Разработка имплантируемых флуоресцентных биосенсоров

Источник: baikalfoundation.ru
Проект по разработке имплантируемых флуоресцентных биосенсоров, которые позволят ученым выявить содержание тяжелых металлов в водах Байкала.
Относится к программеСохранение водных ресурсов
Проект Фонда "Озеро Байкал" по разработке имплантируемых флуоресцентных биосенсоров направлен на снижение антропогенной нагрузки на Байкал, а также борьбу с экологическими проблемами водоема.

Под руководством Антона Гуркова, победителя конкурса "Байкальская инициатива", были изучены и внедрены новые пути мониторинга экологического состояния Байкала и его обитателей,  а также был разработан новый инструмент для быстрого отслеживания  содержание тяжелых металлов в тканях живого организма. Благодаря имплантируемому  оптическому микросенсору появилась возможность увидеть реакцию амфипод на загрязнение Байкала.
 

Цель

  • Разработка нового типа имплантируемых оптических биосенсоров на основе живых клеток дрожжей, применимых для отслеживания содержания ионов меди непосредственно в кровеносной системе байкальских эндемических амфипод. 

Задачи

  • Оказать грантовую поддержку Иркутскому государственному университету (ФГБОУ ВО "ИГУ") на реализацию соответствующего проекта;
  • В рамках грантовой поддержки провести следующие работы в феврале-декабре 2019 года
  1. Подобрать покрытия, одновременно снижающие иммунный ответ ракообразных на микросенсоры и исключающие распространение дрожжей в организм амфипод.
  2. Получить генетически модифицированный штамм дрожжей, позволяющий по спектру их флуоресценции определять концентрацию меди в среде.
  3. Отработать методики использования дрожжей в гемоцеле амфипод. 

Что было сделано:
Размер выделенного Фондом гранта в 2019 году составил 400 тысяч рублей.
Общий бюджет проекта составил 500 тысяч рублей. 
Средства гранта израсходованы на выполнение заявленных задач, зарплаты сотрудникам проекта. 

Результаты работы: 
1. Была применена методика послойного нанесения противоположно заряженных полимеров. Данная методика обеспечила снижение скорости развития иммунного ответа амфипод, однако не позволила полностью его исключить.
2. Иммобилизация дрожжей в нитях гидрогеля оказалась более успешным подходом. Было выявлено, что гидрогель не вызывает развитие клеточной иммунной реакции в течение не менее, чем нескольких дней, а также обеспечивает возможность концентрации большого числа клеток дрожжей с сохранением их жизнеспособности в течение длительного времени. 
3. Для определения концентрации меди изначально был получен трансгенный штамм дрожжей. Однако одновременное воздействие таких факторов, как низкая температура, высокая концентрация клеток дрожжей в геле и низкая питательная ценность составляющих гемолимфы ракообразных привело к неработоспособности этой генетической системы.
4. Было установлено, что из-за снижения способности к синтезу защитных белков внутри геля, дрожжи демонстрируют повышенную чувствительность к меди. Данный эффект позволил использовать в качестве функционального компонента микросенсоров штамм дрожжей, синтезирующий желтый флуоресцентный белок, который количественно реагирует на появление меди в среде.
5. Проведенные эксперименты invivoпозволили подтвердить функциональность разработанных биосенсоров для оценки повышения содержания меди в гемолимфе байкальских эндемических амфипод. 

Вывод ученых: 
Полученные результаты и разработанные методики имеют существенный потенциал применения и в перспективе могут быть использованы при разработке эффективных процедур экологического мониторинга состояния сообществ озера Байкал. 

1 февраля 2019 - 31 декабря 2019
Тэги проекта:
Байкал
разработка имплантируемых флуоресцентных биосенсоров
биосенсоры
снижение антропогенной нагрузки
Фонд "Озеро Байкал"
Содействует естественнонаучным, гуманитарным проектам и инициативам, которые направлены на сохранение и развитие Байкальской природной территории и озера Байкал.

Проекты

Другие проекты организации

Все проекты
Россия
Санитарно-микробиологическая оценка качества воды в озере Байкал

Проведение санитарно-микробиологической оценки качества воды в озере Байкал и определение уровня антропогенной нагрузки на водоем.

Подробнее
Россия
Исследование актинобактерий, синтезирующих антибиотики

Проект по изучению биологически активных соединений в озере, исследование которых даст ученым возможность создавать новые лекарственные препараты, способные бороться с различными вирусами.

Подробнее
Россия
Программа экологического мониторинга - Точка №1

Поддержка уникальной программы 70-летнего экологического мониторинга озера Байкал "Точка №1" (проект НИИ Биологии ИГУ).

Подробнее