Korea V4 Microelectrophoretic tools for bioanalysis  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
127062
Type NN
Principal investigator Guttman, András
Title in Hungarian Korea V4 Mikroelektroforetikus eszközök fejlesztése bioanalitikai alkalmazásokhoz
Title in English Korea V4 Microelectrophoretic tools for bioanalysis
Keywords in Hungarian Kapilláris elektroforézis, Kapilláris elektro-kromatográfia, Tömegspektrometria, Mintaelőkészítés, Bioanalitika
Keywords in English Capillary electrophoresis, Capillary electrochromatography, Mass spectrometry, Sample pretreatment, Bioanalysis
Discipline
Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Instrumental analysis
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Research Centre for Molecular Medicine (University of Debrecen)
Participants Járvás, Gábor
Szigeti, Márton Géza
Starting date 2017-11-01
Closing date 2021-04-30
Funding (in million HUF) 34.380
FTE (full time equivalent) 5.78
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A Korea-Visegrádi Államok konzorciumi projekt célja új mikroelektroforetikus bioanalitikai eszközök és módszerek fejlesztése az egyes részterületek kiemelkedő szereplőinek együttműködésében. A tervezett munka lefedi egy teljes bioanalitikai fejlesztési ciklus minden lépését, beleértve a mintaelőkészítést, az elválasztási mechanizmusok feltérképezését, és a jelenleginél érzékenyebb detektálási eljárások fejlesztését. Ez egyes részlépések integrálásával egy minden eddigieknél érzékenyebb és nagyobb felbontású nagy áteresztő képességű bioanalitikai protokoll kerül kidolgozásra.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A kémiai és biológia kutatások legújabb eredményeinek köszönhetően a rendkívül összetett biológia minták elemzése rendkívüli módon fejlődik. A kapilláris elektroforézis (CE) illetve ennek kapcsolt technikái a legfontosabb bionalaitikai módszerek közé tartoznak, beleértve a peptidek, fehérjék, DNS és / vagy összetett szénhidrátok vizsgálatát. A kapilláris elektroforézis központi szerepét jól szemlélteti a többcsatornás CE berendezések szerepe a Humán Genom Projektben. A tervezett kutatás alapvető feladat a CE érzékenységének fejlesztése és alkalmazhatóságának bővítése.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A Korea-Visegrádi Államok konzorcium minden résztvevő kutatócsoportja a saját szakterületének nemzetközileg elismert szakértője: Prof Chung-nak kiemelkedő szerepe van a folyadékfázisú mikroextrakciós eljárások közvetlen kapilláris elektroforézises kapcsolásában, Prof Foret a minta prekoncentráció szakértője, Prof Guttman a CE alapú elválasztástudomány szakértője, Prof Patoprsty a kapilláris elektroforézis – tömegspektrométer kapcsolás úttörője, illetve Prof Bączek a CE mintaelőkészítés szakértője. A szakértők ilyen magas szintű együttműködésnek köszönhetően új, teljesen automatizálható, az eddigieknél sokkal hatékonyabb analitikai módszerek kerülnek kifejlesztése.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A bioanalitika az egyik legfontosabb eleme a modern gyógyszerkutatásnak és hatóanyagfelfedezésnek. A bioanalitika feladata a hatóanyagok, célmolekulák és bomlástermékek kimutatása rendkívül összetett ún. biológiai eredetű mintákban (pl. vér), mely magában foglalja a reprezentatív mintavételt, a mintaelőkészítés, a komponensek elválasztását és detektálást. A biológia minták elválasztásban az egyik leghatékonyabb eljárás a kapilláris elektroforézis. A Korea-Visegrádi Államok projekt célja új, kapilláris elektroforézis elválasztási módszerek fejlesztése, melyek minden eddiginél érzékenyebb és pontosabb mérésket tesznek lehetővé.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The overall aim of this V4-Korea joint project proposal is the development of microelectrophoretic bioanalytical tools for cutting-edge research by bringing together excellent groups with unique specialization. The proposed consortium covers all main aspects of bioanalysis including powerful sample preparation techniques, exploration of separation mechanisms, and high sensitive detection methods, all of which will be integrated to obtain high resolution, high sensitivity, and high throughput microelectrophoretic protocols for bioanalysis.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
With the rapid advances in chemistry and biology, the development of new tools to analyze complex samples becomes a key parameter for the future success. Capillary electrophoresis (CE) and related techniques are becoming important tools especially for separation of biological samples, including peptides, proteins, DNA and/or glycans, as demonstrated by the central role of multiplexed CE in the completion of the Human Genome Project. However, one drawback is the poor sensitivity due to the small detection volume. Improving the sensitivity is thus the most needed and active research area of CE.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Each partner of this project has a world-class reputation in developing excellent techniques to improve the performance of CE; Chung (Korea) in liquid phase microextraction techniques in-line coupled with CE, Foret (Czech) in on-line sample preconcentration and interfaceless CE-MS, Guttman (Hungary) in developing high performance separation capillaries, Patoprsty (Slovakia) in coupling other separation techniques with CE, and Bączek (Poland) in sample pretreatment techniques for CE as well as clinical studies. This project will provide an ideal integration of these superb expertises, in an automatic manner for easy and efficient analytical operations. The resulting outcome from this project will bring together original instrumentation, chemistry, protocols, and applications for the benefit of all participants and the field of bioanalysis.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Bioanalysis is an essential part of drug discovery and development. Bioanalysis is related to the analysis of analytes (drugs, metabolites, biomarkers) in biological samples and it involves several steps from sample collection to sample analysis and data reporting. The first step is sample collection and sample preparation while the most important step is the sample analysis and detection. For separation and detection, capillary electrophoresis is the frequent method of choice in bioanalytical laboratories. This is due to high selectivity and high sensitivity of the capillary electrophoresis technique equipped with laser induced fluorescent detection. In the frame of the proposed Korea-V4 collaboration new bioanalytical separation methods and sample preparation procedures will be developed.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A „Mikroelektroforetikus eszközök fejlesztése bioanalitikai alkalmazásokhoz” című NN127062 azonosító számú projekt egy Dél-Korea és Visegrádi államok közti együttműködés szerves részeként valósult meg, de attól elkülönülve, önálló NKFIH által támogatott kutatási programot képezett. A projekt célja nagy felbontású hidrofil kölcsönhatás elektrokromatográfiás (HICEC) elválasztási módszerek kifejlesztése és különböző célú bioanalitikai alkalmazása volt. A kutatási tervnek megfelelően új, nagy felbontású hidrofil kölcsönhatás elektrokromatográfiás (HICEC) módszerek és mintaelőkészítési eljárások kerültek kifejlesztésre. A projekt megvalósítása során megtörtént a HICEC technológia integrálása offline és online módon egyaránt nagyfelbontású kapilláris elektroforézis elválasztások folyamatába. Az elvégzett munka során három, különböző típusú HICEC eljárást dolgoztunk ki és vizsgáltunk meg: A) polimer pszeudo állófázis (HICEC-PSP); B) porózus réteggel bevont kapilláris (HICEC-PLOT), és C) monolit állófázissal kitöltött kapilláris (HICEC-MONO). A projekt megvalósítása során 25 rangos, nemzetközi szakfolyóiratban megjelent lektorált közlemény született.
Results in English
The project entitled as “Microelectrophoretic tools for bioanalysis” with ID: NN127062 was part of a South Korea - Visegrad Countries collaboration, but it further supported in the framework of an individual NKFIH granted research program. The project aimed the development and application of novel high-resolution hydrophilic interaction electrochromatography (HICEC) methods to solve various bioanalytical problems. According to the work plan, the project resulted in the offline / online integration of the developed HICEC methods into the existing capillary electrophoresis workflows. Three types of CEC capillaries have been developed, namely: A) polymeric pseudo stationary phase (HICEC-PSP); B) porous layer open tubular phase (HICEC-PLOT), and C) monolithic stationary phase (HICEC-MONO). The results have been published in high impact international journals.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=127062
Decision
Yes





 

List of publications

  
Akos Szekrenyes, Marton Szigeti, Veronika Dvorakova, Gabor Jarvas, Andras Guttman: Quantitative comparison of the N-glycosylation of therapeutic glycoproteins using the Glycosimilarity Index. A Tutorial, Trends in Analytical Chemistry, 122: 115728, 2020
G. Jarvas, M. Szigeti, M. Campbell, A. Guttman: Expanding the capillary electrophoresis-based glucose unit database of the GUcal app, Glycobiology 30, 362-364, 2020, 2020
C. Filep, A. Guttman: The Effect of Temperature in Sodium Dodecyl Sulfate Capillary Gel Electrophoresis of Protein Therapeutics, Analytical Chemistry 92, 4023-4028, 2020, 2020
B. Meszaros, Z. Kovacs, E. Gebri, H. Jankovics, F. Vonderviszt, A. Kiss, A. Simon, S. Botka, T. Hortobagyi, A. Guttman: N-glycomic analysis of Z(IgA1) partitioned serum and salivary immunoglobulin A by capillary electrophoresis, Curr Mol Med. 2020 Apr 13. doi: 10.2174/1566524020666200413114151, 2020
B. Matyas, J Singer, M. Szarka, D. Lowy, B. Donczo, P. Makleit, V. Failoc‐Rojas, A. Ramirez, P. Martinez, Z. Sandor I. Kincses, A. Guttman: Determination of complex type free, non‐conjugated Oligosaccharide Glucose Unit values in tomato xylem sap for early detection of nutrient deficiency, Electrophoresis, doi: 10.1002/elps.202000254, 2020
B. Fonslow, G. Jarvas, M. Szigeti, A. Guttman: Multilevel characterization of antibody-ligand conjugates by CESI-MS, Curr Mol Med. 2020 Apr 14. doi: 10.2174/1566524020666200415095830, 2020
D. Sarkozy, B. Borza, A. Domokos, E. Varadi, M. Szigeti, A. Meszaros-Matwiejuk, D. Molnar-Gabor, A. Guttman: Ultrafast high-resolution analysis of human milk oligosaccharides by multicapillary gel electrophoresis, Food Chemistry, 341, 128200, 2021, 2021
L. Hajba, A Guttman: Recent Advances in the Analysis Full/Empty Capsid Ratio and Genome Integrity of Adeno-associated Virus (AAV) Gene Delivery Vectors, Curr Mol Med. 2020 Jul 30. doi: 10.2174/1566524020999200730181042, 2020
A. Farkas, B. Meszaros, M. Szarka, M. Szigeti, J. Kappelmayer, M. Szabo, E. Csanky, A Guttman: Modeling of the desialylated human serum N-glycome for molecular diagnostic applications in inflammatory and malignant lung diseases, Curr Mol Med. 2020 Apr 21. doi: 10.2174/1566524020666200422085316, 2020
L. Hajba, A. Guttman: Recent Advances in Capillary Electrochromatography of Proteins and Carbohydrates in the Biopharmaceutical and Biomedical Field, Critical Reviews in Analytical Chemistry, 5, 10, 2020, 2020
Miklós Szabó, László Hajba, Renáta Kun, András Guttman, Eszter Csánky: Proteomic and Glycomic Markers to Differentiate Lung Adenocarcinoma from COPD, Curr. Med. Chem, 27(20): 3302-3313, 2020
B. Borza, L. Hajba, A. Guttman: N-glycan analysis in molecular medicine: innovator and biosimilar protein therapeutics, Curr Mol Med. 20(10): 828-839, 2020
B. Meszaros, Z. Kovacs, E. Gebri, H. Jankovics, F. Vonderviszt, A. Kiss, A. Simon, S. Botka, T. Hortobagyi, A. Guttman: N-glycomic analysis of Z(IgA1) partitioned serum and salivary immunoglobulin A by capillary electrophoresis, Curr Mol Med. 20(10): 781-788, 2020
B. Matyas, J Singer, M. Szarka, D. Lowy, B. Donczo, P. Makleit, V. Failoc‐Rojas, A. Ramirez, P. Martinez, Z. Sandor I. Kincses, A. Guttman: Determination of complex type free, non-conjugated oligosaccharide glucose unit values in tomato xylem sap for early detection of nutrient deficiency, Electrophoresis, 42(3): 200-205, 2021
B. Fonslow, G. Jarvas, M. Szigeti, A. Guttman: Multilevel characterization of antibody-ligand conjugates by CESI-MS, Curr Mol Med. 20(10): 789-797, 2020
L. Hajba, A Guttman: Recent Advances in the Analysis Full/Empty Capsid Ratio and Genome Integrity of Adeno-associated Virus (AAV) Gene Delivery Vectors, Curr Mol Med. 20(10): 806-813, 2020
A. Farkas, B. Meszaros, M. Szarka, M. Szigeti, J. Kappelmayer, M. Szabo, E. Csanky, A Guttman: Modeling of the desialylated human serum N-glycome for molecular diagnostic applications in inflammatory and malignant lung diseases, Curr Mol Med. 20(10): 765-772, 2020
B. Reider, G. Jarvas, J. Krenkova, and A. Guttman: Separation based characterization methods for the N-glycosylation analysis of prostate-specific antigen, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 194: 113797, 2021
C. Filep, A. Guttman: Effect of the Monomer Cross-Linker Ratio on the Separation Selectivity of Monoclonal Antibody Subunits in Sodium Dodecyl Sulfate Capillary Gel Electrophoresis, Analytical Chemistry, 93(7): 3535-3541, 2021
M. Szabo, R. Kun, L. Hajba, R. Koncz, A. Guttman, E. Csanky: The potential role of proteomic and glycomic biomarkers in chronic obstructive pulmonary disease diagnostics, Orvosi Hetilap, 161(4): 123-128, 2020
B. Meszaros, G. Jarvas, A. Farkas, M. Szigeti, Z. Kovacs, R. Kun, M. Szabo, E. Csanky, A. Guttman: Comparative analysis of the human serum N-glycome in lung cancer, COPD and their comorbidity using capillary electrophoresis, Journal of Chromatography B, 1137: 121913, 2020
A. Komaromy, B. Reider, G. Jarvas, A. Guttman: Glycoprotein biomarkers and analysis in chronic obstructive pulmonary disease and lung cancer with special focus on serum immunoglobulin G, Clinica Chimica Acta, 506: 204-213, 2020
B. Hurjak, Z. Kovacs, B. Donczo, E. Katona, G. Haramura, F. Erdelyi, A. Housang Shemirani, F. Sadeghi, L. Muszbek, and A. Guttman: N-glycosylation of blood coagulation factor XIII subunit B and its functional consequence, J Thromb Haemost, 18(6): 1302-1309, 2020
E. Gebri, Z. Kovacs, B. Meszaros, F. Toth, A. Simon, H. Jankovics, F. Vonderviszt, A. Kiss, A. Guttman, T. Hortobagyi: N-Glycosylation Alteration of Serum and Salivary Immunoglobulin A Is a Possible Biomarker in Oral Mucositis, J. Clin. Med. 9(6): 1747, 2020
N. Drouin, M. van Mever, W. Zhang, E. Tobolkina, S. Ferre, A.C. Servais, M.J. Gou, L. Nyssen, M. Fillet, G.S.M. Lageveen-Kammeijer, J. Nouta, A.J. Chetwynd, I. Lynch, J.A. Thorn, J. Meixner, C. Lossner, M. Taverna, S. Liu, N.T. Tran, Y. Francois, A. Lechner, R. Nehm, G.A.D. Banni, R. Nasreddine, C. Colas, H.H. Lindner, K. Faserl, C. Neususs, M. Nelke, S. Lammerer, C. Perrin, C. Bich-Muracciole, C. Barbas, A.L. Gonzalvez, A. Guttman, M. Szigeti, P. Britz-McKibbin, Z. Kroezen, M. Shanmuganathan, P. Nemes, E.P. Portero, T. Hankemeier, S. Codesido, V. Gonzalez-Ruiz, S. Rudaz, R. Ramautar: Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry at Trial by Metabo-Ring: Effective Electrophoretic Mobility for Reproducible and Robust Compound Annotation, Analytical Chemistry 92(20): 14103-14112, 2020
G. Járvás, A. Guttman: Commentary regarding “Decision support algorithm for the selection of analytical methods in organic compounds detection for future extraterrestrial exploratory missions”, ELECTROPHORESIS, 40(20): 2662-2663, 2019
Mate Szarka, Szabolcs Szilasi, Boglarka Donczo, Daniel Sarkozy, Istvan Rajta, Andras Guttman: The effect of simulated space radiation on the N‐glycosylation of human immunoglobulin G1, Electrophoresis 39: 2872-2876, 2018
Miklós Szabó, László Hajba, Renáta Kun, András Guttman, Eszter Csánky: Proteomic and Glycomic Markers to Differentiate Lung Adenocarcinoma from COPD, Current Medicinal Chemistry, DOI: 10.2174/0929867325666181017112939, 2018
Gabor Jarvas, Andras Guttman, Natalia Miękus, Tomasz Bączek, Sunkyung Jeong, Doo Soo Chung, Vladimir Pätoprstý, Marián Masár, Milan Hutta, Vladimira Datinská, Frantisek Foret: Practical sample pretreatment techniques coupled with capillary electrophoresis for real samples in complex matrices, Trends in Analytical Chemistry 122: Article 115702, 2020
Akos Szekrenyes, Marton Szigeti, Veronika Dvorakova, Gabor Jarvas, Andras Guttman: Quantitative comparison of the N-glycosylation of therapeutic glycoproteins using the Glycosimilarity Index. A Tutorial, Trends in Analytical Chemistry, DOI: 10.1016/j.trac.2019.115728, 2019
Csenge Filep, Beata Borza, Gabor Jarvas, Andras Guttman: N-glycosylation analysis of biopharmaceuticals by multicapillary gel electrophoresis: Generation and application of a new glucose unit database, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 178: Article 112892, 2020
Máte Szarka, Márton Szigeti, András Guttman: Imaging Laser-Induced Fluorescence Detection at the Taylor Cone of Electrospray Ionization Mass Spectrometry, Analytical Chemistry 91: 7738-7743, 2019
B. Borza, L. Hajba, A. Guttman: N-glycan analysis in molecular medicine: innovator and biosimilar protein therapeutics, Curr Mol Med., 2020




 

Events of the project

  
2019-06-11 14:35:05
Résztvevők változása



Back »