ЧИП-охота за вирусами

Учёные из Института молекулярной биологии РАН приступили к сертификации биочипов для выявления разновидностей вируса гепатита С. Рыночный потенциал новой технологии огромен: с использованием традиционных методов не удаётся установить разновидность вируса в каждом третьем случае, тогда как биочипы позволяют спрогнозировать тяжесть протекания болезни и назначить правильную терапию с эффективностью, близкой к 100 процентам.

Дмитрий Грядунов, руководитель научной группы ИБМ РАН: «С помощью биочипов можно проводить многопараметрический анализ: в одном образце крови выявлять сразу весь комплекс возбудителей. В случае с гепатитом С это очень важно: одновременно анализируется 50 разновидностей вируса по 130 уникальным полиморфным участкам генома».

• Точная диагностика крайне важна в отношении возбудителя гепатита С. Дело в том, что этот вирус отличается чрезвычайно высокой вариабельностью, причём заболевания, вызванные разными подтипами вируса, требуют специфического лечения, включая подбор лекарственных препаратов и их дозировку. В некоторых случаях терапию можно сократить в три-четыре раза, что весьма важно хотя бы с финансовой точки зрения: в среднем курс лечения обходится в 15–20 тысяч евро на человека.

До недавнего времени задача диагностики различных форм вируса в России практически не решалась. Существующие методы безнадёжно устарели, и самые опасные формы вируса выявлялись лишь в 70% случаев.

Примерно три года назад в Институте молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН (ИМБ РАН) совместно с госпиталем Университета Тулузы (Франция) приступили к разработке биочипов для установления генотипа и подтипа вируса гепатита С. К тому времени исследователи уже имели более чем пятилетний опыт по созданию и внедрению в медицинскую практику биочипов для выявления туберкулёза.

Стопроцентное попадание

Гепатит С был выбран исследователями по нескольким соображениям.

• Во-первых, это социально значимое заболевание, от которого до сих пор не изобретена вакцина.
• А, во-вторых, применение биочипов наилучшим образом подходит для диагностики гепатита.

  С их помощью можно проводить многопараметрический анализ: в одном образце крови (мочи, плазмы и т.д.) выявлять сразу весь комплекс возбудителей. Это очень удобно: человеку не требуется делать массу анализов для установления инфекции.

«Прежде чем создавать новый биочип, мы всегда задаёмся вопросом: а нужен ли он для диагностики данного заболевания, — говорит руководитель группы анализа патогенов лаборатории биологических микрочипов ИМБ РАН Дмитрий Грядунов. — Например, ЗППП (заболевания, передающиеся половым путём) — коммерчески выгодное, казалось бы, направление, но применение чипов здесь не оправданно: диагностировать нужно всего около десятка инфекций, которые и без чипа нетрудно определить. А вот в случае с гепатитом С одновременно нужно анализировать 50 разновидностей вируса по 130 уникальным полиморфным участкам генома. Никакой другой тест в данном случае не подходит, за исключением очень сложных и дорогостоящих, недоступных большинству пациентов».

С п р а в к а

• Известны шесть основных генотипов вируса гепатита С, каждый из которых локализован в определённой географической зоне: в России преобладает один, в Европе — другой, в Америке — третий. Но в результате миграции людей происходит интенсивная трансмиссия различных генотипов и подтипов вируса гепатита С. Поэтому необходимы технологии, позволяющие в кратчайшие сроки с эффективностью, близкой к ста процентам, определять все возможные разновидности вируса, которых насчитывается более 50.

В Институте молекулярной биологии РАН налажено собственное производство биочипов. Если 10 лет назад удавалось сделать не более 10 чипов в день, то сейчас благодаря автоматизации всех процессов выпускается около тысячи. То есть вполне можно удовлетворять потребности рынка

На разработку исследовательской версии чипа для определения разновидностей вируса гепатита С ушло около полутора лет, после чего учёные выиграли грант ФЦП на доведение продукции до клинического применения. В настоящее время завершается этап приёмочных технических испытаний, которые проводятся в Гематологическом научном центре РАМН и Институте полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М.П. Чумакова РАМН.

До конца этого года (проект завершается в октябре) планируется проанализировать несколько сотен образцов вируса гепатита С. На основе собранной статистики будут подготовлены протоколы, которые учёные представят в Росздравназдор для получения регистрационного удостоверения, разрешающего применять эти чипы в медицинской практике России.

По словам Дмитрия Грядунова, биочипы уже использовались в исследованиях нескольких тысяч образцов, рассчитаны их диагностические характеристики и определены преимущества.

«Прежде всего, использование чипов позволяет выявлять заболевание с эффективностью, близкой к 100%, — говорит Дмитрий. — Более того, традиционные методы обладают существенно меньшей разрешающей способностью: обнаруживают только 15 подтипов вируса, в то время как биочипы — около 50. При этом стоимость анализа примерно в 10 раз меньше по сравнению с современными зарубежными методами генотипирования вируса гепатита С. Это, кстати, позволяет рассчитывать, что наша продукция хорошо зарекомендует себя на мировом рынке и будет весьма конкурентоспособна. По крайней мере, сейчас у этих чипов нет аналогов».

От института до клиники

«Если вы посмотрите в ящик моего стола, то увидите множество коробочек, в которых лежат биочипы от различных заболеваний, — говорит Дмитрий. — Например, есть биочип для выявления возбудителей натуральной оспы, гриппа, неонатальных инфекций. Последний, кстати, очень важен: в России около 5—7% новорождённых до 28 дней заражаются этими инфекциями, при которых высока вероятность летального исхода. Для определения у ребёнка инфекции и был сделан чип. Исследования завершились, результаты опубликовали, даже изготовлен прототип. Но работу пришлось положить в стол. Мы не можем внедрять все чипы в медицинскую практику, у нас на это не хватит ни сил, ни времени — это достаточно длительный и сложный процесс».

Александр Заседателев, заместитель директора ИБМ РАН: «Около 10 лет назад мы начали создавать биочипы для диагностики туберкулёза. Сегодня они используются в 18 медцентрах России, больные получают реальную помощь. Приятно сознавать, что разработка дошла до потребителя, приносит людям пользу»

Вывести инновационную разработку из стен академического института и внедрить её в клинику — задача сверхсложная, но всё-таки осуществимая. Учёные ИМБ РАН убедились в этом на собственном опыте, внедряя чипы для туберкулёза. К их разработке приступили около восьми лет назад, а к применению — три года назад после получения регистрационного удостоверения Росздравнадзора.

«Сегодня наши чипы используются в 18 медцентрах России, больные получают реальную помощь, — говорит заместитель директора по науке ИБМ РАН Александр Заседателев. — Приятно сознавать, что разработка дошла до потребителя, приносит людям пользу. Если традиционными методами туберкулёз определяется в течение 2–3 месяцев, то с помощью биочипов — за сутки. Кроме того, по расчётам специалистов, применение только одного чипа позволяет государству экономить порядка 50 тысяч рублей. От Министерства здравоохранения мы сейчас ждём приказа об обязательном применении биочипов. Если он появится, то все клиники страны перейдут на эту технологию диагностики туберкулёза».

• Работая над проектом по туберкулёзу, учёные получили колоссальный опыт по внедрению своих разработок. Тогда им потребовалось почти пять лет, чтобы дойти до этапа сертификации, и ещё несколько лет пришлось убеждать медиков в эффективности нового метода. Сроки внедрения чипов для определения типа гепатита С, надеются сотрудники ИМБ, удастся значительно сократить.

За три года они с нуля создали в академическом институте разработку и довели её до сертификации в Министерстве здравоохранения — это рекордно короткие сроки, в среднем такие работы занимают порядка 10 лет. Но вот сколько потребуется времени на внедрение чипов в клиническую практику, учёные сказать не могут.

Лечение и диагностика того же туберкулёза финансируются в рамках отдельной госпрограммы, а гепатиту С пока не уделяется должного внимания. На сегодняшний день даже не существует точной статистики по больным. Поэтому в рамках проекта ФЦП приходится решать ещё одну важную задачу — проводить маркетинговые исследования, оценивать рынок.

Биочипы должны прийти на смену традиционным методам диагностики социально значимых заболеваний, повысив эффективность выявления вирусов до 100%

«Я прекрасно понимаю тех учёных, которые считают, что необходимо создавать инновационные центры, передавать туда технологии. Но, с другой стороны, мы прошли этот путь сами, и знаем, что пройти его можно, — говорит Дмитрий Грядунов. — Безусловно, очень много времени уходит на подготовку документов, переговоры с медицинскими институтами, на преодоление инерции чиновнического аппарата. Надо уметь налаживать работу с организациями, отвечающими за стандартизацию, контроль и регламентирование медицинских испытаний, знать даже нормы, в соответствии с которыми должны создаваться наборы для врачей.

Например, на первых приёмочных испытаниях нам сказали:

«У вас всё отлично работает, но мы ваши наборы не примем, потому что неправильно оформлена упаковка для биочипов».

Пришлось всё исправлять. Теперь мы знаем все эти нюансы, поэтому уверены, что сможем внедрить биочипы для выявления гепатита. Хотя не исключено, что начнём их применять на Западе. Французские партнёры в этом крайне заинтересованы. У них есть собственная дистрибуторская сеть, большой опыт в создании и распространении диагностических тестов».

О США, карьере и судьбе науки

В научной группе анализа патогенов ИМБ РАН работает около 15 человек, средний возраст сотрудников — 30–35 лет, причём и руководитель Дмитрий Грядунов не старше. Он пришёл в институт в 1997–1998 годах студентом МИФИ, стал аспирантом ИМБ, когда группа только создавалась в составе лаборатории биологических микрочипов. Проекты по туберкулёзу и другим инфекционным болезням захватили молодого учёного, и после защиты диссертации он остался здесь работать. Потом уехал работать в США, хотел посмотреть, как там делают науку, но через некоторое время вернулся.

«У каждого свои причины для эмиграции. Я вот вернулся и ни разу не пожалел об этом. Уже через пару месяцев понял, что у меня личная несовместимость с Америкой, — признаётся Дмитрий. — Там свои особенности и в образе жизни, и в питании. Оказалось, что всё это не очень мне подходит. Ко всему прочему и в науке было не так интересно. Здесь из множества разных задач можно выбрать что-то себе по душе. А за границей в течение пяти—десяти лет приходится работать в определённом направлении, в жёстких рамках, внутри которых зачастую нет места для собственной инициативы. Именно по этой причине некоторые возвращаются».

Вернувшись в Россию, Дмитрий Грядунов снова пришёл в ИМБ РАН. В 2003 году как молодой учёный он получил государственную премию РФ за создание ряда приложений для диагностики и лечения социально значимых заболеваний. Сегодня его научная группа решает целый ряд задач, связанных с анализом генома возбудителя туберкулёза, разработкой биочипов и методов анализа различных вирусов — гриппа, ВИЧ, гепатитов B и С, герпесов.

• Создаётся принципиально новый инструмент для обработки биологических образцов и выделения нуклеиновых кислот. Сотрудники группы регулярно выезжают в региональные противотуберкулёзные центры, проводят обучение персонала методикам анализа возбудителя этого заболевания с использованием технологии биочипов.

Андрей Мирзабеков

«Среди первоочередных целей я выделяю поддержание своей группы на высоком уровне, который определяется, с одной стороны, научными результатами, публикациями, а с другой — финансовым обеспечением, — говорит Дмитрий Грядунов. — Необходимо также сохранять традиции научной школы, заложенные нашим учителем академиком Андреем Дарьевичем Мирзабековым. Благодаря его усилиям технология биочипов получила общемировое признание. Хотелось бы и дальше продолжать работу в этом направлении и создавать наукоёмкие технологии, которые будут востребованы в медицине. Это очень важно».

Марина Муравьёва

http://www.strf.ru/science.aspx?…

Темпы научно-технического прогресса нарастают. Так и кажется, что само время сжимается… Ещё только недавно мы сообщали об этих исследованиях (http://www.nanonewsnet.ru/…-v-meditsine), и вот уже новый вал информации. И это – здорово! Не буду цитировать вышеупомянутые цифры и факты. Но не могу не отметить их поистине феноменальный рост. Что говорит о наступлении настоящей революции в диагностике самых опасных, социально значимых заболеваний. Хочется поздравить наших выдающихся исследователей и пожелать им новых успехов и новых творческих свершений!..