medalphabetМедицинский алфавитMedical alphabet2078-56312949-2807ООО «Альфмед»10.33667/2078-5631-2024-20-65-69medalphabet-3923Research ArticleСтатьиПрименение метода спектроскопии комбинационного рассеяния света с использованием оригинального оптического сенсора для оценки лабораторной эффективности антиагрегантных препаратовApplication of Raman spectroscopy using an original optical sensor to assess the laboratory efficacy of antiplatelet drugshttps://orcid.org/0000-0003-4052-1604МоисееваЕ. М.MoiseevaE. M.

Моисеева Екатерина Михайловна - врач клинический фармаколог, м.н.с. Центра клинических исследований.

Калининград

Moiseeva Ekaterina M. - clinical pharmacologist, junior researcher at Clinical Research Center.

Kaliningrad

emoiseeva@kantiana.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2592-6857РойтманА. П.RoytmanA. P.

Ройтман Александр Польевич - д.м.н., профессор кафедры клинической лабораторной диагностики с курсом лабораторной иммунологии.

Москва

Roitman Alexander P. - DM Sci (habil.), professor at Dept of Clinical Laboratory Diagnostics with a course in Laboratory Immunology.

Moscow

a-roitman@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2503-9580РафальскийВ. В.RafalskiyV. V.

Рафальский Владимир Витальевич - д.м.н., директор Центра клинических исследований.

Калининград

Rafalskiy Vladimir V. - DM Sci (habil.), director of the Center for Clinical Research.

Kaliningrad

v.rafalskiy@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9766-1408ЗюбинА. Ю.ZyubinA. Y.

Зюбин Андрей Юрьевич - к.ф-т.н., с.н.с. НОЦ «Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника».

Калининград

Zyubin Andrey Yu. - PhD, senior researcher REC “Fundamental and applied photonics. Nanophotonics”.

Kaliningrad

azubin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5026-7510СамусевИ. Г.SamusevI. G.

Самусев Илья Геннадьевич - к.ф-т.н., директор НОЦ «Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника».

Калининград

Samusev Ilya G. - PhD, director of the Research Center “Fundamental and Applied Photonics. Nanophotonics”.

Kaliningrad

ISamusev@kantiana.ruhttps://orcid.org/0009-0000-1864-2448ФилимонкинаЮ. А.FilimonkinaIu. A.

Филимонкина Юлия Александровна - ассистент кафедры терапии Института медицины и наук о жизни (МЕДБИО).

Калининград

Filimonkina Iuliia A. - assistant at Dept of Therapy, Institute of Medicine and Life Sciences (MEDBIO).

Kaliningrad

j.filimonkina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5070-5955МихайловаЛ. В.MikhailovaL. V.

Михайлова Лариса Викторовна, к.м.н., доцент, зав. кафедрой терапии ОНК «Институт медицины и наук о жизни (МЕДБИО)».

Калининград

Mikhailova Larisa V. - PhD Med, assistant professor and head of Dept of Therapy of Institute of Medicine and Life Sciences.

Kaliningrad

mihalysa@mail.ruФГАОУ ВО «Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта»РоссияImmanuel Kant Baltic Federal UniversityRussian FederationФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава РоссииРоссияRussian Medical Academy of Continuing Professional EducationRussian Federation202402112024020Серия «Современная лаборатория» (2)6569Copyright © Моисеева Е.М., Ройтман А.П., Рафальский В.В., Зюбин А.Ю., Самусев И.Г., Филимонкина Ю.А., Михайлова Л.В., 20242024Моисеева Е.М., Ройтман А.П., Рафальский В.В., Зюбин А.Ю., Самусев И.Г., Филимонкина Ю.А., Михайлова Л.В.Moiseeva E.M., Roytman A.P., Rafalskiy V.V., Zyubin A.Y., Samusev I.G., Filimonkina I.A., Mikhailova L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.med-alphabet.com/jour/article/view/3923

В современной клинической практике основным методом контроля за лабораторной эффективностью антиагрегантных препаратов является агрегометрия, однако данный метод не лишен ограничений. В связи с чем существует объективная потребность в разработке альтернативных методов. Одним из перспективных направлений является метод спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС).

Цель исследования

Цель исследования: разработка метода выявления высокой остаточной реактивности тромбоцитов (ОРТ) у пациентов с ССЗ, получающих ацетилсалициловую кислоту (АСК) или клопидогрел методом спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния света (ГКРС) с использованием оригинального оптического биосенсора.

Материалы и методы исследования. Богатая тромбоцитами плазма пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ) была исследована методом ГКРС с использованием оригинального оптического биосенсора. Агрегационную активность тромбоцитов исследовали при помощи агрегометра Siemens PFA-200 с тремя видами картриджей – Collagen/EPI, Collagen/ADP, P2Y. Линейный дискриминантный анализ Фишера был проведен с использованием пакета Statistica 13.0.

Результаты исследования

Результаты исследования. Анализ ГКРС-спектров с использованием разных значений частотных сдвигов (970 см-1 или 1590 см-1), позволяет оценивать лабораторную неэффективность раздельно для АСК и клопидогрела. Так, количество пациентов с высокой остаточной реактивностью тромбоцитов (ОРТ) при использовании АСК составило 41,7 % ± 6,3 %, а при терапии клопидогрелом – 36,7 % ± 6,2 %, аналогичные значение при использовании агрегометрии составили 43,5 % ± 10,3 % и 30,4 % ± 9,6 %.

Заключение

Заключение. Применение метода ГКРС-спектроскопии с использованием оригинального оптического биосенсора позволяет выделять в популяции пациентов с ССЗ, получающих терапию антиагрегантами, пациентов с высокой ОРТ.

The main method for monitoring the laboratory effectiveness of antiplatelet drugs in modern clinical practice is aggregometry, but this method is not without limitations. In this connection, there is an objective need to develop alternative methods. One of the promising areas is the method of Raman spectroscopy (RS).

Objective

Objective: development of a method to detect high residual platelet reactivity (RPR) in patients with CVD receiving acetylsalicylic acid (ASA) or clopidogrel by giant Raman spectroscopy (GRS) using an original optical biosensor.

Material sand Methods

Material sand Methods. Platelet-rich plasma of patients with cardiovascular diseases (CVD) was investigated by Raman spectroscopy using an original optical biosensor. Platelet aggregation activity was investigated using a Siemens PFA-200 aggregometer with three types of cartridges – Collagen/EPI, Collagen/ADP, and P2Y. Fisher’s linear discriminant analysis was performed using Statistica 13.0 package.

Results

Results. Raman spectra analysis using different values of frequency shifts (970 cm-1 or 1590 cm-1), allows to evaluate laboratory ineffectiveness separately for ASA and clopidogrel. Thus, the number of patients with high residual platelet reactivity (RPR) was 41.7 % ± 6.3 % with ASA and 36.7 % ± 6.2 % with clopidogrel therapy; similar values using aggregometry were 43.5 % ± 10.3 % and 30.4 % ± 9.6 %.

Conclusion

Conclusion. Application of the method of Raman spectroscopy using the original optical biosensor allows to distinguish patients with high RPR in the population of patients with CVD receiving antiaggregant therapy.

антиагрегантыбиомаркерыКРС-спектроскопиябиосенсорацетилсалициловая кислотаклопидогрелагрегометрияantiaggregantsbiomarkersRaman spectroscopybiosensoracetylsalicylic acidclopidogrelaggregometryданное исследование поддержано из средств программы стратегического лидерства «Приоритет 2030» БФУ им. И. КантаThis research was supported by the strategic leadership program “Priority 2030” of the Immanuel Kant Baltic Federal UniversityReferencesTimmis A., Vardas P., Townsend N., Torbica A., Katus H., De Smedt D., et al. European Society of Cardiology: cardiovascular disease statistics 2021. Eur Heart J. 2022;43(8):716–99. doi: 10.1093/eurheartj/ehab892. PMID: 35016208Timmis A., Vardas P., Townsend N., Torbica A., Katus H., De Smedt D., et al. European Society of Cardiology: cardiovascular disease statistics 2021. Eur Heart J. 2022;43(8):716–99. doi: 10.1093/eurheartj/ehab892. PMID: 35016208Безверхов А., Ищенко О. Динамика смертности от сердечно-сосудистых заболеваний за период 2015–2019 гг. doi: 10.24412/3453-9875-2021-54-2-35-38Bezverkhov A., Ishchenko O. Dynamics of mortality from cardiovascular diseases for the period 2015–2019. Norwegian Journal of Development of the International Science. 2021(54–2):35–8. (In Russ.). doi: 10.24412/3453-9875-2021-54-2-35-38Бойцов С., Погосова Н., Аншелес А., Бадтиева В., Балахонова Т., Барбараш О., и др. Кардиоваскулярная профилактика 2022. Российские национальные рекомендации. Российский кардиологический журнал. 2023;28(5):119–249. doi: 10.15829/1560-4071-2023-5452Boytsov S., Pogosova N., Ansheles A., Badtieva V., Balakhonova T., Barbarash O., et al. Cardiovascular prevention 2022. Russian national recommendations. Russian journal of cardiology. 2023;28(5):119–249. (In Russ.). doi: 10.15829/1560-4071-2023-5452Гончаров, М.Д., Гринштейн Ю. И., Савченко А. А. Особенности продукции активных форм кислорода тромбоцитами и нейтрофилами в формировании недостаточного ответа на ацетилсалициловую кислоту у пациентов с ишемической болезнью сердца после операции коронарного шунтирования. Трансляционная медицина 9.1 (2022): 12–28. doi: 10.18705/2311-449-2022-9-1-12-28Goncharov, M.D., Grinshtein Yu.I., Savchenko A. A. Features of the production of reactive oxygen species by platelets and neutrophils in the formation of an insufficient response to acetylsalicylic acid in patients with coronary heart disease after coronary artery bypass grafting. Translational Medicine 9.1 (2022): 12–28. (In Russ.). doi: 10.18705/2311-449-2022-9-1-12-28Кантемирова Б. И., Орлова Е. А., Полунина О. С., Чернышева Е. Н., Абдуллаев М. А., Сычев Д. А. Фармакогенетические основы индивидуальной чувствительности и персонализированного назначения антиагрегантной терапии в различных этнических группах. Фармация и фармакология. 2020; 8 (6): 392–404. (In Russ.). doi: 10.19163/2307-9266-2020-8-6-392-404Kantemirova B. I., Orlova E. A., Polunina O. S., Chernysheva E. N., Abdullaev M. A., Sychev D. A. Pharmacogenetic bases of individual sensitivity and personalized prescription of antiplatelet therapy in different ethnic groups. Pharmacy and pharmacology. 2020;8(6):392–404. doi: 10.19163/2307-9266-2020-8-6-392-404Сидоров А. Антитромботический эффект препаратов ацетилсалициловой кислоты в разных лекарственных формах: есть ли разница? Российский кардиологический журнал. 2021(10):127–42. doi: 10.15829/1560-4071-2021-4734Sidorov A. Antithrombotic effect of acetylsalicylic acid preparations in different dosage forms: is there a difference? Russian Journal of Cardiology. 2021 (10): 127–42. (In Russ.). doi: 10.15829/1560-4071-2021-4734Hochholzer, W. Whole blood aggregometry for evaluation of the antiplatelet effects of clopidogrel / W. Hochholzer, D. Trenk, D. Frundi et al. // Thrombosis research.– 2007.– Т. 119.– № . 3.– С. 285–291. doi: 10.1016/j.thromres.2006.02.007Hochholzer, W. Whole blood aggregometry for evaluation of the antiplatelet effects of clopidogrel / W. Hochholzer, D. Trenk, D. Frundi et al. // Thrombosis research.– 2007.– Т. 119.– № . 3.– С. 285–291. doi: 10.1016/j.thromres.2006.02.007Хабирова А., Литвинов Р. Вклад сократительной способности тромбоцитов в лабораторные показатели, характеризующие функцию тромбоцитов. Клиническая лабораторная диагностика. 2023;68(9). doi: 10.51620/0869-2084-2023-68-9–447-454-544-552Khabirova A., Litvinov R. Contribution of platelet contractility to laboratory parameters characterizing platelet function. Clinical laboratory diagnostics. 2023; 68 (9). (In Russ.). doi: 10.51620/0869-2084-2023-68-9–447-454-544-552Салухов В., Гуляев Н., Чепель А., Земляной А., Дорохина Е. Профилактика осложнений ИБС при вариабильном тромбоцитарном ответе. Вестник Национального медико-хирургического Центра им НИ Пирогова. 2020; 15 (4): 82–90. (In Russ.). doi:10.25881/BPNMSC.2020.20.88.016Salukhov V., Gulyaev N., Chepel A., Zemlyanoy A., Dorokhina E. Prevention of coronary heart disease complications with variable platelet response. Bulletin of the Pirogov National Medical and Surgical Center. 2020;15(4):82–90. doi:10.25881/BPNMSC.2020.20.88.016Матвеева К. И., Кундалевич А. А., Капитунова А. И., Зозуля А. С., Сухих С. А., Цибульникова А. В., Самусев И. Г., Спектроскопия комбинационного рассеяния света в исследованиях процессов инактивации бактериальных микроорганизмов. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 23 (4), 676–684. (In Russ.). doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-4-676-684Matveeva K. I., Kundalevich A. A., Kapitunova A. I., Zozulya A. S., Sukhikh S. A., Tsibulnikova A. V., Samusev I. G., Raman spectroscopy in studies of bacterial microorganisms inactivation processes. Scientific and Technical Bulletin of Information Technologies, Mechanics and Optics, 23(4), 676–684. doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-4-676-684Schlucker S. Surface-Enhanced raman spectroscopy: Concepts and chemical applications. Angewandte Chemie International Edition, 53(19), 4756–4795. doi: 10.1002/anie.201205748Schlucker S. Surface-Enhanced raman spectroscopy: Concepts and chemical applications. Angewandte Chemie International Edition, 53(19), 4756–4795. doi: 10.1002/anie.201205748Павлов В. Н., Гильманова Р. Ф., Королев В. В., Урманцев, М. Ф. Дифференциальная диагностика мышечно-инвазивного и мышечно-неинвазивного рака мочевого пузыря с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света (РАМАН-спектроскопии). Злокачественные опухоли, 10(3S 1), 91–91.Pavlov V. N., Gil’manova R.F., Korolev V. V., Urmancev M. F. Differential diagnostics of muscle-invasive and muscle-noninvasive bladder cancer using Raman spectroscopy (RAMAN spectroscopy). Malignant tumors, 10(3S 1), 91–91. (In Russ.).Conroy R. M., Pyörälä K., Fitzgerald A. E., Sans S., Menotti A., De Backer G., Graham I. M. (2003). Estimation of ten-year risk of fatal cardiovascular disease in Europe: the SCORE project. European heart journal, 24(11), 987-1003. doi: 10.1016/s0195–668x(03)00114–3Conroy R. M., Pyörälä K., Fitzgerald A. E., Sans S., Menotti A., De Backer G., Graham I. M. (2003). Estimation of ten-year risk of fatal cardiovascular disease in Europe: the SCORE project. European heart journal, 24(11), 987-1003. doi: 10.1016/s0195–668x(03)00114–3Zyubin A., Rafalskiy V., Lopatin M., Demishkevich E., Moiseeva E., Matveeva K., Bryukhanov V. (2022). Spectral homogeneity of human platelets investigated by SERS. Plos one, 17(5), e0265247. doi: 10.1371/journal.pone.0265247Zyubin A., Rafalskiy V., Lopatin M., Demishkevich E., Moiseeva E., Matveeva K., Bryukhanov V. (2022). Spectral homogeneity of human platelets investigated by SERS. Plos one, 17(5), e0265247. doi: 10.1371/journal.pone.0265247Зюбин А. Ю., Рафальский В. В., Моисеева Е. М. [и др.] Патент № 2788479 C 1 Российская Федерация, МПК G01N 21/41, B 82B 1/00. Планарный наноструктурированный сенсор на основе поверхностного плазмонного резонанса для усиления комбинационного рассеяния света тромбоцитов человека и способ его получения: № 2022108969: заявл. 04.04.2022: опубл. 19.01.2023; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта».– EDN PUBVLJ. 19.01.2023.Zyubin A. Yu., Rafal’skiy V.V., Moiseeva E. M. [et al.] Patent No. 2788479 C 1 Russian Federation, IPC G01N 21/41, B 82B 1/00. Planar nanostructured sensor based on surface plasmon resonance for enhancing Raman scattering of human platelets and a method for producing it: No. 2022108969: declared 04.04.2022: published 19.01.2023; applicant Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education “Immanuel Kant Baltic Federal University”.– EDN PUBVLJ. 19.01.2023. (In Russ.).Моисеева Е., Рафальский В., Соколов А., Зюбин А., Бычкова Я., Самусев И. Использование спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния для поиска фармакодинамических предикторов ответа на антиагрегантную терапию. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2023;38(3):185–93. doi: 10.29001/2073-8552-2022-538Moiseeva E., Rafal’skiy V., Sokolov A., Zyubin A., Bychkova Ya., Samusev I. Use of giant Raman spectroscopy to search for pharmacodynamic predictors of response to antiplatelet therapy. Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2023;38(3):185–93. (In Russ.). doi: 10.29001/2073-8552-2022-538Пантелеев М. А., Атауллаханов, Ф.И. (2008). Свертывание крови: биохимические основы. Клиническая онкогематология. Фундаментальные исследования и клиническая практика, 1(1), 50–62.Panteleev M. A., Ataullakhanov, F.I. (2008). Blood coagulation: biochemical basis. Clinical oncohematology. Fundamental research and clinical practice, 1(1), 50–62. (In Russ.).Андрюков Б. Г., Ляпун И., Бынина М., Матосова Е. Упрощённые форматы современных биосенсоров: 60 лет использования иммунохроматографических тест-систем в лабораторной диагностике. Клиническая лабораторная диагностика. 2020;65(10):611–8. doi: 10.18821/0869-2084-2020-65-10-611-618Andryukov B. G., Lyapun I., Bynina M., Matosova E. Simplified formats of modern biosensors: 60 years of using immunochromatographic test systems in laboratory diagnostics. Clinical laboratory diagnostics. 2020;65(10):611–8. (In Russ.). doi: 10.18821/0869-2084-2020-65-10-611-618Мирзаев К. Б., Андреев Д. А., Сычев Д. А. Оценка агрегации тромбоцитов в клинической практике. Рациональная фармакотерапия в кардиологии. 2015;11(1):85–91. doi:10.20996/1819-6446-2015-11-1-85-91Mirzaev K. B., Andreev D. A., Sychev D. A. Evaluation of platelet aggregation in clinical practice. Rational pharmacotherapy in cardiology. 2015;11(1):85–91. (In Russ.). doi:10.20996/1819-6446-2015-11-1-85-91Chen Q., Wu W., Wang K., Han Z., Yang C. Methods for detecting of cardiac troponin I biomarkers for myocardial infarction using biosensors: a narrative review of recent research. J Thorac Dis. 2023;15(9):5112–21. doi: 10.21037/jtd-23–1263Chen Q., Wu W., Wang K., Han Z., Yang C. Methods for detecting of cardiac troponin I biomarkers for myocardial infarction using biosensors: a narrative review of recent research. J Thorac Dis. 2023;15(9):5112–21. doi: 10.21037/jtd-23–1263

The authors declare that there are no conflicts of interest present.