Русский биочип

Как сообщает газета "Известия", приоритетной разработке российских ученых — микрочипу, позволяющему в считанные часы определять сотни патогенных бактерий и вирусов, выявлять генетические мутации, предрасположенность человека к некоторым видам рака, его чувствительность к лекарствам, — выдан государственный сертификат на применение для выявления лекарственно-устойчивых форм туберкулеза. Сертификат получил и прибор-анализатор для чипов. Это первая в мире из подобных технологий, получившая официальное признание.

Не так уж много у нашей науки прорывов мирового значения. Биочип — один из них. Итог 15-летней работы, в реальные перспективы которой тогда, в конце 80-х, мало кто верил. Создание "русского биочипа", как называют это устройство за рубежом, прямо связано с личностью директора Института молекулярной биологии РАН академика Андрея Мирзабекова, недавно ушедшего из жизни, — с его талантом, волей и абсолютно независимым характером.

— Многие из нас тогда считали, что осуществить подобную работу невозможно, — рассказывает старший научный сотрудник института, доктор биологических наук Виктор Барский. — Но Андрей Дарьевич сказал: "Вот и нужно делать то, что невозможно, а все остальное — неинтересно".

Идея создания биологического чипа, который по величине, скорости и объему работы был бы похож на чип электронный, пришла в голову практически одновременно трем ученым — в Британии, Югославии и СССР. Югославскую группу вскоре пригласили работать в США, но довести идею до реального продукта она не сумела, распалась. Англичанин продал идею фирме, производящей диагностикумы, но там ее просто положили под сукно до лучших времен. Нашим терять было нечего — финансирование науки год от года сокращалось, — они продолжили работу. Когда стало ясно, что русские нашли наиболее короткий и эффективный путь к успеху, Аргоннская национальная лаборатория США предложила Мирзабекову возглавить свой центр биочипов. Он согласился при условии сохранения центра в России и предоставления ему финансовой помощи. До 2001 года наши работали в двух лабораториях, сохранив за Россией все права на результат и пережив самые тяжелые для науки времена.

Вот он, биочип — едва заметный матовый квадратик на блестящей пластинке размером не больше обычной почтовой марки. Эта кроха может заменить целую лабораторию с ее штатом, сотнями пробирок и десятками приборов. Только принцип действия биочипа основан на законах не математики, а молекулярной биологии.

— Робот наносит на пластинку микрокапли различных компонентов, в том числе и зондовые молекулы, — рассказывает заместитель директора ИМБ РАН доктор физико-математических наук Александр Заседателев. — Эти молекулы — фрагменты ДНК или определенные белки — могут принадлежать бактериям, вирусам, токсинам и т.п. После того как пластинки облучат ультрафиолетом, капли полимеризуются в микроячейки-ловушки. На чипе их может быть от 100 до 4000.

Прежде в лаборатории производили по десятку чипов в день. Позже ученые создали роботов, которые производят одновременно по 70 чипов за час-полтора. Процесс определения любого патогена теперь предельно прост. В каплю крови, плазмы или любой другой анализируемой жидкости добавляют флуоресцентное вещество — крошечный "фонарик" получает каждая молекула, находящаяся в ней. Когда каплю помещают на чип, молекулы ищут "родственников" на биочипе и соединяются с ними. Там, где соберется больше "фонариков", ячейка засветится ярче. Так "опознают" бактерии, вирусы, дефектные гены, а в принципе — любое вещество, имеющее молекулярное строение.

"Опознание" можно провести сразу под микроскопом. Но портрет биочипа можно еще и увеличить и отпечатать на фотобумаге. Фотокарточка со светящимися ячейками упрощает и удешевляет несколько сложнейших анализов. Сам чип можно высушить и хранить вечно.

Биочипы уже испытаны на конкретной работе в Центральном НИИ туберкулеза РАМН — здесь с их помощью как раз и определяли микобактерии лекарственно-устойчивого туберкулеза. В обычных лабораториях на подобный анализ уходит от двух недель до двух месяцев. В ГНЦ биотехнологии и вирусологии "Вектор" под Новосибирском чипы в считанные часы определяют возбудителей особо опасных инфекций — чумы, холеры, оспы. Они же помогают за один день ставить точный диагноз детям, страдающим лейкозом, — это особенно важно, потому что чем быстрее начато правильное лечение, тем больше шансов спасти ребенка.

Но и это еще не все. Биочип способен в считанные часы определить качество донорской крови и оттипировать штаммы гриппа птиц и животных, который в последние годы так беспокоит весь мир, идентифицировать личность и провести другие криминалистические анализы, выявить генетические мутации у плода и маркеры шести онкологических заболеваний еще до появления их клинических признаков и т.п. При этом под каждую новую задачу можно создавать новые разновидности чипа — эта диагностика не только быстрее, но и значительно дешевле таких известных дорогих и сложных методик, как, к примеру, полимеразная цепная реакция (ПЦР). "Русский чип" в 30 раз дешевле зарубежных, а при промышленном производстве, по убеждению академика Мирзабекова, вообще должен стоить не дороже стеклянной пластинки, на которой он закреплен.

Сегодня комплекты "русских биочипов" и оборудование для их анализа работают в исследовательских лабораториях США, Франции, Кореи, Киргизии. Запросы на различные виды чипов поступают из разных стран, но до сих пор использовать их можно было лишь в исследовательских целях. Теперь сертификат на диагностику лекарственно-устойчивых форм туберкулеза позволяет новейшей научной разработке прийти в больницы, работать на благо людей. По подсчетам ученых, России необходимо не менее 2 млн биочипов в год. Но это уже задача не научная, а практическая — наука свое дело сделала.