/
КонтактыО проекте Блог
Galaktika

Вход | Регистрация


Запомнить меня
Забыли пароль?

 

  ПОИСК


 
 

 

Русский биочип

О возможности создания биочипов российские учёные заявили одними из первых в мире. В конце 80-х годов прошлого века в Институте молекулярной биологии (ИМБ) РАН им. В. А. Энгельгардта коллектив под руководством академика Андрея Мирзабекова разработал технологию микроматриц, или биочипов, как их стали называть позднее. Революционность новой методики заключалась в том, что она позволила значительно сократить продолжительность сложных лабораторных анализов биологических материалов за счёт параллельной многопараметрической обработки образцов — от шести-восьми недель до одного дня.

Что такое биочип?

Биологические микрочипы — это совокупность ячеек, расположенных на поверхности стекла или пластика, своего рода миниатюрный аналог сразу нескольких сотен, а то и тысяч реакционных пробирок.

Технологии изготовления чипов могут быть разными.

Американская компания Affymetrix, к примеру, наращивает их прямо из стеклянной пластинки методом фотолитографии с использованием специальных микромасок. На одном таком чипе иммобилизуются (фиксируются) десятки, иногда сотни тысяч пятен размером в несколько микрон, каждое из них — уникальный фрагмент ДНК длиной в десятки нуклеотидов. Иммобилизованные отрезки ДНК взаимодействуют с молекулами ДНК, добавляемыми извне и мечеными красителем. Когда он проявляется, то образует узор, по которому можно, в частности, идентифицировать здоровые и больные клетки.

Биочипы, которые разрабатывают в Институте молекулярной биологии РАН, состоят из массива трёхмерных гидрофильных ячеек геля толщиной 10—20 микрон, расположенных на гидрофобной поверхности стекла или пластика. На одном квадратном миллиметре такой пластинки размещается до сотни индивидуальных ячеек, которые содержат различные зонды — молекулу ДНК, белки или даже клетки — для проведения химических и ферментативных реакций с анализируемыми образцами. Для анализа смеси молекул ДНК используются разные метки.

Флуоресцентные метки позволяют опознать бактерии, вирусы, мутантные и дефектные гены и другие объекты по свечению. Благодаря трёхмерной конфигурации ячейки общее число иммобилизуемых молекул ДНК в гелевых микрочипах существенно выше, чем в поверхностных. Это приводит к адекватному усилению интенсивности свечения и позволяет существенно снизить стоимость анализаторов биочипов. Технология защищена 23 российскими и 14 международными патентами и патентными заявками.

Чип — и готово!

В начале 2005 года созданная при ИМБ РАН компания «Биочип-ИМБ» начала производить чипы как для исследований, так и для практического использования в лечебных учреждениях, став первым коммерческим предприятием такого профиля в России.

На сегодняшний день сертифицированы и разрешены к применению в медицинской диагностике три вида тест-систем — «ТБ-Биочип» и «ТБ-Биочип-2», определяющие чувствительность возбудителя туберкулёза к лекарственным препаратам, и тест-система «ЛейкоГен-Биочип», с помощью которой можно выявлять и идентифицировать хромосомные транслокации при острых и хронических лейкозах.

Помимо того, продуктовый портфель компании включает множество разновидностей биочипов, используемых для научных исследований или подтверждения диагноза (в этом случае сертификация не требуется): для диагностики онкологических, в том числе онкогематологических заболеваний, вирусов иммунодефицита человека, гепатитов B и С, герпесвирусов; для выявления различных штаммов вируса гриппа, в том числе наиболее патогенных и вирулентных, таких как, например, птичий грипп. Разработаны также чипы для выявления возбудителей сибирской язвы, оспы, чумы, бруцеллёза.

Потенциал чипов не исчерпывается диагностикой заболеваний. Их особая ценность в том, что они позволяют облегчить и удешевить превентивные обследования. Например, с их помощью можно выявить генетическую предрасположенность к таким тяжёлым заболеваниям, как злокачественные опухоли желудка, прямой кишки, рак крови. Сейчас в ИМБ разрабатывают чипы на определение предрасположенности к раку лёгких (они проходят клинические испытания) и диабету.

Предварительные исследования важны и для выявления непереносимости человеком определённых лекарственных средств или, наоборот, лекарственной устойчивости заболеваний. Согласно медицинской статистике, 5% больных раком крови, которые проходят терапию по стандартному протоколу, умирают именно вследствие непереносимости применяемых лекарств.

Вообще же область использования биочипов практически не ограничена, полагает гендиректор «Биочип-ИМБ» Виктор Барский. Одно из новых направлений их широкого применения в ближайшем будущем — санитарно-эпидемиологическая сфера, где необходимо в кратчайшие сроки и в полевых условиях выявить причину эпидемии и спрогнозировать её последствия.

Знаки качества

Биологические микрочипы разрабатывают сегодня десятки компаний в странах Европы и в США — конкуренция достаточно острая. Однако российские биочипы её успешно выдерживают: они значительно дешевле импортных аналогов, не требуют сложного анализирующего оборудования и могут широко применяться в клинической практике. Стоимость одного анализа с помощью тест-системы «Биочип-ИМБ» составляет всего 500 рублей, в то время как использование зарубежного аналога обходится в 200—500 долларов.

Удешевления своего продукта российские разработчики добились за счёт упрощения технологии производства: чипы отечественного производства содержат сравнительно небольшое количество ячеек и, кроме того, предназначены для работы с конкретной группой заболеваний. «Мы адаптировали технологию для применения в обычной клинико-диагностической лаборатории с тем, чтобы по цене она была конкурентоспособной», — поясняет Виктор Барский.

К слову, российские чипы первыми в мире были сертифицированы для применения в клинической практике — и это обстоятельство тоже даёт «Биочип-ИМБ» фору перед конкурентами.

Сегодня российские биочипы используют в Южной Корее, Бразилии, Кыргызстане, завершились клинические испытания в Белоруссии, поступил запрос с Украины, в научных целях их применяют в США.

Наиболее тесные контакты у «Биочип-ИМБ» сложились с лабораторией вирусологии госпиталя университета Тулузы. Сотрудничество с французами началось с совместных фундаментальных исследований, и со временем переместилось в практическую плоскость. Продукцию компании применяют для выявления разновидностей вируса гепатита С. Установление типа вируса очень важный этап терапии гепатита, поскольку разные подтипы заболевания требуют специфического лечения. Биочипы позволяют также выявлять «маршрут» инфекции, определить страну-источник вируса гепатита, а это более чем актуально для Франции, где в большом количестве проживают эмигранты из Азии, Африки, Северной Америки: именно эта категория населения в первую очередь формирует группу риска.

Трудности роста

Говорить о широком применении чип-диагностики в медицинской практике в России, судя по скромным оборотам «Биочип-ИМБ», ещё рано. В минувшем году компания продавала не более 2 000 тест-систем в месяц, тогда как только на выявление туберкулёза требуется ежегодно до трёх миллионов чипов.

Внедрить технологию повсеместно достаточно сложно по объективным, а часто и субъективным, причинам. Одно из главных препятствий — сложность сертификации. Чтобы получить сертификат, нужны клинические доказательства. Но даже если выявлен вариант гена, который с большей вероятностью приведёт к развитию болезни, как клинически подтвердить предрасположенность человека к заболеванию? В отсутствие статистики и прямых доказательств, биочипы могут использоваться для подтверждения диагноза или в научных целях.

Складывается парадоксальная, на первый взгляд, ситуация: есть чип, который может спасти человека, но применить его невозможно. Тем не менее, в ИМБ всё же рассчитывают сертифицировать биочип, выявляющий предрасположенность к диабету. Для этого проявляют ген и другими клиническими методами, чтобы проверить, совпадают ли результаты.

Существенно тормозит процесс внедрения российских чипов ориентация медицинских центров на использование зарубежных аналогов, вытеснить которые отечественным производителям не так просто. «Люди в основном консервативны, — сетует Виктор Барский, — внедряют новинки неохотно, даже когда это сулит финансовую выгоду».

Не следует забывать и о дефиците кадров. Технология работы с биочипами требует от среднего медицинского персонала определённой квалификации, и в московских или в санкт-петербургских лечебных учреждениях сотрудники лабораторий, как правило, имеют достаточный уровень подготовки, но в регионах, к сожалению, иная ситуация.

В ИМБ пытаются исправить положение своими силами. При институте открыты курсы повышения квалификации: врач-лаборант, специалист со средним образованием, может пройти здесь полуторанедельное обучение и освоить методику в медицинском центре, где уже применяют технологию биочипов. Как правило, этого достаточно для самостоятельной работы на месте. В дальнейшем, в случае необходимости, консультации оказываются дистанционно. Например, когда у местных специалистов возникают проблемы с интерпретацией результатов, они могут выслать изображение чипа в институт и получить рекомендации: нужно ли менять схему лечения или взять повторный анализ, если установлено, что первый проведён некорректно.

Показательный случай

Туберкулёз в России отнесён к социально значимым заболеваниям — его лечение финансируется по специальной программе, что, помимо прочего, даёт возможность шире применять и современные методы диагностики заболевания, в том числе и биочипы. Однако, несмотря на очень высокую эффективность, биочипы и здесь пока не используются в повсеместной практике.

Дмитрий Грядунов, руководитель группы анализа патогенов лаборатории биологических микрочипов ИМБ РАН, называет ситуацию с туберкулёзом в России «катастрофической»: каждый год инфицируется в среднем 80 человек на 100 тысяч жителей. Среди всех умерших от инфекционных и паразитарных болезней доля больных туберкулёзом доходит до 85%.

Особую опасность, по мнению специалистов, представляют штаммы микобактерий, обладающие лекарственной устойчивостью к основным противотуберкулёзным препаратам (а встречаются они довольно часто, согласно российской медицинской статистике, — в 15—40% случаев). При помощи классических клинических методов удаётся выявить устойчивость лишь к некоторым лекарствам, да и то спустя десятки дней. Всё это время, до получения результатов анализа, больного лечат препаратами, которые могут оказаться совершенно бесполезными, мало того, могут ухудшать его состояние. Тест-система «ТБ-Биочип» справляется с задачей в течение суток, причём «позволяет обнаруживать не менее 95% рифампицин- и свыше 80% изониазид-устойчивых штаммов возбудителя туберкулёза», — отмечает Дмитрий Грядунов.

Стоит добавить, что сегодня тест-системы «Биочип-ИМБ» применяются уже в 20 противотуберкулезных центрах России, сюда же привозят на анализ пробы из непрофильных медицинских центров или больниц — в тех случаях, когда врачи не могут установить, например, причину кашля у пациентов, проходящих терапию от других заболеваний. Не так давно компания заключила соглашение с Главным управлением исполнения наказаний Министерства юстиции РФ о диагностике туберкулёза у заключённых — технология будет использоваться в московском следственном изоляторе № 1 «Матросская тишина».

Но этого очень мало: всего в стране, по данным Aston Consulting, 470 тубдиспансеров и 391 стационар, в которых функционируют отделения туберкулёза.

Массовое использование биочипов во всех этих учреждениях позволило бы не только оптимизировать терапию заболевания, но, что тоже немаловажно, принести весьма ощутимую экономическую выгоду государству. Судите сами: один день пребывания больного в стационаре обходится сегодня бюджету в 800—1 000 рублей, на корректировку схемы лечения в случае выявления устойчивости уходит 6—8, а то и 12 недель, а биочип решает эту задачу за день. На каждом больном, таким образом, можно было бы сэкономить десятки тысяч рублей, причём эффективность лечения только возрастёт.

Биочипы могли бы стать серьёзным подспорьем в деле борьбы с туберкулёзом. Но, увы, ситуация меняется очень медленно. «Во многих противотуберкулёзных диспансерах хорошо бы для начала стены отремонтировать, — говорит Александр Макаров, директор ИМБ РАН. — И надо ведь ещё где-то найти деньги, чтобы платить обслуживающему персоналу за дополнительный анализ, который пока не включён в нормативные инструкции».

Источник www.strf.ru


« Назад

Хиты

В России начались испытания аппарата «Луна-25»
В России начались испытания аппарата «Луна-25»
Российские специалисты начали испытания аппарата «Луна-25» («Луна-Глоб»), который в 2019 году должен приступить к изучению спутника Земли. Об этом в ходе выставки Paris Air Show-2015 в Ле-Бурже РИА Новости сообщил представитель «Объединения имени Лавочкина», представившего там макет аппарата. 
Первый в истории частный спутник на солнечном парусе вышел на орбиту
Первый в истории частный спутник на солнечном парусе вышел на орбиту
Разработан и построен он был на деньги некоммерческого Планетарного общества США, объединяющего энтузиастов исследования дальнего космоса. 
Роскосмос отложил оглашение результатов расследования аварии «Прогресса»
Роскосмос отложил оглашение результатов расследования аварии «Прогресса»
Роскосмос продлил на неопределенный срок работу комиссии по расследованию причин произошедшей 28 апреля 2015 года аварии транспортного грузового корабля (ТГК) «Прогресс М-27М».