биочип для тестирования на covid 19 что это значит
Роспотребнадзор раскрыл механизм работы биочипа для диагностики COVID-19
Фото: Илья Питалев / РИА Новости
Биочип для диагностики возбудителей внебольничных пневмоний, включая COVID-19, будет работать как экспресс-тест. Механизм его работы раскрыли в Нижегородском институте эпидемиологии и микробиологии имени академика Блохиной Роспотребнадзора. Об этом сообщает РИА Новости.
«Он выглядит, как небольшая пластина размером 25 на 75 миллиметров, на которой искусственно синтезированы короткие олигонуклеотидные зонды, позволяющие определять «генетический портрет» возбудителей внебольничных пневмоний», — рассказали специалисты и добавили, что биочип не будет вживляться в человека.
В рамках испытаний новой разработки, которые пройдут в 2023-2024 годах, у пациента будут брать образцы биоматериалов. В институте сообщили, что с помощью устройства в условиях лаборатории можно будет обнаружить наличие вируса в мокроте, крови, бронхоальвеолярном лаваже и слюне.
Ранее в Роспотребнадзоре сообщили о разработке биочипа для тестирования на COVID-19. Кроме Нижегородского института, испытания проходят и в Инжиниринговом центре микротехнологии и диагностики СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Также участвуют НИИ гриппа министерства здравоохранения РФ, НИИ особо чистых биопрепаратов и Санкт-Петербургский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера.
Нужно ли вживлять в тело, и как он работает: что известно о биочипе для выявления коронавируса
Для чего нужен биочип
О том, что нижегородские учёные начали разрабатывать ДНК-биочип, стало известно совсем недавно. Поэтому вопросов к этому изобретению пока предостаточно. Итак, биочип нужен для выявления возбудителей пневмоний, в том числе коронавируса. Этот инструмент позволит проводить комплексную диагностику внебольничных пневмоний, расследовать вспышки заболеваемости, вовремя принимать противоэпидемические меры на региональном и национальном уровнях.
Как работает ДНК-биочип для выявления COVID-19
ДНК-чип – это диагностический инструмент, выявляющий бактериальные и вирусные возбудители пневмоний, в том числе COVID-19. С его помощь в разных биосубстратах (кровь, слюна и др.) можно будет обнаружить одновременно до 12-14 инфекций.
Биочип – экспресс-тест, который даёт возможность поставить диагноз. Это небольшая пластина, размером 25х75 мм, на которой имеются вещества, позволяющие определить «генетический портрет» инфекции. Биочип не вживляют в организм пациента, у него берут лишь образцы биоматериала, которые отправляют в лабораторию, где определяют наличие вирусов или бактерий.
Когда появится биочип для выявления коронавируса
Прежде чем приступить к массовому производству биочипов, учёным предстоит оценить точность его работы. Апробацию ДНК-чипа планируется провести в 2023–2024 гг.
Чипировать COVID: уникальный биосенсор выявит инфекцию за десять минут
Российские ученые разрабатывают уникальную систему экспресс-диагностики COVID-19, которая обещает стать самой быстрой в стране. На весь анализ уйдет всего десять минут. Биотехнологи смоделировали пептидные молекулы, схожие по строению с «входными воротами» коронавируса в клетки человека. Если в пробе есть вирусы, они «прицепятся» к пептидам, а с помощью оптического устройства можно будет сразу увидеть их яркое свечение. Также созданные молекулы планируют использовать в противовирусной терапии — сделанные на их основе мази и спреи не позволят патогену проникать в организм, так как «захватят» шипы вируса и лишат их возможности присоединяться к клеткам эпителия человека.
Лаборатория на чипе
Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разрабатывают инновационную систему экспресс-диагностики и лечения COVID-19 с помощью пептидов, пространственно-комплементарных (подходящих, как замок и ключ) шипу коронавируса. Дело в том, что при заражении SARS-CoV-2 адсорбируется на поверхности клеток с помощью шипов через рецептор ACE-2, который присутствует в клетках легких и других органов и является «входными воротами» для коронавируса. Затем патоген проникает в клетку и запускает процессы формирования своих копий с помощью внедрения собственной РНК в генетический аппарат клетки. В результате клетка превращается в маленькую «фабрику» по сборке новых вирионов коронавируса.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ
Специалисты ЛЭТИ пришли к выводу: для инактивации патогена и для экспресс-анализа на его наличие необходимы молекулы олигопептидов (соединений, представляющих собой короткие цепочки из аминокислот очень маленького размера. — «Известия»), обладающие пространственной структурой, комплементарной шипам коронавируса так же как и ACE-2. Биочип с такими молекулами позволит «связать» SARS-CoV-2, и оперативно идентифицировать его, и при этом блокировать вирус, лишив его возможности присоединяться к рецептору клеток человека, сообщила «Известиям» ведущий научный сотрудник ЛЭТИ, кандидат физико-математических наук Татьяна Зимина. С помощью созданной в университете компьютерной программы Protein-3D ученые смоделировали две подходящие последовательности аминокислот.
— Одна из них содержит всего восемь аминокислотных остатков. Ее можно использовать в виде раствора в диагностическом биочипе, — пояснила Татьяна Зимина. — Вторая достигает 15 аминокислотных остатков, что обеспечит еще большую прочность связывания последовательности с шипом вируса. Таким образом, второй пептид будет практически полностью связывать все группы, участвующие во взаимодействии коронавируса SARS-CoV-2 с АСЕ-2.
Быстрее всех
Сейчас ученые тестируют обе последовательности и разрабатывают прототип платформы биочипа. В случае успешных испытаний новая тест-система станет самой быстрой в России — идентифицировать коронавирус она сможет всего за десять минут. Высокая скорость анализа достигается благодаря применению технологий микроэлектроники, которые позволяют минимизировать все ручные операции (подготовка препарата, смешивания реагентов), а сам процесс нахождения вируса с помощью чипа быстр и автоматизирован. Кроме того, такие системы мобильны и не требуют специальных помещений.
— Эксперименты с использованием подобных пептидных биочипов нам неизвестны, — отметила в разговоре с «Известиями» Татьяна Зимина. — Наша методика такова. Поскольку вирус находится в эпителии, для анализа необходима мокрота или мазок из горла или носа. На чипе из стекла или полимера размером с предметное стеклышко имеется входной резервуар с раствором, куда помещается проба для анализа. Чип вставляется в считывающее устройство, где раствор проходит мимо площадок с пептидами.
Если в пробе есть вирусы, они «прицепятся» к пептидам. А с помощью оптического устройства можно будет сразу увидеть их яркое свечение. Регистрация присоединившихся белков на таком биочипе проводится с использованием оптического метода, также разработанного в ЛЭТИ.
Ученые подчеркивают, что разработанные пептиды можно использовать и в противовирусной терапии. Если приблизить их к вирусу, они «захватят» его шипы и инактивируют патоген. В результате он не присоединится к клеткам эпителия. Такие молекулы можно включить в состав средств для наружного применения. Они могут быть использованы в виде аэрозоля, порошка или мази для носа как в лечебной, так и в профилактических целях.
Перспективная разработка
Пептидные взаимодействия — перспективная технология, сообщил «Известиям» директор Института медицинской паразитологии, тропических и трансмиссивных заболеваний им. Е.И. Марциновского Сеченовского университета (вуз-участник проекта «5-100») Александр Лукашев.
— Этот метод в будущем может лечь в основу портативных сенсоров, определяющих вирус в реальном времени в местах скопления людей. Использование аналогов рецептора человека обеспечит выявление даже мутантных форм вируса (что не гарантировано при использовании антител), поскольку именно взаимодействие с рецептором определяет патогенез заболевания. Конечно, разработка терапии COVID-19 с использованием этого метода — вопрос более отдаленной перспективы, поскольку предстоит еще значительный объем испытаний, — подчеркнул ученый.
Описанный метод в теории выглядит интересно, а о возможности использования пространственных особенностей вируса SARS-CoV-2 имеется ряд научных статей в журналах с мировым именем, сообщил «Известиям» заместитель заведующего лабораторией анализа показателей здоровья населения и цифровизации здравоохранения МФТИ Станислав Отставнов.
— Правда, встает закономерный вопрос, почему принципы, известные и до пандемии COVID-19, не привели к перевороту в лечении других вирусных инфекций, к примеру вируса иммунодефицита человека, —отметил эксперт.
Ученым из ЛЭТИ предстоит пройти большой путь от проверки гипотезы до внедрения в клиническую практику эффективной технологии. Сами специалисты говорят, что на весь цикл испытаний вплоть до сертификации Роспотребнадзором уйдет от восьми до десяти месяцев. Работу над самой быстрой тест-системой и лекарством от коронавируса специалисты ЛЭТИ ведут совместно с НИИ гриппа Министерства здравоохранения РФ, НИИ особо чистых биопрепаратов, Санкт-Петербургским НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера.
Без ограничений, но в маске
Недавно главный пульмонолог Минздрава РФ Сергей Авдеев заявил, что многие неправильно понимают суть ослабления ограничений, введенных из-за пандемии коронавируса в стране. В разговоре с журналистами он отметил, что на сегодняшний день можно наблюдать явное снижение новых случаев заболевания коронавирусом: «Это, конечно, большой шаг в сторону уменьшения размеров пандемии. В масштабах страны пока ничего существенного не происходит: можно говорить, что сегодня мы имеем определенные успехи в борьбе с коронавирусной инфекцией, и этим обусловлено снятие ограничений», — рассказал он в интервью ТАСС.
Однако, по словам врача, увеличение числа контактов между людьми после снятия ряда ограничительных мер может привести к новым случаям заражения.
— Здесь самое важное — те самые мероприятия, о которых так много говорят врачи, Роспотребнадзор, СМИ. Мы должны соблюдать социальную дистанцию, носить маски, а в помещениях и перчатки. Всё это позволит снизить риски негативного сценария, — сказал Авдеев.
Ранее представители ВОЗ заявили о выходе России на плато по коронавирусу. Отечественные специалисты говорят, что это закономерно и число инфицированных будет уменьшаться.
— Теория эпидемиологии учит, что после пика заболеваемости должна быть достигнута стадия плато, а затем количество вновь заболевших постепенно начнет снижаться, — рассказала «Известиям» старший научный сотрудник Института Х-Вio ТюмГУ Мария Орлова.
По состоянию на 14 июня в России подтверждено 528 964 случаев коронавируса, 280 050 человек выздоровели, 6948 умерли от новой инфекции. Общее число заразившихся коронавирусом в мире к утру 14 июня превысило 7,76 млн человек. Пандемия охватила 188 стран. Об этом свидетельствуют данные проекта Университета Джонса Хопкинса, опубликованные на сайте.
Роспотребнадзор сообщил об инновационном биочипе для тестов на коронавирус
В Роспотребнадзоре сообщили о ведении российскими учеными работ по созданию биочипа, предназначенного для тестирования на актуальные возбудители воспаления легких. Об этом сообщается на сайте ведомства, где опубликованы итоги комплексного изучения коронавируса Нижегородским институтом эпидемиологии и микробиологии им. Блохиной.
«Ведутся работы в направлении создания прототипа биочипа для индикации актуальных возбудителей внебольничных пневмоний, в том числе вирусом SARS-CoV-2. Планируется охарактеризовать региональные особенности этиологической структуры внебольничных пневмоний, с учетом которой будет разработан прототип ДНК-биочипа», — говорится в сообщении.
По сути, биочип представляет собой экспресс-тест, который может быстро выявлять тысячи аллергенов, онкогенов и биологически активных веществ. Биочип выглядит как небольшая пластина, с размером стороны в 5-10 мм, являясь матрицей, на которую можно нанести несколько тысяч самых разных микротестов. Их, в свою очередь, создают из биологических макромолекул – ДНК, белков и ферментов.
Если действие компьютерного чипа позволяет лишь подтвердить или опровергнуть наличие определенного патогена, то биочип дает возможность выбрать единственно верный вариант из миллионов возможностей. Чип для тестов на заболевания не планируется вживлять в организм человека, это, по сути, — умная «лакмусовая бумажка».
Этиологическая структура – это совокупность причин, лежащих в основе возникновения той или иной болезни. Характеристика региональных особенностей этиологической структуры, которую планируют в НИЭМ им. Блохиной, представляет собой, по-видимому, классификацию различных пневмоний по условиям их возникновения в зависимости от регионов мира.
«В лабораториях института выполняются научные исследования, связанные с изучением COVID-19, оценка популяционного иммунитета к вирусу SARS-CoV-2 населения Нижегородского региона в условиях пандемии COVID-19, мониторинг заболеваемости новой коронавирусной инфекцией в субъектах Приволжского федерального округа», — отмечается в сообщении.
Биочип для индикации коронавируса разрабатывают также в Инжиниринговом центре микротехнологии ЛЭТИ в Санкт-Петербурге. Там ученые изучают инновационную систему лечения COVID-19 и выявления заболевания с помощью пептидов, которые, «как замок к ключу», подходят к шипу коронавируса. Если испытания будут пройдены успешно, то эта система может стать первой в России, которая способна всего за 10 минут выявить коронавирус в организме человека.
Кроме биочипа, в Нижегородском ИЭМ им. Блохиной ведутся исследования для разработки прототипа новой вакцины от коронавируса.
«Разрабатываемый прототип базируется на использовании авторской молекулярной платформы, представляющей собой вирусоподобные частицы на основе белков норовируса человека. Для создания вакцины они были модифицированы белками SARS-CoV-2», — говорится в сообщении Роспотребнадзора.
Эта вакцина может быть интраназальной, в форме спрея для носа, и применять ее планируют для профилактики коронавирусной инфекции у детей и пожилых людей.
Отнюдь не революция
Еще в апреле 2020 года Федеральное медико-биологическое агентство (ФМБА) разработало компактные чипы для быстрого выявления коронавируса нового типа, рассказывала глава агентства Вероника Скворцова.
Заявлялось, что новые аппараты смогут определить наличие вируса за 15-20 минут.
В экспозиции были представлены, в частности, биочипы для медицинской диагностики, носители информации на основе 3D микро- и наноструктур.