По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 616.1/.8–002.2/.3–092:577.122:612.017.1–07 (048.8) DOI:10.33920/med-14-2505-10

Разработка аптасенсоров к ИЛ-6: перспективы для мониторинга реабилитации пациентов разных возрастов (обзорная статья)

И. В. ДОБРОХОТОВ Институт долголетия с клиникой превентивной медицины, ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени акад. Б. В. Петровского», Москва, Российская Федерация, e-mail: hum.d@narod.ru, https://orcid.org/0000‑0001‑8831‑4781
Е. В. ЯКУШЕНКО Институт долголетия с клиникой превентивной медицины, ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени акад. Б. В. Петровского», Москва, Российская Федерация, https://orcid.org/0000‑0002‑5048‑9188
Н. О. КУДРЯШОВА Институт долголетия с клиникой превентивной медицины ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени акад. Б. В. Петровского», Отдел исследований и разработок, Xelari Ltd., Москва, Российская Федерация, https://orcid.org/0000‑0003‑2389‑8362
А. А. МОСКАЛЕВ Институт долголетия с клиникой превентивной медицины, ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени акад. Б. В. Петровского», Москва, Российская Федерация, https://orcid.org/0000‑0002‑3248‑1633

Воспалительные цитокины, и в значительной мере интерлейкин-6 (ИЛ-6), являются ключевыми инициаторами и драйверами острых и хронических заболеваний, а также развития процессов старения организма человека. В настоящее время для определения цитокинов используются различные лабораторные методы, преимущественно основанные на антителах. Хотя эти методы непрерывно совершенствуются, являются специфическими и надёжными, из‑за их трудоёмкости и длительности выполнения, существует значительная потребность по созданию аналитических методов, способных к быстрому, надежному, специфическому и высокочувствительному определению концентрации различных белков и, в том числе, ИЛ-6, которые подходят для тестирования на месте оказания помощи или для носимых устройств, позволяющих осуществлять непрерывный контроль биомаркеров. Создание таких устройств должно привести к значительному прогрессу в мониторинге лечения заболеваний, связанных с развитием острого и хронического воспаления. В нашем обзоре мы собрали и проанализировали исследования, которые помогут оценить возможности и перспективы разработки аптасенсоров для определения ИЛ-6. Это данные о диагностическом значении ИЛ-6, диапазоне концентраций в норме и при патологии, имеющихся вариантах аптамеров к нему и технологиях, используемых при создании аптасенсоров. В заключение мы указываем проблемы, связанные с разработкой и внедрением аптасенсоров и делаем выводы о перспективах развития данного направления. Заключение. Создание надежных и неинвазивных сенсоров к ИЛ-6 на основе аптамеров, станет конкурентоспособной альтернативой не только по отношению к традиционным антителам, но и новым типам биораспознающих элементов, таким как нанотела или рецепторы.

Литература:

1. Греченко В. В., Артемьева О. В., Громова Т. В., и др. Изменение уровней про- и противовоспалительных цитокинов у лиц старческого возраста и долгожителей при различных фенотипах старения // Иммунология. 2024; 45 (5): 594–603. doi: 10.33029/1816‑2134‑2024‑45‑5‑594‑603 [Grechenko V.V., Artemyeva O. V., Gromova T. V., Gankovskaya L. V. Changes in pro- and anti-inflammatory cytokines levels in senile age persons and centenarians with various aging phenotypes // Immunologiya. 2024; 45 (5): 594–603. DOI: doi:10.33029/1816‑2134‑2024‑45‑5594‑603] (in Russian)

2. Uciechowski P, Dempke WCM. Interleukin-6: A Masterplayer in the Cytokine Network // Oncology. 2020;98 (3):131–137. doi:10.1159/000505099

3. Определение прогностически значимых маркеров донозологического выявления предикторов ожирения и метаболических нарушений / К. В. Котенко, А. А. Михайлова, А. В. Бадимова [и др.] // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. — 2023. — Т. 100, № 5–2. — С. 21. — EDN BLFONY. [Definition of prognostically significant markers of pre-clinical detection of predictors of obesity and metabolic disorders / K. V. Kotenko, A. A. Mikhailova, A. V. Badimova [et al.] // Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical education. — 2023. — Vol. 100, No. 5–2. — P. 21. — EDN BLFONY.] (in Russian)

4. Современные подходы к разработке системы валидных методов мониторинга индивидуального здоровья и поддержания активного долголетия / Н. Б. Корчажкина, А. А. Михайлова, И. В. Решетова [и др.] // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. — 2023. — Т. 100, № 6. — С. 6–13. — DOI 10.17116/kurort20231000616. — EDN EVOLOQ. [Modern approaches to the development of a system of valid methods for monitoring individual health and maintaining active longevity / N. B. Korchazhkina, A. A. Mikhailova, I. V. Reshetova [et al.] // Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical culture. — 2023. — Vol. 100, No. 6. — P. 6–13. — DOI 10.17116/kurort20231000616. — EDN EVOLOQ.] (in Russian)

5. Методы и маркеры донозологической диагностики и мониторинга индивидуального здоровья и поддержания активного долголетия / Н. Б. Корчажкина, А. А. Михайлова, А. В. Бадимова [и др.] // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. — 2023. — Т. 100, № 5–2. — С. 20–21. — EDN WDPXKW. [Methods and markers of pre-clinical diagnostics and monitoring of individual health and maintenance of active longevity / N. B. Korchazhkina, A. A. Mikhailova, A. V. Badimova [et al.] // Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical education. — 2023. — Vol. 100, No. 5–2. — P. 20–21. — EDN WDPXKW.] (in Russian)

6. Fasogbon IV, Ondari EN, Tusubira D, et al. Recent focus in non-SELEX-computational approach for de novo aptamer design: A mini review // Anal Biochem. 2025;699:115756. doi:10.1016/j.ab.2024.115756

7. Hassibian S, Amin M, Taghdisi SM, et al. Aptamers: Design, Theory, and Applications to Diagnosis and Therapy for Diseases // MedComm (2020). 2025;6 (5):e70180.. doi:10.1002/mco2.70180

8. Park TI, Yang AH, Kanth BK, et al. Aptamers as Diagnostic and Therapeutic Agents for Aging and Age-Related Diseases // Biosensors (Basel). 2025;15 (4):232. doi:10.3390/bios15040232

9. Das B, Franco JL, Logan N et al. Nanozymes in Point-of-Care Diagnosis: An Emerging Futuristic Approach for Biosensing // Nanomicro Lett. 2021;13 (1):193. doi:10.1007/s40820‑021‑00717‑0

10. Lauren E. McCrae, Wei-Ting Ting, Matiar M. R. Howlader, Advancing electrochemical biosensors for interleukin-6 detection // Biosensors and Bioelectronics: X, Volume 13, 2023, 100288, ISSN 2590–1370, doi: 10.1016/j.biosx.2022.100288.

11. Majdinasab M, Lamy de la Chapelle M, Marty JL. Recent Progresses in Optical Biosensors for Interleukin 6 Detection // Biosensors (Basel). 2023;13 (9):898. doi:10.3390/bios13090898

12. Dolin, Hallie H.; Papadimos, Thomas J.; Stepkowski, Stanislaw; et al. A Novel Combination of Biomarkers to Herald the Onset of Sepsis Prior to the Manifestation of Symptoms. // SHOCK 49 (4):p 364–370, April 2018. DOI: 10.1097/SHK.0000000000001010

13. Herold T, Jurinovic V, Arnreich C, et al. Elevated levels of IL-6 and CRP predict the need for mechanical ventilation in COVID-19 // J Allergy Clin Immunol. 2020;146 (1):128–136.e4. doi:10.1016/j.jaci.2020.05.008

14. Jafrin S, Aziz MA, Islam MS. Elevated Levels of Pleiotropic Interleukin-6 (IL-6) and Interleukin-10 (IL-10) are Critically Involved With the Severity and Mortality of COVID-19: An Updated Longitudinal Meta-Analysis and Systematic Review on 147 Studies // Biomark Insights. 2022;17:11772719221106600. doi:10.1177/11772719221106600

15. Kartikasari AER, Huertas CS, Mitchell A, et al. Tumor-Induced Inflammatory Cytokines and the Emerging Diagnostic Devices for Cancer Detection and Prognosis // Front Oncol. 2021;11:692142. doi:10.3389/fonc.2021.692142

16. Huang, Y., Chen, M., Jiang, F. et al. Microfluidic-SERS sensing system based on dual signal amplification and aptamer for gastric cancer detection // Microchim Acta 191, 668 (2024). doi: 10.1007/s00604‑024‑06760‑z

17. Robby AI, Jiang S, Jin EJ, et al. Semiconducting polymer dot-based wireless electrochemical aptasensor for detection of aging-related TGF-β1 and IL-6 // Anal Chim Acta. 2025;1360:344139. doi:10.1016/j.aca.2025.344139

18. Cojocaru IM, Cojocaru M, Miu G et al. Study of interleukin-6 production in Alzheimer’s disease. // Rom J Intern Med. 2011;49 (1):55–58.

19. Sanada F, Taniyama Y, Muratsu J, et al. Source of Chronic Inflammation in Aging. // Front Cardiovasc Med. 2018;5:12. doi:10.3389/fcvm.2018.00012

20. Yao L, Wang L, Liu S, et al. Evolution of a bispecific G-quadruplex-forming circular aptamer to block IL-6/ sIL-6R interaction for inflammation inhibition // Chem Sci. 2024;15 (32):13011–13020. Published 2024 Jul 17. doi:10.1039/d4sc02183e

21. Spiridonova V. A.; Novikova T. M.; Snigirev O. V. Obtaining DNA Aptamers to Human Interleukin-6 for Biomagnetic Immunoassay Nanosensors. // Moscow Univ. Phys. 2016, 71 (1), 135–138. doi: 10.3103/ S002713491601015X.

22. Gordón Pidal JM, Arruza L, Moreno-Guzmán M, et al. Micromotor-based dual aptassay for early cost-effective diagnosis of neonatal sepsis // Mikrochim Acta. 2024;191 (2):106. doi:10.1007/s00604‑023‑06134‑x

23. Rhinehardt KL, Vance SA, Mohan RV, et al. Molecular modeling and SPRi investigations of interleukin 6 (IL6) protein and DNA aptamers. // J Biomol Struct Dyn. 2018;36 (8):1934–1947. doi:10.1080/07391102.2017.1338619

24. Huang Y, Chen M, Jiang F, et al. Microfluidic-SERS sensing system based on dual signal amplification and aptamer for gastric cancer detection // Mikrochim Acta. 2024;191 (11):668. Published 2024 Oct 14. doi:10.1007/ s00604‑024‑06760‑z

25. Yanwen Zhuang, Feng Lu, Xiaoyong Wang, et al. Sheng, LoC-SERS detection platform based on targeted signal anchoring mechanism, high-sensitivity detection of protein biomarkers in precancerous lesions of gastric cancer // Talanta. Volume 294.2025.128190, ISSN 0039–9140, doi: 10.1016/j.talanta.2025.128190.

26. Chen Y, Shui M, Li H, et al. Inflammation-targeted delivery of probiotics for alleviation of colitis and associated cognitive disorders through improved vitality and colonization // Biomaterials. 2025;318:123163. doi:10.1016/j. biomaterials.2025.123163

27. Gupta S, Hirota M, Waugh SM, et al. Chemically modified DNA aptamers bind interleukin-6 with high affinity and inhibit signaling by blocking its interaction with interleukin-6 receptor // J Biol Chem. 2014;289 (12):8706– 8719. doi:10.1074/jbc.M113.532580

28. Boshtam M, Asgary S, Kouhpayeh S, et al. Aptamers Against Pro- and Anti-Inflammatory Cytokines: A Review // Inflammation. 2017;40 (1):340–349. doi:10.1007/s10753‑016‑0477‑1

29. Zhang J., Zeng Y., Yang Y., et al. A Novel Ratiometric Imprinted Electrochemical Sensing Bisphenol a Using Mip With Alkenyl Ferrocene as a Functional Monomer and Cof-Derived Porous Carbon as a Sensitive Element // Electrochim. Acta. 2024;475:143672. doi: 10.1016/j.electacta.2023.143672

30. Liu Z, Liu F, Wang C, Li H, et al. Ratiometric Electrochemical Detection of Interleukin-6 Using Electropolymerized Methylene Blue and a Multi-Walled Carbon-Nanotube-Modified Screen-Printed Carbon Electrode // Biosensors (Basel). 2024;14 (10):457. Published 2024 Sep 25. doi:10.3390/bios14100457

31. Bertok T, Lorencova L, Chocholova E, et al. Electrochemical impedance spectroscopy based biosensors: mechanistic principles, analytical examples and challenges towards commercialization for assays of protein cancer biomarkers // ChemElectroChem. 2019;6:989–1003. doi: 10.1002/celc.201800848

32. Sánchez-Salcedo R, Miranda-Castro R, et al. Comparing nanobody and aptamer-based capacitive sensing for detection of interleukin-6 (IL-6) at physiologically relevant levels // Anal Bioanal Chem. 2023;415 (29-30):7035– 7045. doi:10.1007/s00216‑023‑04973‑4

33. Wang Z, Dai W, Zhang Z, et al. Aptamer-Based Graphene Field-Effect Transistor Biosensor for Cytokine Detection in Undiluted Physiological Media for Cervical Carcinoma Diagnosis // Biosensors (Basel). 2025;15 (3):138. doi:10.3390/bios15030138

34. Hu WP, Wu YM, Vu CA, et al. Ultrasensitive Detection of Interleukin 6 by Using Silicon Nanowire Field-Effect Transistors // Sensors (Basel). 2023;23 (2):625. doi:10.3390/s23020625

35. Gao Y, Nguyen DT, Yeo T, et al. A flexible multiplexed immunosensor for point-of-care in situ wound monitoring // Sci Adv. 2021 May 21;7 (21):eabg9614. doi: 10.1126/sciadv.abg9614.

36. Diacci C, Burtscher B, Berto M, et al. Organic Electrochemical Transistor Aptasensor for Interleukin-6 Detection // ACS Appl Mater Interfaces. 2024;16 (45):61467–61474. doi:10.1021/acsami.3c12397

37. Hongwei Chu, Xiaokang Hu, Cheng-Yu Lee, et al. A wearable electrochemical fabric for cytokine monitoring // Biosensors and Bioelectronics, Volume 232, 2023,115301, ISSN 0956–5663, doi: 10.1016/j.bios.2023.115301.

38. Gordón J, Arruza L, Ibáñez MD, et al. On the Move-Sensitive Fluorescent Aptassay on Board Catalytic Micromotors for the Determination of Interleukin-6 in Ultra-Low Serum Volumes for Neonatal Sepsis Diagnostics // ACS Sens. 2022;7 (10):3144–3152. doi:10.1021/acssensors.2c01635

Ключевая физиологическая роль цитокинов провоспалительного ряда заключается в организации и координации иммунного ответа на патогенную инвазию или повреждение собственных тканей, однако их острая или хроническая гиперпродукция является ключевым звеном в патогенезе воспалительных и аутоиммунных заболеваний, а также в процессе развития хронического бессимптомного воспаления, связанного со старением организма (inflammagion) [1]. Такие цитокины, как интерлейкин-6 (ИЛ-6), интерлейкин-1 бета (ИЛ-1β), интерлейкин-8 (ИЛ-8) и фактор некроза опухоли-α (ФНО-α), являются известными терапевтическими мишенями и биомаркерами для различных патологических состояний. ИЛ-6 является плейотропным цитокином, который играет центральную и двойственную роль в патогенезе воспалительных заболеваний: выполняя защитные функции при острой, кратковременной активации, он становится ключевым драйвером хронического воспаления, аутоиммунитета и деструкции тканей при своей хронической гиперпродукции [2–5].

Таким образом, определение уровня и динамики продукции ИЛ-6 очень важно как lkz диагностики развития воспалительных реакций при различных патологических состояниях, так и для принятия решения о применении антицитокиновой терапии и ее коррекции в ходе терапии.

В настоящее время используют лабораторные методы обнаружения ИЛ-6, включая колориметрический анализ, проточную цитометрию, полимеразную цепную реакцию и др. Трудоёмкость и длительность исследования, являются существенными недостатками данных подходов. Поэтому продолжается поиск более чувствительных, простых, дешёвых и быстрых подходов. Портативность и независимое использование датчиков пациентами, а также потенциал датчиков для быстрой диагностики были бы более выгодными во многих ситуациях по сравнению с методами, требующими лаборатории и обученного персонала. В этих условиях разработка инновационных биосенсоров, способных к быстрому, надежному, специфическому и высокочувствительному определению концентрации ИЛ-6 становится важной целью здравоохранения прежде всего для ранней диагностики, которая потенциально приведет к улучшению показателей выживаемости для пациентов.

Для Цитирования:
И. В. ДОБРОХОТОВ, Е. В. ЯКУШЕНКО, Н. О. КУДРЯШОВА, А. А. МОСКАЛЕВ, Разработка аптасенсоров к ИЛ-6: перспективы для мониторинга реабилитации пациентов разных возрастов (обзорная статья). Физиотерапевт. 2025;5.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: