«Это универсальный тест»: российские учёные работают над ДНК-биочипом для выявления коронавируса
В июле Роспотребнадзор сообщил, что учёные из Нижнего Новгорода ведут работы по созданию прототипа ДНК-биочипа для индикации коронавируса. Что представляет собой эта технология и как она заменит классический ПЦР-тест и ряд иных анализов, RT попросил рассказать руководителя лаборатории молекулярной биологии и биотехнологии Нижегородского института эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной, кандидата биологических наук Олега Уткина.
С января 2020 года ФБУН «Нижегородский институт эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной» Роспотребнадзора начал активную работу по лабораторной диагностике новой коронавирусной инфекции. Как в середине июля рассказали в Роспотребнадзоре, среди многочисленных исследований и разработок, связанных с новым вирусом, усилия учёных направлены на создание биочипа для индикации актуальных возбудителей внебольничных пневмоний, в том числе вирусом SARS-CoV-2.
— Олег Владимирович, расскажите, пожалуйста, что из себя представляет чип и как он выявляет штаммы коронавируса?
— Чип — это пластина с кремниевой подложкой размером 25 × 75 мм и рабочей зоной — совокупностью платиновых наноэлектродов. По USB порту, подобно флешке, чип подключается к компьютеру. При нанесении пробы биоматериала на рабочую зону происходит реакция. Информация об этой реакции, её интенсивности, параметрах поступает в компьютер. Далее программа помогает исследователю определить, содержит ли изучаемый биоматериал конкретный вирус и его штамм.
— Чем этот способ принципиально отличается от обычных ПЦР-тест-систем?
— Обычный тест ПЦР отвечает только на один вопрос: присутствует или нет в пробе вообще какой-то патоген. Если нет информации о конкретном микроорганизме, вызвавшем заболевание, следует провести несколько диагностических тестов, подтверждающих предположение врача. В этом случае может произойти ситуация, когда не все предполагаемые возбудители болезни могут быть учтены, и тогда существует вариант «неполной» лабораторной диагностики заболевания.
Разрабатываемый нами чип, по сути, представляет собой универсальный тест, позволяющий идентифицировать сразу множество из существующих ныне вариантов возбудителей заболевания.
— Этот чип — ваше изобретение?
— В общем виде эта технология существует давно — она разработана одной из американских компаний. Представляет собой принтер для печати чипов и соответствующее программное обеспечение. Один чип может использоваться несколько раз с выдачей определённых параметров согласно поставленной задаче. А вот установить их соответствие конкретным особенностям пробы — как раз предмет исследований, который мы запланировали в своей работе.
Мы планируем с помощью создаваемого чипа выявлять актуальных возбудителей внебольничных пневмоний, в том числе вируса SARS-CoV-2. Кроме того, мы разрабатываем собственный алгоритм пробоподготовки. Следует понимать, что и в пробирку при обычном ПЦР-тесте, и на чип наносится не сама слюна или иной биоматериал, а выделенная из него нуклеиновая кислота, подготовленная определённым образом. В варианте с чипом используются импортные, довольно дорогие реагенты. Наш вариант пробоподготовки ожидается примерно в 2,5 раза дешевле. Более того, мы определили необходимые параметры чипа, оптимальные именно под поставленные задачи.
— Полученными вами параметрами может воспользоваться весь мир, все остальные владельцы принтеров с чипами или это ноу-хау?
— Этими данными учёные делятся свободно. Наши коллеги будут сами пробовать, перепроверять, подтверждать. А вот технология пробоподготовки биоматериала, вероятнее всего, будет относиться к категории результатов интеллектуальной деятельности.
— Возможно ли уже в ближайшее время проводить тесты с помощью чипов?
— Теоретически да. Предполагается, что принтеры возможно установить в отдельных крупных медицинских учреждениях, а в лаборатории на местах привозить готовые чипы, которые возможно использовать несколько раз. Пока себестоимость классических ПЦР-тестов значительно ниже. Но технологии развиваются и не стоят на месте. Полагаем и надеемся на доступность этого анализа в обозримом будущем.
— То есть тут история как с томографами. Сначала уникальный прибор в одном федеральном центре, а через несколько лет и во всех районных поликлиниках?
— Да, аналогия вполне уместна, поскольку технологии со временем дешевеют. Вот, в частности, наша пробоподготовка в перспективе существенно снизит себестоимость для более массового применения. Раньше чипы использовали исключительно для научных исследований. Хотя, в принципе, их можно использовать и для других генетических анализов, проводимых сегодня в рутинных исследованиях и медицинских, и научных учреждений страны.