Научные результаты:
В рамках проекта разработаны высоко-мультиплексные методы для количественной протеомики и измерения концентрации потенциальных белков-биомаркеров в крови и других клинически значимых биологических образцов. Для анализа расширенной панели белков (более 1000, в совокупности) реализован и адаптирован новый метод параллельного мониторинга реакции и накопления ионов с их последующей последовательной фрагментацией (prm-PASEF). Продемонстрировано, что новый метод prm-PASEF, используемый в масс-спектрометре нового поколения timsTOF Pro, может эффективно использоваться для таргетной абсолютной количественной протеомики с высоким уровнем специфичности и чувствительности.
Продемонстрировано, что сочетание технологий абсолютной количественной протеомики с машинным обучением является высокоточным прогностическим инструментом для оценки летальных исходов у пациентов с COVID-19 при анализе образцов крови, полученных на момент поступления больного в стационар. Совместно с ФГБУ «НИИ Пульмонологии» ФМБА России впервые подобный анализ проводился также для образцов замороженной цельной крови. Разработана методика для оценки тяжести пациентов с COVID-19 и прогноза летальных случаев, с использованием предложенной панели из 13 белков.
Создан отечественный прототип набора для одновременного определения концентрации 270 белков в различных типах образцов крови (плазма крови, замороженная кровь, сухая капля крови - СКК), позволяющий с надлежащей точностью производить сравнительное измерение концентраций выбранных белков. Данный «готовый к использованию» прототип набора не уступает по характеристикам двум существующим на рынке коммерческим наборам для измерения 100-270 белков крови (BAK 270 – компании MRM Proteomics, Канада и PQ100 – компании Biognosis, Швейцария).
Разработаны методы количественного мультиплексного определения белков, адаптированные для использования образцов «сухой капли крови» (CKK). Совместно с ФГБУН Государственный научный центр Российской Федерации — Институт медико-биологических проблем Российской академии наук исследованы образцы CKK, собранных у российских космонавтов во время длительного космического полета (от 6 месяцев до 1 года), получены уникальные данные в области протеомики экстремальный состояний. Выявлены потенциальные белковые биомаркеры гравитационно-индуцированных пост-полётных изменений у космонавтов.
Разработан и протестирован метод детекции вируса SARS CoV-2 в эпителиальных мазках из носоглотки, основанный на масс-спектрометрическом обнаружении вирусного N-белка. Метод позволяет надежно обнаруживать вирус даже у пациентов с низкой вирусной нагрузкой. По результатам работы был получен патент на изобретение.
В области онкологии, совместно с ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России был разработан высокоточный классификатор (чувствительность 91%, специфичность 89%, AUC = 0,92), который позволил различать метастатический и неметастатический рак молочной железы (РМЖ) - классификатор основан на логистической регрессии и уровнях сыворотки 11 белков.
Разработан метод для диагностики болезни Альцгеймера (БА) на основе обнаруженных сигнатур биомаркеров и алгоритмов искусственного интеллекта и машинного обучения, позволяющих проводить оценки риска развития заболевания, в том числе на ранней стадии. Важным аспектом предложенной методологии является возможность прогнозирования развития БА у пациентов с синдромом мягкого когнитивного снижения. Предлагаемый способ может обеспечить сокращение снижение стоимости проведения диагностики (особенно по сравнению с ПЭТ), а также обеспечивает минимальную инвазивность исследований (особенно по сравнению с анализом ликвора), и существенно расширяет возможности использования метода для первичного широкомасштабного скрининга. В 2023г метод был успешно апробирован и валидирован в Психиатрической Клинической Больнице №1 им. Н.А. Алексеева, Москва. В 2023 году коллективом получен патент на изобретение и зарегистрирована ЭВМ программа для выявления наиболее значимой панели белков крови для оценки риска развития БА (RU 2023611275 от 18.01.2023).
Основные результаты работы были представлены на ведущих международных научных мероприятиях и опубликованы статьи в рецензируемых журналах, включая издания первого квартиля – Q1 (Anal Chem, MCP, IJMS, Frontiers physiology, Molecules и др.).
Внедрение результатов исследования:
-
Проведены масштабные (более 1000 пациентов) договорные клинические исследования по заказу АНО «Московский центр инновационных технологий в здравоохранении» ДЗМ, совместно с ГБУЗ ГКБ им. И.В. Давыдовского по оценке протеомного состава образцов плазмы крови и экстраклеточных везикул для пациентов с сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями, и предложены потенциальные маркеры для дальнейшей валидации
-
Технология оценки риска развития болезни Альцгеймера по анализу протеома плазмы крови в 2023 году была успешно апробирована и валидирован в Психиатрической Клинической Больнице №1 им. Н.А. Алексеева, Москва.
Организационные и инфраструктурные преобразования:
В сотрудничестве с лабораторией масс-спектрометрии создано новое структурное подразделение Сколтеха - Проектный центр передовых масс-спектрометрических технологий под руководством профессора Николаева Е.Н.
Образование и переподготовка кадров:
- Созданы и внедрены два учебных курса для магистрантов и аспирантов Сколтеха по программам «Науки о жизни»: 1) Биомедицинская масс-спектрометрия; 2) Омиксные технологии.
-
Подготовлены и защищены 4 магистерские и 2 кандидатские диссертации.
-
Проводятся тренинги для студентов и аспирантов Сколтеха по основам количественной протеомики.
Сотрудничество:
- НМИЦ акушерства, гинекологии и перинатологии им. В.И. Кулакова, Москва
-
Институт медико-биологических проблем РАН, Москва
-
ФГБУ "НИИ пульмонологии" ФМБА России, Москва
-
Психиатрическая Клиническая Больница №1 им. Н.А. Алексеева, Москва.
-
АНО «Московский центр инновационных технологий в здравоохранении» ДЗМ, Москва
-
ГБУЗ ГКБ им. И.В. Давыдовского, Москва
-
Университет Шарджи, Шарджа, ОАЭ
