2024-2026

BR24992881

Разработка клеточных, геномных и протеомных технологий для диагностики социально-значимых заболеваний в Республике Казахстан

Цель программы

Разработать клеточные, геномные и протеомные технологии для диагностики социально-значимых заболеваний в Республике Казахстан

Актуальность

В Республике Казахстан особое внимание со стороны государства уделяется разработке высокочувствительных и точных методов диагностики различных заболеваний. Министерством здравоохранения Республики Казахстан утвержден перечень социально-значимых заболеваний, включающий орфанные заболевания, злокачественные новообразования, диабет, ряд сердечно-сосудистых и инфекционных заболеваний, болезни нервной системы и другие заболевания (Приказ Министра здравоохранения Республики Казахстан от 23 сентября 2020 года № ҚР ДСМ-108/2020). В рамках данной научно-технической программы запланировано разработать методы и технологии для эффективной диагностики ряда социально-значимых заболеваний, используя современные клеточные, геномные, протеомные технологии и инструментальные методы, такие как секвенирование нового поколения (NGS), масс-спектрометрию, цифровую ПЦР, ПЦР в реальном времени, технологию CRISPR/Cas, ДНК-баркодирование и другие. В рамках Программы планируется разработать методы ранней диагностики орфанных заболеваний, включая фенилкетонурию и болезнь Гоше, диагностики синдрома Альпорта, MODY диабета, ишемического инсульта, колоректального рака, а также технологии и тест-системы для детекции ряда инфекционных заболеваний, вызываемых возбудителями как бактериального (Borrelia burgdorferi, Borrelia miyamatoi, Acinetobacter baumannii), так и вирусного происхождения (рота- и аденовирусы). Для последующего обеспечения производства отечественных тест-систем предлагается разработать технологию получения термостабильных РНК и ДНК зависимых полимераз, используемых в ПЦР тест-системах, а также высокоточную ДНК-технологию аутентификации фитопрепаратов. Эти разработки не только улучшат качество медицинского обслуживания в Казахстане, но и повысят его конкурентоспособность на международном уровне, способствуя широкому применению современных диагностических технологий в клинической практике и лабораторной диагностике, а также улучшит качество жизни пациентов.

Таким образом, для достижения прогресса в этом актуальном направлении была сформулирована главная цель нашего исследования и определены ожидаемые результаты.

Ожидаемые результаты

В результате реализации программы будут выполнены следующие мероприятия

01 Метод таргетного секвенирования гена фенилаланингидроксилазы будет разработан для диагностики фенилкетонурии
02 Будет получен новый метод определения протеомных биомаркеров инсульта с использованием масс-спектрометрии
03 Создание иммунохроматографической тест-системы позволит определить иммунный статус при острых респираторных инфекциях
04 Метод диагностики болезни Гоше на основе масс-спектрометрии будет внедрен для повышения точности и скорости идентификации заболевания
05 Будет создан метод диагностики диабета MODY у детей, основанный на секвенировании нового поколения
06 Технология диагностики синдрома Альпорта будет разработана с применением секвенирования нового поколения
07 Разработка метода диагностики антибиотикорезистентности Acinetobacter baumannii внутрибольничных инфекций на основе технологии CRISPR/Cas.
08 Новый подход к определению мутаций в генах KRAS/BRAF будет разработан для эффективной диагностики метастатического колоректального рака
09 Будут получены термостабильные РНК- и ДНК-зависимые полимеразы, предназначенные для молекулярно-генетической детекции возбудителей урогенитальных инфекций
10 Разработка тест-системы на основе ПЦР в реальном времени обеспечит выявление возбудителей Лайм-боррелиоза (Borrelia burgdorferi sensu lato) и клещевой возвратной лихорадки (Borrelia miyamotoi)
11 Будут внедрены технологии ДНК-баркодинга и высокопроизводительного секвенирования для аутентификации фитопрепаратов, применяемых в педиатрической практике
12 Опубликованы не менее 9 (девяти) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях, входящих в 1 (первый), 2 (второй) и (или) 3 (третий) квартиль по импакт-фактору в базе данных Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе данных Scopus не менее 50 (пятидесяти), не менее 10 (десяти) статей в журналах, рекомендованных КОКСНВО, и не менее 1 (одной) монографии, рекомендованной ученым советом и (или) научно-техническим советом организации заявителя. Зарегистрированы не менее 5 (пяти) объектов интеллектуальной собственности (патентов или авторских свидетельств в области информационных технологий) в Национальном институте интеллектуальной собственности Республики Казахстан

Информация об исполнителях

ТОО «Национальный центр биотехнологии»
Филиал ТОО «Национальный центр биотехнологии» в г. Алматы.

Руководитель проекта

h-Index - 11

ТАРЛЫКОВ ПАВЕЛ ВИКТОРОВИЧ

доктор Ph.D., ассоциированный профессор

Специалист в области геномики, протеомики и масс-спектрометрии, автор более 100 научных трудов, индекс Хирша – 11 (Scopus). Проходил обучение в магистратуре по программе «Болашак» (США, Montana State University, 2007-2009). Стипендиат Всемирной Федерации ученых (Швейцария, 2010). Проходил стажировки во Франции (Institute Gustave-Roussy, 2011-2012), России («Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова», 2012).

Ответственные исполнители

Шевцов Александр Борисович

кандидат биологических наук, ассоциированный профессор

заведующий лабораторией прикладной генетики НЦБ

h-Index - 11

Жолдыбаева Елена Витальевна

кандидат биологических наук, ассоциированный профессор

заведующая национальной научной лабораторией биотехнологии коллективного пользования НЦБ

h-Index - 11

Кулмамбетова Гульмира Нигметжановна

PhD по специальности “Биология”, ассоциированный профессор

ведущий научный сотрудник научной лабораторией биотехнологии коллективного пользования НЦБ

h-Index - 3

Кулыясов Арман Табылович

кандидат химических наук

главный научный сотрудник лаборатории протеомики и масс-спектрометрии НЦБ

h-Index - 10

Мукантаев Канатбек Найзабекович

доктор биологических наук, доцент

заведующий лабораторией иммунохимии и иммунобиотехнологии НЦБ

h-Index - 5

Абельденов Сайлау Касенович

PhD

заведующий лабораторией молекулярной биотехнологии НЦБ

h-Index - 4

Остапчук Екатерина Олеговна

PhD, ассоциированный профессор

заведующая лабораторией иммунологии и иммунобиотехнологии филиала НЦБ в г. Алматы

h-Index - 10

Хасенов Бекболат Бауржанович

кандидат химических наук, профессор по специальности "Биологические науки"

заведующий лабораторией генетики и биохимии микроорганизмов НЦБ

h-Index - 9

Хапилина Оксана Николаевна

кандидат биологических наук

Заведующая лабораторией геномики растений и биоинформатики

h-Index - 5

Публикации

  1. Kulyyassov A., Makhsatova S., Kurmanbay A. Protein Identification Improvement in Complex Samples Using Higher Frequency MS Acquisition and PEAKS Software // Applied Sciences. ‒ 2025. ‒ Vol.15, №2. ‒ P.666 Q1. DOI: 10.3390/app15020666
  2. Turzhanova A., Kubentayev S., Magzumova S., Sarkytbayeva A., Khapilina O. The impact of local environmental differences on the phenotypic plasticity and genetic variation of Kazakhstani populations of Paeonia anomala // Frontiers in Ecology and Evolution. ‒ 2025. ‒ Vol.13. DOI: 10.3389/fevo.2025.1608776
  3. Kalendar R. Comprehensive web-based platform for advanced PCR design, genotyping, synthetic biology, molecular diagnostics, and sequence analysis // Molecular Therapy Nucleic Acids. ‒ 2025. ‒ Vol.36, №4. DOI: 10.1016/j.omtn.2025.102716
  4. Konarbayeva A., Atavliyeva S., Auganova D., Tarlykov P. Genotype–phenotype correlations and mutation spectrum of GBA1 in Gaucher disease across Asian populations: a systematic review // Human Genomics. ‒ 2026. DOI: 10.1186/s40246-026-00975-2
  5. Toleuzhanova A., Zholdybayeva E., Eslamgalieva E., Svyatova G., Akhmetollayeva A. A 6-year-old Kazakh Girl Presenting with Hyperglycemia Due to Maturity-Onset Diabetes of the Young (MODY) Associated with Mutation in the HNF1A Gene // American Journal of Case Reports. ‒ 2026. DOI: 10.12659/AJCR.951678
  6. Basharova D., Bekbayeva A., Svyatova G., Darmeshova A., Zholdybayeva E. Case Report: A Canonical Splice-Site COL4A5 Variant in Alport Syndrome in a Kazakhstani Family // Current Issues in Molecular Biology. ‒ 2026. ‒ Vol.48, №6. ‒ P.588. DOI: 10.3390/cimb48060588
  7. Turzhanova A., Magzumova S., Khapilina O. Assessment of the effectiveness of ITS markers in DNA barcoding of Betula species in the Kazakh Altai // BULLETIN of the L.N. Gumilyov Eurasian National University. BIOSCIENCE Series. ‒ 2025. ‒ Vol.150, №1. ‒ P.7–21. DOI: 10.32523/2616-7034-2025-150-1-7-21
  8. Mukantayev K., Tursunov K., Adish Z., Tarlykov P. Immunochromatographic Analysis: Assessment and Prospects for Application in the Diagnosis of Rotavirus and Adenovirus Infections // Eurasian Journal of Applied Biotechnology. ‒ 2025. ‒ №3. ‒ P.165–174. DOI: 10.11134/btp.3.2025.18
  9. Mussakhmetov A., Akishev Z., Khassenov B. Production of Modified RNA-Dependent DNA Polymerase of Human Immunodeficiency Virus for Use as Reverse Transcriptase // Eurasian Journal of Applied Biotechnology. ‒ 2025. ‒ №3. ‒ P.137–146. DOI: 10.11134/btp.3.2025.15
  10. Дмитровский А., Сыздыков М., Адил А., Бисенбай А., Кулигин А., Оспанбекова Н., Остапчук Е. К вопросу о стандартном определении случая клещевых возвратных лихорадок // Актуальные проблемы теоретической и клинической медицины. ‒ 2025. ‒ №4. ‒ P.137–148. DOI: 10.64854/2790-1289-2025-50-4-10
  11. Башарова Д.А., Святова Г.С., Бекбаева А., Дармешова А., Жолдыбаева Е.В. Генетические особенности у детей с подозрением на синдром Альпорта: результаты полноэкзомного секвенирования // Astana Medical Journal. ‒ 2025. ‒ Vol.125, №6. ‒ P.1–19. DOI: 10.54500/2790-1203-2025-6-125-amj007
  12. Конарбаева А.А., Тарлыков П.В. Современные методы диагностики лизосомных болезней накопления // Eurasian Journal of Applied Biotechnology. ‒ 2026. ‒ №1. ‒ P.3–15. DOI: 10.11134/btp.1.2026.1
  13. Каиржанова А.Д., Камалова Д.К., Ахметова А.Е., Баянова М.Ф., Филипенко М.Л., Шевцов А.Б. Разработка и валидация таргетного метода секвенирования по Сэнгеру для молекулярной диагностики фенилкетонурии // Astana Medical Journal. ‒ 2026. ‒ Vol.126, №2. ‒ P.1–12. DOI: 10.54500/2790-1203-2026-2-126-amj009

Достигнутые результаты

В результате реализации программы выполнены следующие мероприятия

2024

01 Проведен дизайн панели праймеров для амплификации целевых регионов генов PAH, HNF4A, GCK, HNF1A, IPF1/PDX1, HNF1B, NEUROD1, KLF11, CEL, PAX4, INS, BLK, ABCC8, KCNJ11, APPL1, WSF1, COL4A3, COL4A4, COL4A5, COL4A6 и их синтез. Начато формирование коллекции контрольных образцов для отработки условий таргетного секвенирования и выявления мутаций у пациентов с установленным диагнозом фенилкетонурия, MODY диабет и неуточненным подтипом, синдром Альпорта. Проведен анализ и сформирована группа исследования по колоректальному раку согласно критериям.
02 Проведен обзор существующих методик диагностики болезни Гоше на основе масс-спектрометрии и других высокоточных методов. Проведен патентно-информационный поиск по методам пробоподготовки и биомаркерам БСК. Оптимизирован метод иммунодеплеции плазмы крови экспериментальных животных для удаления основных белков.
03 Проведен дизайн и синтез генов гексона аденовируса типа 3 и VP4 антигена ротавируса. Получены экспрессионные генетические конструкций, несущих ген гексона аденовируса типа 3 и ген VP4 антигена ротавируса. Проведен сбор и идентификация ДНК антибиотикорезистентных изолятов A. baumanii. Проведено формирование коллекции ДНК изолятов A. baumanii. Проведён патентный поиск и спроектированы праймеры и флуоресцентные пробы для определения специфичных участков геномной ДНК B. burgdorferi s.l. и B. miyamatoi. Синтезированы и очищены праймеры и флуоресцентные пробы. Проведены проверочные ПЦР с архивными образцами бактерий.
04 Проведен биоинформатический анализ аминокислотных последовательностей обратных транскриптаз и определена оптимальная последовательность фермента. Клонирован ген обратной транскриптазы в составе экспрессионного вектора. Проведен анализ нормативной документации и составлены аннотированные списки лекарственных растений, препаратов на основе растительного сырья и готовых лекарственных форм растительных препаратов, разрешенных к использованию в официальной и народной медицине на территории Республики Казахстан. Определены ареалы распространения лекарственных растений для отбора и формирования коллекции фармакопейных стандартных образцов.

2025

01 Проведена проверка работоспособности праймеров и оптимизированы условия ПЦР реакции для амплификации целевых регионов генов. Собран биоматериал от условно-здоровых людей, а также пациентов с диагнозом фенилкетонурия, MODY диабет, синдром Альпорта, колоректальный рак, болезнь Гоше
02 Проведен скрининг мутаций KRAS/BRAF
03 Применена оптимизированная методика иммунодеплеции плазмы крови у экспериментальных животных.
04 Получен рекомбинантный гексон аденовируса типа 3 и отработаны условия его очистки.
05 Разработан и оптимизирован состав реакционной смеси тест-систем
06 Получен штамм-продуцент и наработана рекомбинантная обратная транскриптаза в клетках E. coli
07 Проведен подбор универсальных праймеров для амплификации генетических маркеров используемых в ДНК-баркодировании растений
08 Проведено определение генетических маркеров устойчивости к антибиотикам

Дополнительная информация

Источник финансирования

Исследования были профинансированы Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан (НТП BR24992881)