Kedvezményezett: "KROMAT" Műszerforgalmazó Kft.
Projekt címe: Kis mintaigényű (néhány mikroliter), enzimatikus átalakulások kvalitatív és kvantitatív vizsgálatára alkalmas chip kifejlesztése
Megvalósítás időtartama: 2017.01.01. - 2018.12.31.
Projekt kód: KFI_16-1-2016-0191
Támogatás összege: 231.107.720, - Ft.
Projekt rövid tartalma
A szervezet fiziológiás és pathológiás biokémai folyamatait számos enzimatikus átalakulás befolyásolja, irányítja. Ezek az összetett kémiai reakciók alapvető fontosságúak minden élettani folyamat szabályozásában, így reprodukálható és validálható analitikai vizsgálatuk elengedhetetlen a modern klinikai diagnosztikában, pathológiában, élettani és biokémai kutatásokban.
Számos korábbi kutatás, köztük saját vizsgálataink által is bizonyított tény, hogy a szervezetet érő kórfolyamatok (oxidatív sterssz, gyulladás, tumorgenezis, neurodegeneratív elváltozások stb.) kifejezetten és közvetlenül köthetőek bizonyos fehérjék és peptidek enzimatikus átalakulásához. Ennek alapján a kifejlesztendő technológia és termékcsalád alkalmas ezen pathológiás folyamatok diagnosztizálására, karakterizálására és az ellenük alkalmazott terápia hatékonyságának nyomon követésére.
A projekt során egy olyan chip-technológiára épülő, automatizálható vizsgálati rendszert fejlesztünk ki, amely alkalmas a peptideket és fehérjéket érintő poszt-transzlációs kémiai módosítások (pl. foszforiláció, defoszforiláció) valamint a peptidázok, proteázok aktivitásának néhány mikroliter mintából történő meghatározására. A kifejlesztésre kerülő vizsgálati rendszer egy olyan nagy érzékenységű analitikai módszer, amely alkalmas kis mintatérfogatok (2-10 mikroliter), illetve a legkülönbözőbb mintamátrixok (vér, szérum, plazma, vizelet, nyál stb.) kezelésére és kvalitatív és kvantitatív elemzésére.
Ezek alapján a módszer új távlatokat nyithat - többek között - a személyreszabott orvoslás és terápia valamint a jelentős populációt érintő szűrővizsgálatok területén. Meghatározó jelentőségű, sőt egyedülálló módszer lehet olyan esetekben, amelyekben a gyűjthető minta mennyisége erősen limitált és csupán néhány mikroliternyi minta áll rendelkezésre a vizsgálatokhoz (pl. újszülött- és gyermekgyógyászat, nyál- és könnydiagnosztika, sejttenyésztő tápoldatok vizsgálata, igazságügyi, toxikológiai és kriminalisztikai analitika)
Projekt feladatai és célkitűzései
A projekt során egy olyan rendszer prototípusát fejlesztjük ki, amely egyedülálló módon alkalmas meghatározott enzimatikus folyamatok kvalitatív és kvantitatív detektálására. Ennek érdekében meghatározzuk a különböző mintamátrixokból származó minták proteomikai és peptidomikai paramétereit és feltérképezzük diagnosztikus jellentőséggel bíró fehérjék és peptidek szekvenciáit és fiziológiás valamint pathológiás körülmények között lezajló enzimatikus metabolizmusát. A meghatározott szekvenciák ismeretében elő kell állítani a fehérjékre specifikus monoklónális antitesteket, amelyeket a chipek felszínéhez kell immobilizálni. Az immobilizált antitestek megfelelő affinitással és specificitással kötik ki a különböző mintamátrixokban (vér, plazma, szérum, vizelet, nyál, könny, stb.) található poszt-transzlácós módosításon átesett és a nélküli fehérjéket, peptideket.
A kikötött proteinek és peptidek elemösszetétele (N, C, S, P, O) alapján határozzuk meg a poszt-transzlációs módosítások, elsősorban a foszforiláció és defoszforáláció mértékét. Ezeket az atomspektroszkópiás méréseket induktív csatolású plazma tömegspektrometria segítségével végezzük el, amely kimutatási érzékenysége kiváló és dinamikus tartománya 9 nagyságrendet őlel fel. Ezek alapján a módszer alkalmas lesz a legkülönbözőbb minták közvetlen, összetett mintaelőkészítés nélküli elemzésére. A vizsgálatok eredményeként a minták adott, diagnosztikus jellentőségű fehérje és peptid komponenseinek poszt-transzlációs módosításainak (elsősorban foszforiláció és defoszforiláció) kvantitatív értékeit tudjuk meghatározni, amelyre jelenleg nem létezik pontos, megbízható kvantitatív és specifikus módszer. A poszt-transzlációs módosítások mellett jelentős diagnosztikai eszköz lehet az adott minták proteáz, peptidáz aktivitásának meghatározása. Előzetes vizsgálataink alapján a proteázok és peptidázok aktivitása jelentősen megváltozik a pathológiás folyamatok nagy részében, így szignifikáns növekedst tapasztaltunk számos tumoros folyamat során és neurodegeneratív elváltozásnál.
Ezek alapján, a szervezet biokémiai folyamatainak szabályzásában meghatározó jelentőségű foszforálációs módosítások kvantitatív vizsgálata mellett a minták proteáz, peptidáz aktivitásának meghatározására alkalmas chip-modult is kifejlesztünk. A két típusú vizsgálati eredmény kiválóan kiegésziti egymást a minták diagnosztikai és biokémiai karakterizálásában. A kifejlesztendő chip technológiák mindennapi, rutin, akár betegágy melletti alkalmazása érdekében a projekt során egy célkészüléket is kifejlesztünk, amely alkalmas lesz költséghatékonyan és egyszerűen meghatározni a kívánt paramétereket.
