– Когда мы начинали работу над проектом, коронавирус еще себя не проявил, а самым распространенным и вредным был вирус гриппа, – рассказывает Елена Геннадиевна. – В год им болеют более 300 миллионов человек, из них 300-600 тысяч умирают. Грипп подрывает здоровье множества людей так, что они на несколько недель теряют работоспособность. А причина одна: вирус изменчив, и иммунная система часто не в состоянии распознать новый штамм. Медикам это известно, и они готовятся: делают новые вакцины, однако из-за чрезвычайной переменчивости и приспособляемости вируса стопроцентной защиты они не дают. Грипп особенно опасен для людей с иммунодефицитом и хроническими заболеваниями, пожилых и младенцев. И чем раньше медики поставят точный диагноз – установят возбудителя ОРВИ – тем быстрее больного можно будет изолировать, чтобы он не заражал других, и начать лечение, стараясь избежать тяжелых последствий, например, развития опасной вирусной пневмонии.
Обычно у человека с симптомами ОРВИ берут мазок, чтобы проверить его сразу на несколько возбудителей инфекции. Однако самый точный анализ – ПЦР – занимает массу драгоценного времени, а современные экспресс-тесты из-за недостаточной чувствительности дают большой процент ложных результатов. Поэтому так важно разрабатывать надежные и чувствительные биосенсоры, чтобы попытаться провести одновременно ряд анализов и сразу определить тип вируса-возбудителя ОРВИ. Помимо широко известных гриппа и коронавируса возбудителями могут быть аденовирусы, респираторно-синцитиальные вирусы и др.
– Наверное, это направление биологии очень востребовано?
– Да, оно необыкновенно популярно. В мире им занимаются, наверное, десятки лабораторий. Они создают, например, электросенсоры, чтобы по изменениям электрических характеристик судить о наличии вируса в образце. Используют принципы рамановской спектроскопии и флуориметрию, в общем, методы самые разные. А задача одна: сделать надежный, дешевый, легко производимый биосенсор. Наша разработка отвечает этим требованиям: расходные материалы для сенсоров дешевые, прибор портативный, а анализ вместе с подготовкой занимает всего 15 минут, тогда как многим действующим сенсорам необходимо несколько часов для организации и проведения анализа. Фактически у нашего биосенсера два серьезных конкурента, занявших рынок диагностики гриппа и коронавируса. Первый – чувствительный ПЦР-анализ. Но чтобы его провести, нужно не менее часа времени и усилия специализированной лаборатории. Так что оперативно поставить диагноз и изолировать разносчика инфекции практически невозможно. Но у него есть важное достоинство – он очень точен в обнаружении вирусов. Однако наш сенсор сейчас достиг приблизительно того же уровня. Второй конкурент – активно используемые тест-полоски на основе антител. Они быстро дают результат, но из-за низкой чувствительности часто ошибаются.
– Когда вы получили грант РНФ и что обязаны по нему сделать?
– Мы сделали упор на проведении перспективного междисциплинарного исследования, в котором участвуют химики МГУ, специализирующиеся на выявлении биологических молекул, и сотрудники Института физики твердого тела РАН в Черноголовке, сконструировавшие надежный и портативный рамановский спектрометр. Заявку писали на энтузиазме, достаточно широко сформулировав задачу будущего биосенсора. Помимо вирусов намеривались обнаруживать и онкоклетки, и низкомолекулярные вещества. Все участники исследования – специалисты в своей области, и, думаю, их объединение в один коллектив привлекло внимание Фонда. Грант на три года мы получили в 2018 году. К нам присоединились химики из Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, биологи из Федерального научного центра исследований и разработки иммунобиологических препаратов им. М.П. Чумакова РАН и Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии им. почетного академика Н.Ф. Гамалеи, а также физики из Объединенного института ядерных исследований. Команда получилась необычайно сильная.
Со временем задачу создания многопрофильного биосенсора мы сузили до определения вирусов-возбудителей ОРВИ, а с появлением коронавируса ввиду его большой опасности сосредоточились и на нем и, считаю, добились определенных успехов. Видимо, поэтому РНФ продлил нам грант еще на два года. За это время планируем сделать мультисенсор, способный одновременно определять сразу пять разных типов вирусов: гриппа (типов А и Б), коронавирус, аденовирус и респираторно-синцитиальный вирус. Замечу, что таких универсальных биосенсоров в мире нет, все действующие улавливают лишь один-два вируса. Надеемся, что оперативное определение типа вируса с помощью наших тестов позволит контролировать эпидемиологическую обстановку и быстро ставить диагноз.
– Вы пишете статьи для ведущих журналов. Какова реакция коллег?
– По результатам проекта опубликовали десять статей. Половина из них напечатана в журналах первого квартиля. Хорошее цитирование получила первая статья 2019 года, описывающая биосенсор для определения вируса гриппа, – более 50. А статья, вышедшая всего год назад, уже насчитывает 20 цитирований. Отмечу, что на средства гранта наш коллектив приобрел недостающее оборудование, расходные материалы, оплату поездок на конференции и публикацию материалов.
– Будет ли востребован ваш биосенсор? Легко ли его произвести? Сколько он будет стоить?
– Прибор состоит из двух частей: устройства фильтрации биологических образцов и раствора наночастиц, покрытых аптамерами. Физики сами делают доступные расходные материалы — мембраны и наночастицы, а синтез ДНК-аптамеров производят фирмы, синтезирующие праймеры (фрагмент ДНК, определяющий тип вируса) для ПЦР. Мы рассчитываем, что себестоимость сенсора будет не выше 100 рублей.
– В следующем году грант заканчивается, а вместе с ним и финансирование проекта. Ваши дальнейшие планы?
– Будем продолжать совместные исследования, а параллельно искать компании и предприятия, заинтересованные в нашем проекте. Понимаем, что производители могут не проявить особого интереса к анализам на грипп, а потому стремимся расширить круг исследуемых вирусов, вызывающих социально значимые заболевания. В общем, останавливаться мы не намерены.