Дмитрий
Омельянович *
Медицинские технологии
Устройство для воздействия излучением лазера на участок биологического объекта с визуализацией процесса
Это гибридная медицинская система, объединяющая возможности магнитно-резонансного томографа (МРТ) и лазерного терапевтического аппарата. Ключевая особенность — использование тонкого оптоволокна, которое вводится непосредственно внутрь тканей (прокалывая их) и подводит лазерное излучение точно к проблемной области. Устройство содержит стандартные блоки МРТ (приемо-передающий канал, блок пространственной локализации, дисплей) и дополнительный блок лазерного воздействия, соединённый с оптоволокном. На конце оптоволокна, вводимом в тело, имеется маркер (капсула с ядрами водорода или фтора), который позволяет системе МРТ точно определять положение кончика волокна в пространстве и контролировать глубину фокусировки лазера (с помощью подвижной линзы). Оператор видит на экране томографа не только анатомическую структуру, но и процесс лазерного воздействия (изменение тканей, температуры) в реальном времени.
7
Способ создания клеточных трансплантатов для лечения сахарного диабета 1-го типа
Это технология изготовления инкапсулированных клеточных конструктов для заместительной терапии диабета. Способ включает: выделение инсулин-продуцирующих клеток (ИПК) из поджелудочной железы и мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) из жировой ткани методом ферментативной обработки коллагеназой; очистку ИПК на градиенте фиколл-урографина и дезагрегацию островков трипсином; раздельное культивирование: ММСК – 10–14 дней для наращивания, ИПК – 10–14 дней с чередованием сред с низкой (1 г/л) и высокой (4,5 г/л) глюкозой для стимуляции инсулинпродуцирующей функции; смешивание ИПК и ММСК в соотношении 1:1 и инкапсуляцию полученной клеточной смеси в альгинат натрия низкой вязкости (1%) с полимеризацией BaCl₂. В результате получаются биоинертные микрокапсулы, содержащие живые клетки, способные секретировать инсулин в ответ на повышение глюкозы.
8
Способ приготовления клеточных блоков на основе эксфолиативного материала шейки матки и цервикального канала
Это метод обработки диагностического материала, полученного при обычном гинекологическом осмотре (соскоб цервикальной щеточкой), для создания качественных препаратов, пригодных для гистологического и иммуногистохимического анализа. Суть способа: материал помещают в транспортную среду (смесь спирта и формалина), центрифугируют для получения клеточного осадка. Осадок смешивают с подогретым раствором желатина (6%, 50°C), быстро замораживают при -20°C для формирования плотного сгустка, затем фиксируют в 10% формалине. Полученный клеточный сгусток заключают в гистологический мешочек, проводят стандартную проводку и заливку в парафин. В итоге получают парафиновый блок, из которого можно делать тонкие срезы для окрашивания гематоксилином и эозином или для иммуногистохимии с моноклональными антителами.
9
Датчик температуры для устройства оптогенетического контроля функций мозга
Это сверхтонкий и гибкий температурный датчик, предназначенный для вживления в мозг живого организма в составе устройств для оптогенетики. Датчик представляет собой платиновую дорожку в форме змейки, нанесённую на полиимидную плёнку (например, каптон). Главная особенность — метод изготовления: сначала платиновая плёнка создаётся методом импульсно-лазерного осаждения на подложке из окисленного кремния (это позволяет получить сплошной слой уже при толщине от 15 нм, без островковой структуры). Затем эту плёнку методом лазерного отрыва переносят на полиимидную основу. Конечная толщина платинового слоя составляет 12–30 нм. Благодаря высокой линейности сопротивления платины от температуры, датчик обеспечивает точные измерения.
10
Генетические конструкции для редактирования точечных мутаций митохондриальной ДНК (системы Cas9-BE4-Gam и Cas9-ABE7.10)
Это две специально сконструированные плазмиды (кольцевые молекулы ДНК) — pMitoCas9-BE4-Gam и pMitoCas9-ABE7.10, которые кодируют улучшенные версии нуклеаз для редактирования генома. В отличие от обычной Cas9, которая режет ДНК, эти белки являются «редакторами оснований» (base editors): они химически изменяют одно азотистое основание в ДНК, не разрывая её цепь. Конструкции содержат митохондриальную лидерную последовательность (от гена СОХ8А), которая обеспечивает доставку синтезированных белков внутрь митохондрий, а также флуоресцентный маркер TurboGFP для отслеживания. В митохондриях белок Cas9-BE4-Gam исправляет мутацию типа C:G на T:A (дезаминирует цитозин), а Cas9-ABE7.10 исправляет мутацию A:T на G:C (превращает аденин в инозин, который при репликации воспринимается как гуанин). Обе системы работают в комплексе со специальной направляющей РНК, которая указывает точное место для редактирования.
11
Модифицированные направляющие РНК для доставки системы редактирования генома CRISPR/SpCas9 в митохондрии человека
Это четыре варианта специально сконструированных молекул РНК (gRNA-HF-HF, gRNA-HF-HD, gRNA-HD-HF, gRNA-HD-HD), которые служат «навигаторами» для нуклеазы SpCas9 в системе редактирования генома. В обычные направляющие РНК вместо двух стандартных фрагментов (GAAA) встроены особые последовательности — субдомены транспортной РНК лизина (HF и HD). Эти модификации позволяют РНК связываться с двумя человеческими белками (pre-KARS2 и ENO2), которые естественным образом импортируются в митохондрии. В результате вся сборка (РНК + белки) проникает внутрь митохондрий. Там модифицированная РНК встречается с нуклеазой SpCas9, образует с ней функциональный комплекс и направляет её на разрезание строго определённых участков митохондриальной ДНК. Разрезанные молекулы мтДНК разрушаются, а здоровые остаются.
12
Способ лечения псориаза ногтевых пластинок с использованием эксимерной лампы XeCl (308 нм)
Это немедикаментозный метод лечения псориаза, поражающего ногти рук и/или ног. Процедура заключается в локальном облучении пораженных ногтевых пластинок узкополосным ультрафиолетовым светом с длиной волны 308 нм, который генерируется компактной XeCl эксимерной лампой (безопасной, не содержащей ртути). Облучение проводят курсом: 3 раза в неделю через день, начиная с 30 секунд за сеанс. Каждые три процедуры время воздействия увеличивают на 5 секунд, доводя до 1,5 минут. Источник света располагают на расстоянии 2–3 см от ногтя. Длительность курса индивидуальна (от 15 до 39 сеансов) и зависит от формы поражения, площади и степени гиперкератоза (утолщения ногтя). Метод основан на способности UVB-излучения подавлять избыточное деление клеток и нормализовать процессы ороговения.
13
Способ генетической регистрации и коррекции нейрогенеза на основе генетических конструкций для трансфекции нейронов
Это технология, позволяющая адресно воздействовать на определенный тип нервных клеток — катехоламинергические нейроны (клетки мозга, вырабатывающие дофамин и норадреналин). Суть метода заключается в использовании специально сконструированной генетической конструкции на основе лентивирусного вектора (производного от ВИЧ-1). Конструкция содержит три ключевых элемента: искусственный промотор PRSx8, который обеспечивает работу системы только в катехоламинергических нейронах; генетически кодируемый кальциевый индикатор TN-XXL, который состоит из двух флуоресцентных белков (синего и желтого) и позволяет в реальном времени отслеживать изменение концентрации кальция в клетках (а значит, и их активность); регуляторный элемент WPRE, усиливающий экспрессию генов. Когда конструкция попадает в нужные нейроны, они начинают производить кальциевый индикатор, и при активации клеток меняется соотношение сигналов синего и желтого свечения — это позволяет ученым наблюдать за работой клеток под микроскопом.
14
Генетическая конструкция pMitoAsCpf1 для редактирования митохондриальной ДНК человека
Это специально сконструированная плазмида (кольцевая молекула ДНК), которая содержит ген, кодирующий модифицированную нуклеазу AsCpf1 (альтернативу более известной Cas9 из системы CRISPR). Конструкция включает: промотор для запуска работы гена в клетках человека; митохондриальную лидерную последовательность (от гена СОХ8А), которая обеспечивает адресную доставку синтезированного белка AsCpf1 внутрь митохондрий; ген устойчивости к ампициллину для размножения в бактериях; флуоресцентный маркер TurboGFP для визуализации клеток, в которых конструкция работает. Когда конструкция попадает в клетку, она производит белок AsCpf1, который транспортируется в митохондрии и в комплексе со специальной направляющей РНК может разрезать мутантную митохондриальную ДНК в строго заданном месте. Разрезанные мутантные ДНК разрушаются, а здоровые остаются.
15
Флуоресцентный способ прогнозирования эффективности химиотерапии у детей с острым лимфобластным лейкозом путем определения концентрации АТФ в митохондриях
Это высокоточный лабораторный метод, который оценивает, как организм ребенка с острым лимфобластным лейкозом (рак крови) реагирует на химиотерапию. В отличие от обычных методов, здесь анализируется концентрация аденозинтрифосфата (АТФ) — главной энергетической молекулы — непосредственно в митохондриях клеток крови (митохондрии — это «энергетические станции» клетки). Процесс включает выделение митохондрий из образцов крови, их окрашивание специальным красителем и измерение интенсивности флуоресценции с помощью лазерного конфокального микроскопа. По полученным данным автоматически рассчитывается концентрация АТФ. Существуют четкие пороговые значения: 1,04±0,14 мг/мл — клетки здоровы, риск осложнений низкий; 0,8±0,112 мг/мл — клетки вступают в апоптоз (запрограммированная гибель); 0,312±0,042 мг/мл — клетки гибнут путем некроза (неконтролируемая гибель).
16
Флуоресцентный способ прогнозирования эффективности химиотерапии у детей с острым лимфобластным лейкозом
Это лабораторный метод оценки того, насколько эффективно проходит лечение у детей с острым лимфобластным лейкозом (рак крови). В основе способа лежит измерение концентрации аденозинтрифосфата (АТФ) — главной энергетической молекулы клеток — в образцах крови пациента. С помощью лазерного конфокального микроскопа автоматически измеряется интенсивность свечения (флуоресценции) специального маркера, который связывается с АТФ. По интенсивности свечения рассчитывается точная концентрация АТФ в клетках. В зависимости от полученного значения делается вывод о состоянии клеток: 1,04±0,14 мг/мл — клетки здоровы, риск осложнений низкий; 0,8±0,112 мг/мл — клетки вступают в стадию апоптоза (запрограммированной гибели); 0,312±0,042 мг/мл — клетки гибнут путем некроза (неконтролируемая гибель).
17
Генетическая конструкция для контроля экзоцитоза в клетках астроглии (LVV-GFAP-GCaMP3)
Это специализированная генетическая конструкция на основе лентивирусного вектора (производного от ВИЧ-1), которая предназначена для адресной доставки генов в клетки астроглии (звездчатые клетки головного мозга). Конструкция содержит три ключевых элемента: промотор GFAP, обеспечивающий работу системы только в астроцитах; генетически кодируемый кальциевый индикатор GCaMP3, который начинает светиться при изменении уровня кальция в клетке; регуляторный элемент WPRE, усиливающий экспрессию генов. Когда конструкция попадает в клетки астроглии, она заставляет их производить флуоресцентный белок, чувствительный к кальцию. Это позволяет в реальном времени наблюдать за процессами экзоцитоза (выделения клеткой различных веществ), поскольку выброс веществ сопровождается изменением концентрации кальция.
18
Способ молекулярной диагностики митохондриальных патологий методом пиросеквенирования
Это готовая тест-система для выявления четырех ключевых патогенных мутаций митохондриальной ДНК (мтДНК): m.11778G>A, m.8993T>G, m.3243A>G и m.8344A>G. В основе метода лежит технология пиросеквенирования на платформе PyroMark Q24. Для каждой мутации разработан набор из трех олигонуклеотидов (прямой, обратный с биотином и секвенирующий праймер), а также комплект контрольных образцов — плазмид с нормальной и мутантной последовательностью ДНК в различных соотношениях (от 0 до 100% с шагом 10% и от 10 до 1% с шагом 1%). Все компоненты поставляются в лиофилизированном виде. Метод позволяет не только обнаружить мутацию, но и точно определить ее уровень (гетероплазмию) с чувствительностью до 1%.
19
Устройство и способ для дистанционной беспроводной диагностики состояния сердечно-сосудистой системы на основе двигательной активности и фотоплетизмографии
Это компактный медицинский комплекс, состоящий из носимого браслета и специального программного обеспечения. Браслет оснащен тремя ключевыми компонентами: датчиком фотоплетизмографии (снимает пульсовую волну и частоту сердечных сокращений), акселерометром (отслеживает двигательную активность) и модулем Bluetooth для связи. Устройство автономно работает от аккумулятора. Данные с браслета передаются на сотовый телефон, а оттуда через интернет — на облачный сервер и врачу. Интеллектуальная обработка сигнала включает фильтрацию, возведение в квадрат и дифференцирование, что позволяет выделить из сигнала ФПГ ключевые характеристики, сопоставимые по точности с электрокардиограммой (ЭКГ).
20
Контакты
Дмитрий
Илья
Самусев *
Елена
Кабакова *
* субъектом персональных данных разрешена обработка персональных данных неограниченным кругом лиц, запретов не установлено.