Молекулы ставят диагноз

В этой комнате все стерильно, поэтому сотрудники, которые здесь работают, надевают белые халаты, шапочки на голову и бахилы на ноги. Но главную работу здесь выполняют не люди, а сложные приборы, занимающие почти половину помещения. Это - роботы. Они трудятся день и ночь - изготавливают биологические микрочипы. Их продукция - обычные на вид стекла, такие, которые помещают под объектив микроскопа, но заклеенные посередине, аккуратно уложены в коробочки. Они готовы к отправке в туберкулезные центры, где их задача - быстро и точно выявить у больных формы туберкулеза, устойчивые к действию лекарств. Проект диагностики лекарственно-устойчивых штаммов туберкулеза, поддержанный Международным научно-техническим центром (МНТЦ) и финансирующийся Департаментом здравоохранения США, вступил в завершающую стадию. На сегодняшний день биологические микрочипы - самый совершенный метод диагностики.

Понятие "биологический микрочип", или "биочип", родилось совсем недавно, чуть больше 10 лет назад, причем родилось в нашей стране - в Институте молекулярной биологии им. В.А. Энгельгарта РАН. Идея принадлежит академику РАН Андрею Мирзабекову.

Как устроен биочип? На стекле расположено множество мельчайших капелек геля - ячеек. Объем каждой ячейки - доли нанолитра, на одном квадратном миллиметре поверхности их может разместиться до сотни. В каждой капельке-ячейке находится зонд - микроскопический анализатор на какое-нибудь химическое вещество. "Он взаимодействует с веществом-субстратом, как ключ с замком, - объясняет сотрудник Центра биологических микрочипов, доктор биологических наук Виктор Барский. - Там, где произошло взаимодействие, ячейка светится, потому что образец помечен люминесцентной меткой. Картинка, которую мы видим, - расположение светящихся ячеек, дает информацию о природе образца". Зонды могут быть самыми разными - ДНК, белки, в том числе антитела, ферменты, гормоны и т.д.

Идея направить войско биочипов на войну с туберкулезом возникла в 1998 году, когда началась совместная работа ИМБ РАН и Московского центра борьбы с туберкулезом. Эта болезнь и в XXI веке остается, увы, непобедимой во многих и многих странах. Ежегодно в мире около 30 млн. людей заражаются туберкулезом и около 2 млн. от него умирают. Коварство этой болезни заключается в том, что очень часто она не поддается стандартному лечению. Сейчас известно около 40 мутантных штаммов бактерии туберкулеза, в которых генетически закреплена устойчивость к действию лекарств так называемого первого ряда.

При традиционном подходе для того, чтобы поставить больному диагноз "туберкулез", требуется не менее 5-6 недель. Если использовать биочипы, диагноз можно поставить менее чем за сутки (а в перспективе - за два часа). В биочипах каждый зонд соответствует участку ДНК бактерии туберкулеза, тому самому, где произошла мутация, которая делает микроб нечувствительным к лекарствам. Поскольку на одном биочипе - множество зондов на разные мутации, картинка свечения ячеек дает точный ответ на вопрос, какой именно из десятков мутантных штаммов бактерии "поселился" у данного пациента.

Когда наши ученые только начали эти работы, они могли сделать не больше 5-10 штук биочипов в день. Сейчас роботы способны производить несколько сот биочипов в сутки. Казалось бы, это очень много, но потребности еще больше. "Мы должны научиться изготавливать их тысячами в день, - говорит Барский. - Только Россия нуждается ежегодно в 2 миллионах биочипов на туберкулез, не говоря о других видах".

Особенность российских биочипов в том, что они дешевые. Для сравнения: биочип американской фирмы "Арфиметрикс" стоит от 400 долл. и выше. А изделия, которые производятся в ИМБ РАН, стоят меньше 10 долл., а в будущем ученые надеются довести их стоимость до 1 долл. или еще меньше. Кроме того, российские чипы многоразовые. После использования их можно отмыть и использовать для повторных анализов.

Чтобы получить возможность производить и продавать биочипы, сотрудники Института молекулярной биологии создали фирму "Биочип". Ведь академическому институту не разрешено заниматься производством, а фирма дает возможность это делать. Биочипы - яркий и нетипичный для нашей страны пример того, как за короткий срок ученые воплотили свою идею в полезный продукт. "Сейчас сложилась уникальная для нашей страны ситуация, - говорит Виктор Барский, - когда мы имеем все юридические права на распространение этой технологии как в России, так и во всем мире".

Какое же будущее, по мнению ученых, ожидает их детище? "Самое главное достоинство биочипов, - говорит академик Андрей Мирзабеков, - их универсальность". Можно сделать зонды для выявления различных мутаций, белков, каких-то иных веществ, образующихся в организме при заболевании, и таким образом обнаружить любую болезнь, в том числе рак. Уже созданы биочипы, которые выявляют рак крови - лейкемию. Можно проверять донорскую кровь на ВИЧ, гепатиты, сифилис. Можно сделать зонды на тяжелые металлы или иные загрязнители и таким образом контролировать состояние окружающей среды. Можно находить трансгены в пищевых продуктах. Да мало ли что еще!

Ученые из Института молекулярной биологии сотрудничают приблизительно с двумя десятками лабораторий во всем мире. К ним за помощью обратилась ВОЗ - нужны биочипы для слаборазвитых стран, где очень остро стоит проблема с туберкулезом. Вот только от нашего государства ученые получают непропорционально мало по сравнению с той реальной пользой, которые принесли и еще принесут плоды их труда..