АНАЛИТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУСПЕНЗИОННОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ МИКРОСФЕР, КОДИРОВАННЫХ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫМИ НАНОКРИСТАЛЛАМИ, ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОЙ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ДЕТЕКЦИИ СВОБОДНОГО И ОБЩЕГО ПСА В СЫВОРОТКЕ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Российский биотерапевтический журнал. 2015; 14: 31-38

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУСПЕНЗИОННОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ МИКРОСФЕР, КОДИРОВАННЫХ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫМИ НАНОКРИСТАЛЛАМИ, ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОЙ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ДЕТЕКЦИИ СВОБОДНОГО И ОБЩЕГО ПСА В СЫВОРОТКЕ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА

Бражник К. И., Соколова З. А., Барышникова М. А., Билан Р. С., Набиев И. Р., Суханова Алена Владимировна

https://doi.org/10.17650/1726-9784-2015-14-4-31-38

Аннотация

Многопараметрические суспензионные системы последнего поколения способны обеспечить высокоточный и одновременный количественный анализ специфических маркеров различных заболеваний в клинических пробах биологических жидкостей организма человека. Разработанные нами суспензионные микрочипы на основе микросфер, кодированных флуоресцентными НК, имеют преимущества по сравнению с существующими аналогами с точки зрения улучшенных многопараметрических возможностей, оптических свойств, простоты и дешевизны исполнения анализа. Мы адаптировали такую суспензионную систему для одновременного количественного определения двух форм ПСА в сыворотке крови человека в формате многопараметрического анализа с помощью классической проточной цитометрии. В настоящем исследовании оценены основные аналитические характеристики, такие как аналитическая (предельная) чувствительность, воспроизводимость, достоверность и точность анализа, линейные диапазоны определяемых концентраций онкомаркеров и потенциал разработанной системы по сравнению со стандартным иммуноферментным методом ELISA. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что разработанная диагностическая система позволяет с высокой точностью, аккуратностью и достоверностью одновременно определять количественное содержание двух форм ПСА в образцах сыворотки крови пациентов.

Список литературы

1. Бражник К.И. Много параметрический анализ сывороточных онко маркеров с помощью суспензионных систем на основе микросфер, кодированных флуоресцентными нанокристаллами. - Дис.. канд. биол. наук. - Москва, 2015.

2. Бражник К.И., Барышникова МА., Соколова З.А. и др. Новые направления в исследовании и ранней диагностике рака с применением детекционных систем на основе флуоресцентных нанокристаллов // Российский биотерапевтический журнал. - 2013. - Т. 12, № 3. - С. 11-24.

3. Бражник К.И., Соколова ЗА., Барышникова МА. и др. Разработка суспензионных микрочипов на основе микросфер, кодированных флуоресцентными нанокристаллами, и принципы их использования для многопараметрической диагностики онкологических заболеваний // Российский биотерапевтический журнал. - 2014. - Т. 13, № 4. - С. 3-10.

4. Blohm D.H., Guiseppi-Elie A. New developments in microarray technology // CurrOpinBiotechnol. - 2001. -12(1).-P.41-7.

5. Brazhnik K., Grinevich R., Efimov A. et al. Development and potential applications of microarrays based on fluorescent nanocrystal-encoded beads for multiplexed cancer diagnostics // Proceedings of SPIE. Biophotonics: Photonic Solutions for Better Health Care IV. - 2014. - 9129. - Article 91292C.

6. Brazhnik K., Sokolova Z., Baryshnikova M. et a/.Quantum dot-based lab-on-a-bead system for multiplexed detection of free and total prostate-specific antigens in clinical human serum samples // Nanomedicine: NBM- 2015. -doi: 10.1016/j.nano.2015.03.003.

7. Dupont N.C., Wang K., Wadhwa P.D. et a/.Validation and comparison of luminex multiplex cytokine analysis kits with ELISA: determinations of a panel of nine cytokines in clinical sample culture supernatants // J Reprodlmmunol. - 2005. - 66(2). - P. 175-91.

8. Ellington A.A., Kullo I.J., Bailey K.R. et al. Antibody-based protein multiplex platforms: technical and operational challenges // Clin Chem. - 2010. - 56(2). - P. 186-93.

9. Elshal M.F., McCoy J.P. Multiplex bead array assays: performance evaluation and comparison of sensitivity to ELISA // Methods. - 2006. - 38(4). - P. 317-23.

10. Fuzery А.К., Levin J., Chan M.M. et al. Translation of proteomic biomarkers into FDA approved cancer diagnostics: issues and challenges // Clin Proteomics. - 2013. - 10(1). - P. 13-27.

11. Gershon D. Microarray technology: an array of opportunities // Nature. - 2002. - 416(6883). - P. 885-91.

12. Gonzalez-GonzalezM., Jara-Acevedo R., Matarraz S. et al. Nanotechniques in proteomics: protein microarrays and novel detection platforms // Eur J Pharm Sci. - 2012. - 45(4). - P. 499-506.

13. Kellar K.L., Douglass J.P. Multiplexed microsphere-based flow cytometric immunoassays for human cytokines // J Immunol Methods. - 2003. - 279(1-2). - P. 277-85.

14. Kodadek T. Protein microarrays: prospects and problems // Chem Biol. - 2001. - 8(2). - P. 105-15.

15. Liotta L.A., Espina V, Mehta A.I. et a/Protein microarrays: meeting analytical challenges for clinical applications // Cancer Cell. - 2003. - 3(4). - P. 317-25.

16. Nabiev 1, Sukhanova A., Artemyev M., Oleinikov V. Fluorescent colloidal particles as a detection tools in biotechnology systems: In Colloidal nanoparticles in Biotechnology / Eds. by A. Elissari. - London- Singapore-NY: Wiley, 2008 -P. 133-68.

17. Nolan J.P., Sklar L.A. Suspension array technology: evolution of the flat-array paradigm // Trends Biotechnol.-2002.-20(1).-P. 9-12.

18. Sturgeon C.M., Viljoen A. Analytical error and interference in immunoassay: minimizing risk // Ann Clin- Biochem. - 2011. - 48(Pt 5). - P. 418-32.

19. Sukhanova A., Nabiev I. Fluorescent nanocrystal-encoded microbeads for multiplexed cancer imaging and diagnosis // Crit Rev OncolHematol. - 2008. - 68(1). - P. 39-59.

20. Sukhanova A., Susha A.S., Bek A. et a/Nanocrystal-encoded fluorescent microbeads for proteomics: antibody profiling and diagnostics of autoimmune diseases // Nano Lett. - 2007. - 7(8). - P. 2322-7.

21. Sukhanova A., Devy J., Venteo L. et al. Biocompatible fluorescent nanocrystals for inununolabeling of membrane proteins and cells // Anal Biochem. - 2004. - 324. - P. 60-7.

22. Sukhanova A., Even-Desrumeaux K., Kisserli A. et al. Oriented conjugates of single-domain antibodies and quantum dots: toward a new generation of ultrasmall diagnostic nanoprobes // Nanomedicine. - 2012. - 8. - P. 516-25.

Russian Journal of Biotherapy. 2015; 14: 31-38

ANALYTICAL CHARACTERISTICS OF FLUORESCENT SUSPENSION NANOCRYSTAL-ENCODED MICROARRAY ADAPTED FOR SIMULTANEOUS QUANTITATIVE DETECTION OF FREE AND TOTAL PSA IN SERUM SAMPLES

Brazhnik K. I., Sokolova Z. A., Baryshnikova M. A., Bilan R. S., Nabiev I. R., Sukhanova A. V.

https://doi.org/10.17650/1726-9784-2015-14-4-31-38

Abstract

Multiplexed suspension systems of anew generation are capable to provide precise quantitative profiling of mul- tipledisease-specific markers in human body fluids. We have developed suspension microarrays based on microbeads encoded with fluorescent nanociystals, that show undeniable advantages overavailable analogues in terms of improved multiplexing capabilities, physical and optical properties, low cost and simplicity of analysisperformance. We have adapted QD-encoded suspension microarrays for the simultaneous detection of two forms of prostate-specific antigen (PSA) in human serum by means of classical flow cytometiy. In the present study, we describe in detail the designed system properties including evaluation the microarray for quantitative analysis of serum markers in comparison to standard clinical approach ELISA, as well asestimation of the most important analytical characteristics, such as analytic sensitivity (limit of detection), reproducibility, reliability and accuracy of the analysis, the linear rangesfor detectable- marker concentrations. Experimental data suggested that the developed diagnostic system quantifies two forms of PSA in blood serum samples of patients with high accuracy, precision and reliability.

References

1. Brazhnik K.I. Mnogo parametricheskii analiz syvorotochnykh onko markerov s pomoshch'yu suspenzionnykh sistem na osnove mikrosfer, kodirovannykh fluorestsentnymi nanokristallami. - Dis.. kand. biol. nauk. - Moskva, 2015.

2. Brazhnik K.I., Baryshnikova MA., Sokolova Z.A. i dr. Novye napravleniya v issledovanii i rannei diagnostike raka s primeneniem detektsionnykh sistem na osnove fluorestsentnykh nanokristallov // Rossiiskii bioterapevticheskii zhurnal. - 2013. - T. 12, № 3. - S. 11-24.

3. Brazhnik K.I., Sokolova ZA., Baryshnikova MA. i dr. Razrabotka suspenzionnykh mikrochipov na osnove mikrosfer, kodirovannykh fluorestsentnymi nanokristallami, i printsipy ikh ispol'zovaniya dlya mnogoparametricheskoi diagnostiki onkologicheskikh zabolevanii // Rossiiskii bioterapevticheskii zhurnal. - 2014. - T. 13, № 4. - S. 3-10.

4. Blohm D.H., Guiseppi-Elie A. New developments in microarray technology // CurrOpinBiotechnol. - 2001. -12(1).-P.41-7.

8. Ellington A.A., Kullo I.J., Bailey K.R. et al. Antibody-based protein multiplex platforms: technical and operational challenges // Clin Chem. - 2010. - 56(2). - P. 186-93.

9. Elshal M.F., McCoy J.P. Multiplex bead array assays: performance evaluation and comparison of sensitivity to ELISA // Methods. - 2006. - 38(4). - P. 317-23.

10. Fuzery A.K., Levin J., Chan M.M. et al. Translation of proteomic biomarkers into FDA approved cancer diagnostics: issues and challenges // Clin Proteomics. - 2013. - 10(1). - P. 13-27.