Магнитные наночастицы биологического

происхождения для диагностики и терапии

к.б.н. Дзюба М.В., Груздев Д.С., к.х.н. Курек Д.В., к.б.н. Кузнецов Б.Б., акад. Скрябин К.Г.

Научная сессия Отделения нанотехнологий и информационных технологий РАН

«Нанотехнологии для биологии и медицины»

28-29 марта - 2013 – Санкт-Петербург-Академический университет

Магнитотактические бактерии и

магнитотаксис

(Faivre and Schuler, 2008)

Основная гипотеза: с помощью магнитных включений клетки МТБ ориентируются в пространстве и достигают оптимальной для размножения зоны с пониженным содержанием кислорода

(Bazylinski and Frankel, 2004)

Магнитотактические бактерии (МТБ) способны двигаться по направлению силовых линий внешнего магнитного поля (магнитотаксис)

МТБ ориентируются в магнитном поле благодаря наличию в клетках наноразмерных магнитных включений

В природе встречаются МТБ различной формы

По Schueler et al., 1999

Магнетосомы – внутриклеточные наноразмерные магнитные кристаллы

Строение цепочки магнетосом

Komeili, 2007.

Формы кристаллов магнетосом

За синтез магнетосом отвечает магнетосомный геномный остров (MAI)

(по Jogler and Schueler, 2009)

Белки, закодированные в MAI, отвечают за все стадии синтеза магнетосом

Komeili et al., 2010

Новые штаммы МТБ

Magnetospirillum SP-1

Magnetospirillum SO-1

р. Ольховка (г. Кисловодск) р. Пшада (Краснодарский край) оз. Селигер (Тверская область)

Magnetospirillum Sel-1

Dziuba et al. Mikrobiologiia, 2013. – in press

Магнетосомный геномный остров Magnetospirillum SO-1

Терапия опухолей методом гипертермии

Alphandery et al., 2011

Ch-EDTA - цепочки магнетосом, выделенные из МТБ, выращенных с добавлением ЭДТА;

SPION@CITRATE – синтетические суперпарамагнитные наночастицы магнетита, покрытые ионами цитрата;

SPION@PEG - синтетические суперпарамагнитные наночастицы магнетита, покрытые полиэтиленгликолем.

Модификация мембраны магнетосом

Schueler and Jogler, 2008

Иммобилизация различных функциональных молекул на поверхности мембраны магнетосом

Штаммы МТБ, использовавшиеся для биотехнологического применения

Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1

Magnetospirillum mgneticum AMB-1

Магнетосомы Magnetospirillum SO-1

Магнетосомы штамма SO-1 (ПЭМ высокого разрешения)

EDX кристаллов

АСМ магнетосом с мембраной

Намагниченность магнетосом

Разработка метода магнитного ИФА

Белок Мbb

Биомасса клеток SO-1

Выделение магнетосом из разрушенных клеток на магнитном стенде

Сравнение магнитного и твердофазного ИФА

Встраивание IG-связывающего белка в мембрану магнетосом

D. S. Grouzdev, M. V. Dziuba, A. S. Gerasimov, B. B. Kuznetsov // Appl. Biochem. Microbiol. 2013, 49 (3): 220–226

Создание ДНК-связывающих магнетосом

(TEOS)

(Bruce et. al., 2008)

Выделение геномной ДНК с помощью ДНК-связывающих магнетосом (Груздев Д.С., неопубликованные данные)

Мечение клеток с помощью магнитных наночастиц

Mazzucchelli et al., 2010

Перспективные направления исследований

• Поиск и выделение новых МТБ, отбор наиболее перспективных штаммов-продуцентов магнетосом;

• Исследования в области геномики МТБ – анализ генов, ответственных за синтез магнетосом;

• Разработка методов генетической инженерии МТБ;

• Биотехнология МТБ – развитие методов промышленного культивирования МТБ;

Сотрудники группы молекулярной диагностики, участвующие в проекте «Магнетосома»

м.н.с. к.б.н. Дзюба Марина Владимировнан.с. к.б.н. Сухачева Марина Владимировнам.н.с. к.б.н. Андрианова Екатерина Павловнааспирант Груздев Денис Сергеевичаспирант Козяева Вероника Валерьевнааспирант Бурганская Екатерина Игоревна

Руководитель группы: с.н.с. к.б.н. Кузнецов Борис Борисович

Руководитель проекта: акад. Скрябин Константин Георгиевич

Спасибо за внимание!