 (6): e66436. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0066436.

19. Kenzo K., Kaneko K., Satoh K., Masamune A., Satoh A., Shimosegawa T. Myosin light chain kinase inhibitors can block invasion and adhesion of human pancreatic cancer cell lines. Pancreas. 2002; 24 (1): 34–41.

20. Joglekar A.P., Bloom K.S., Salmon E.D. Mechanisms of force generation by end-on kinetochore-microtubule attachments. Current Opinion in Cell Biology. 2010; 22 (1): 57–67. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2009.12.010.

21. Martello L.A., Verdier-Pinard P., Shen H.-J., He L., Torres K., Orr G. A., Horwitz S. B. Elevated levels of microtubule destabilizing factors in a taxol-resistant/dependent a549 cell line with an α-tubulin mutation. Cancer Res. March. 2003; 63: 1207.

22. Lee W.L., Downey G.P. Leukocyte elastase: physiological functions and role in acute lung injury. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2001; 164 (5): 896–904. DOI: 10.1164/ajrccm.164.5.2103040.

23. Houghton A.M., Rzymkiewicz D.M., Ji H., Gregory A.D., Egea E.E., Metz H.E. Neutrophil elastase-mediated degradation of IRS-1 accelerates lung tumor growth. Nat. Med. 2010; 16 (2): 219–223. DOI: 10.1038/nm.2084.


Для цитирования:


Глазырин Ю.Е., Шабалина А.В., Рыжинская К.А., Замай С.С., Коловский В.А., Светличный В.А., Лапин И.Н., Замай Г.С., Коловская О.С., Замай Т.Н., Пац Ю.С., Кичкайло А.С. Скрининг белков-биомаркеров рака легкого с помощью мультиплексной электрохимической сенсорной системы на основе аптамеров. Бюллетень сибирской медицины. 2018;17(3):13-21. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2018-3-13-21

For citation:


Glazyrin Y.E., Shabalina A.V., Ryginskaya K.A., Zamay S.S., Kolovski V.A., Svetlichnyi V.A., Lapin I.N., Zamay G.S., Kolovskaya O.S., Zamay T.N., Pac Y.S., Kichkailo A.S. Screening of lung cancer biomarker-proteins with a multiplex electrochemical sensor system based on aptamers. Bulletin of Siberian Medicine. 2018;17(3):13-21. (In Russ.) https://doi.org/10.20538/1682-0363-2018-3-13-21

Просмотров: 380


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-0363 (Print)
ISSN 1819-3684 (Online)