Техника - молодёжи 2011-11, страница 35

люди науки

Атомно-силовой микроскоп для биологических и медицинских применений NTEGRA Life

комбинируя зоидовую микроскопию с различными вариантами спектроскопии: масс-, терагерцевой, инфракрасной, люминесцентной, спектроскопией комбинационного рассеяния.

Над созданием приборов для проекта «Протеом» мы работаем с ведущим в России и в мире разработчиком приборов для нанотехнологий — компанией «НТ-МДТ» и её бессменным руководителем, доктором технических наук Виктором Александровичем Быковым.

— Каков принцип работы подобных приборов?

— В двух словах, визуализация белковых молекул происходит так. На подложке из высокоориентировап-ного графита с атомарно гладкой поверхностью иммобилизируют образец, скажем, белковые молекулы. Остриё зонда сканирует поверхность образца, при этом регистрируется сила взаимодействия между остриём зонда и поверхностью подложки. Когда игла зонда взаимодействует с поверхностью белковой молекулы, амплитуда колебаний изменяется. Это изменение соответствует топографии молекулы. Можно, например, заморозить белки в высоком вакууме и таким образом заморозить их

внутренние колебания. Если затем возбудить эти самые колебания внешним характеристическим для данного белка излучением, то зондом можно определить — колеблется белок на данной стадии или нет. Причём чувствительность такого метода фантастически высокая: можно «поймать» колебания белка, даже если его размер меняется на десятую долю ангстрема. По амплитуде колебаний можно судить о топографии молекулы белка. Арсенал методов зондовой микроскопии очень большой, он позволяет подробно анализировать белки, Сейчас мы совместно с компанией МТ-МДТ работаем над созданием оптимального сочетания ACM и MC для того, чтобы полностью охарактеризовать каждую белковую молекулу.

— В проекте НРР будет составлен «атлас протеомных систем», то есть выявлены и охарактеризованы десятки тысяч белковых молекул. Как идёт составление базы данных в таких масштабных исследованиях?

— В настоящее время база данных, получаемых в проекте, находится в процессе формирования. Её идея заключается в создании глобального источника, к которому может подключиться любой пользователь и получить доступ к обретённым в ходе выполнения НРР знаниям. Такой источник будет служить централь

ным складом, заполняемым данными из более мелких, относящихся к отдельным хромосомам, баз. Мы в нашем институте по своему разделу «Протеом 18 хромосомы» создаём не базу данных, а так называемую «базу знаний», путём сведения воедино всей информации, существующей по этому вопросу в мировой литературе. Сейчас в процессе исследовательской работы с масс-спектрометров, секвенаторов считывается такое огромное количество информации, что её уже невозможно систематизировать в виде таблиц или графиков. У нас имеется много заранее подготовленных алгоритмов, которые обеспечивают интерпретацию полученных данных с точки зрения биологии и медицины. Однако для реализации проекта этих программ недостаточно, поэтому в институте приступили к разработке собственных модулей для обработки результатов, а также для обновления самой структуры базы знаний.

— Ваш институт не один год работает над созданием детекторов «нехороших» белков маркеров болезней, а также систем доставки лекарств к ним. Что сделано в этом направлении?

— Расскажу о некоторых наших разработках. В ИБМХ созданы наноди-агностикумы на основе нанопрово-дов толщиной в несколько атомов для регистрации единичных клеток-маркеров инфекционных и соматических заболеваний, а также единичных вирусов, например гепатитов В и С. Но наиболее широкое применение в биологии и медицине нашли оптические биосенсоры — новые аналитические устройства, использующие биологический материал для «узнавания» молекул и дающие информацию об их присутствии и количестве в виде электрического сигнала. У нас в лаборатории создан оптико-акустический биосенсор, превращающий белок-белковые взаимодействия непосредственно в информационный сигнал. В этом биосенсоре биочипом является стандартный компьютерный компакт-диск с нанесёнными на него белковыми полями. С помощью ри-дера компакт-дисков персонального

34

техника—молодёжи || #938 || ноябрь 2011