Мультиканальный наконечник для экстракции ДНК

300 000 000 Руб

Соинвестирование

Разработка конструкции и технологии изготовления мультикапиллярного наконечника для экстракции нуклеиновых кислот.

Проблема выделения нуклеиновых кислот из биологических образцов привлекает исключительное внимание. Наиболее цитируемой публикацией двадцатилетия 1983-2002 является статья по экстракции нуклеиновых кислот (P. Chomczynski, N. Sacchi, Analyt. Biochem., 162: 156-9, 1987).

С 1987 по 2003г она цитировалась почти 50 тысяч раз.

В настоящее время экстракция нуклеиновых кислот чаще всего осуществляется с использованием спин-колонки, которая представляет из себя полипропиленовую трубочку со слоем стекловолокна в качестве адсорбента. Прокачка образца и буферов через спин-колонку осуществляется путем ее вращения на центрифуге, что отражено в названии. Процесс основан на способности нуклеиновых кислот адсорбироваться на поверхности стекла. Процедура не сложная, но требует много ручного труда. Автоматизировать процесс неудобно и дорого.

Предлагаемый способ экстракции нуклеиновых кислот с использованием мультикапилярного (МК) наконечника также основан на способности нуклеиновых кислот адсорбироваться на поверхности стекла. МК наконечник состоит из стеклянной МК трубки, закрепленной в стандартном полипропиленовом наконечнике для пипеток. Прокачка образца и буферов через МК трубку осуществляется с помощью ручной или автоматической пипетки. Процесс предельно прост и одинаково удобен как для ручного, так и автоматического исполнения.

Спин-колонки имеют два основных недостатка: необходимость использования центрифуги и неудобство для автоматизации.

Целью работы является организация производства МК наконечников для экстракции нуклеиновых кислот, лишенных указанных недостатков и максимально привлекательных для потребителей.
МК наконечники значительно упрощают и ускоряют процесс извлечения нуклеиновых кислот. Процесс максимально прост и одинаково удобен как для ручного, так и автоматического исполнения. Центрифуги или другое специальное оборудование не требуются.

Работа состоит из следующих основных этапов:
1. Оценка объема рынка и идентификация ключевых компаний;
2. Получение финансирования для опытной проверки проекта;
3. Изготовление образцов МК трубок с подходящими поверхностными и гидродинамическими характеристиками;
4. Ручное изготовление опытных образцов МК наконечников;
5. Тестирование опытных образцов МК наконечников путем экстракции ДНК из биологических образцов;
6. Патентование продукта;
7. Установление стратегических партнерских отношений с одной из ключевых компаний отрасли;
8. Получение финансирования для производства и продажи продукта;
9. Изготовление МК трубок с оптимальными поверхностными и гидродинамическими характеристиками;
10. Конструирование и изготовление установки для машинного производства МК наконечников;
11. Изготовление и тестирование первых серийных партий МК наконечников;
12. Организация контроля качества серийного продукта;
13. Выход на рынок с продуктом первого поколения.

Все части НИОКР являются логическими этапами в организации производства МК наконечников. Проект исключительно актуален. Как было отмечено ранее, по данным на 2003г, ни одна научно-исследовательская тема не привлекает столько внимания, сколько проблема выделения нуклеиновых кислот из биологических источников.

В мире ежедневно проводится несколько сот тысяч операций по экстракции нуклеиновых кислот. Количество выделяемого вещества из каждого образца составляет порядка 10-20 микрограмм (мкг). В принципе, спин-колонки можно отмывать и использовать повторно. Однако, из-за абсолютного требования к идентичности и исключения возможности случайного попадания нуклеиновой кислоты из одного образца в другой, подавляющее большинство экстракций проводится с использованием одноразовых спин-колонок. Процедура выделения нуклеиновых кислот с использованием спин-колонок не сложная, но трудоемкая и не удобная для автоматизации.

Огромное количество экстракций, которые специализированные лаборатории выполняют ежедневно, остро ставит вопрос автоматизации и унификации процесса извлечения нуклеиновых кислот. МК наконечники позволяют автоматизировать процесс извлечения нуклеиновых кислот, используя стандартные автоматические пипетки и роботы, без дополнительных технических, финансовых или психологических барьеров.

МК наконечник состоит из стандартного полипропиленового наконечника для пипеток объемом 1мл и мультикапиллярного МК стержня длиной 10мм, пронизанного параллельными каналами, вплавленного в нижнюю часть наконечника. Спин-колонка состоит из полипропиленовой трубки около 25мм длины с двумя решетками на нижнем конце для удержания слоя стекловолокна между ними диаметром примерно 6мм и толщиной примерно 1мм.

Стекловолокно в спин-колонке крайне неднородно по размеру и плотности упаковки, что является причиной недостаточно высокой скорости массообмена и посредственной воспроизводимости спин-колонок. Поскольку гигантские молекулы нуклеиновых кислот сопоставимы по размеру с тонкими волокнами, значительная часть нуклеиновых кислот механически повреждается и рвется в ходе экстракции.

МК наконечники имеют практически идентичные каналы и исключительно однородные стенки. Это обеспечивает высокую скорость массобмена, быстроту и воспроизводимость процесса извлечения нуклеиновых кислот.

Спин-колонки требуют 15 минут ручного труда, который трудно автоматизировать:
1. Спин-колонку помещают в пробирку, наливают образец на слой стекловолокна, пробирку помещают в центрифигугу и вращают, пока вся жидкость не пройдет через стекловолокно. При этом нуклеиновые кислоты и некоторые полярные примеси адсорбируются на поверхности стекла.
2. Спин-колонку достают из центрифуги, пробирку опорожняют, спин-колонку помещают в пробирку, наливают на слой стекловаты буфер, который растворяет примеси но не растворяет нуклеиновые кислоты, пробирку помещают в центрифигугу и вращают. Значительная часть примесей смывается.
3. Повторяют п.2 с использованием другого буфера.
4. Спин-колонку достают из центрифуги, помещают в стерильную пробирку, наливают на слой стекловолокна буфер, который растворяет нуклеиновые кислоты, пробирку помещают в центрифугу и вращают. Нуклеиновые кислоты смываются с поверхности стекловолокна.
5. Если требуется увеличить выход, повторяют п.4.

Для МК наконечников достаточно 2-минутной процедуры, которую легко автоматизировать:
1. Образец втягивают и выталкивают из МК наконечника, используя ручную или автоматическую пипетку. Нуклеиновые кислоты и некоторые полярные примеси адсорбируются на поверхности стекла.
2. В МК наконечник втягивают и выталкивают буфер, который растворяет примеси но не растворяет нуклеиновые кислоты. Значительная часть примесей смывается.
3. Повторяют п.2 с использованием другого буфера.
4. В МК наконечник втягивают и выталкивают буфер, который растворяет нуклеиновые кислоты.
5. Если требуется увеличить выход, повторяют п.4.

Сравнивая гель-электрофорез образцов ДНК, выделенных из печени мыши с использованием спин-колонок и МК наконечников видим, что по сравнению со спин-колонками МК наконечники демонстрируют лучшую воспроизводимость. Пятна менее размыты и растянуты, что свидетельствует о значительно меньшем повреждении и измельчении молекул ДНК.

 

1. Срок реализации - 3 год(а)/лет
2. Срок окупаемости - 3 год(а)/лет
3. Общая прибыль - 360 000 000 Руб

Мировой рынок извлечения и анализа ДНК превышает миллиард долларов в год. Лишь готовых к применению наборов для экстракции ДНК продаются на сумму более 250 миллионов долларов. Рынок РНК и синтетических нуклеиновых кислот сопоставим с объемом рынка ДНК.

Список потенциальных потребителей МК наконечников состоит из небольшого количества крупных межнациональных компаний и огромного количества мелких компаний по всему миру. Заявители планируют ограничиться сбытом продукта нескольким мировым лидерам, предоставив им право перепродажи другим потребителям. В число таких компаний входят Amersham, Bio-Rad, Eppendorf и Sigma-Aldrich.

ООО НПП "Наноструктурная Технология Стекла"