Россия – одна из немногих стран, в которых можно запатентовать практически любую технологию, относящуюся к медицине. Ежегодно в Роспатент подаются тысячи патентов для регистрации разработок в здравоохранении. Российские ученые были одними из первых, кто провел фундаментальные исследования по секвенированию генома вируса Зика, Эбола и создал действующую вакцину против них.
К наиболее перспективным разработкам в высокотехнологичной медицине относятся генная инженерия, 3D-печать, робототехника и клонирование, а также использование искусственного интеллекта для диагностирования болезней и создания эффективных фармацевтических препаратов. В этой статье мы расскажем о некоторых таких изобретениях, запатентованных в 2022-2023 годах.
Биопринтер для быстрого лечения ран
Лаборатория биотехнологических исследований «3 Д Биопринтинг Солюшенс» совместно с ФГБУ «Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС» запатентовали «пистолет» для биопечати: портативное устройство, которое можно использовать для заживления ран, остановки кровотечений в полевых условиях и при чрезвычайных ситуациях (патент № 2 793 065).
Печатающая головка такого устройства состоит из 3 сопел. Через два из них подается жидкий биоматериал на раневую поверхность: суспензия клеток и раствор биосовместимого мономера, а третье служит для подачи струи аэрозоля, что обеспечивает сшивку материалов в области раны. В корпусе находится аккумулятор и электромеханический модуль, который регулирует скорость подачи материала из шприцев.
В результате работы устройства на поверхности раны образуется тонкая пленка 0,2 – 1 мм, которая защищает рану от внешней среды, попадания бактериальных инфекций и помогает ее быстрому заживлению. В состав биоматериала могут быть включены антибиотики, анестетики, вещества, способствующие сворачиванию крови, и другие препараты.
В отличие от традиционного перевязочного материала такая технология препятствует высыханию раны и создает хорошую среду для регенеративных процессов, также не требуется регулярная замена повязок. Биологически активные материалы способствуют выработке собственного коллагена.
Эксперты в области медицины считают, что за биопринтингом скрывается огромный потенциал для тканевой инженерии. Уже сейчас ученые научились «печатать» на 3D-принтерах кожу, уши, кости и кровеносные артерии, а скоро, возможно, начнется производство целых органов.
Быстрая расшифровка человеческого генома
В 1990 году был запущен международный проект «Геном человека» для расшифровки человеческого наследственного материала. К 2003 г. удалось секвенировать (расшифровать) последовательность нуклеотидов, «кирпичиков» ДНК, только на 85%. Полностью геном человека был изучен лишь в 2022 году, то есть через 30 лет.
За последние 20 лет были разработаны новые быстрые методы секвенирования, но все они имеют недостатки: дороговизна оборудования, высокая погрешность.
Такие разработки представляют собой не только чисто исследовательский интерес. Они нужны для диагностирования болезней, подбора лекарств (персонализированная медицина), для идентификации личности, для редактирования генома, что поможет избавиться людям от многих тяжелых заболеваний.
Российские ученые из ООО «ГАММА-ДНК» создали секвенатор нового поколения, у которого нет аналогов в мире. Он позволяет полностью расшифровать человеческий геном за 4 часа, из которых 2 часа занимает подготовка пробы. В отличие от зарубежной аппаратуры, отечественный экспресс-секвенатор обладает высокой точностью 99,9999% и на порядок дешевле. А себестоимость расшифровки генома доступна практически для всех пациентов – $99 (патент на изобретение № 2 780 050).
Эффективный способ предотвращения фиброза
При фиброзе образуется избыточное количество соединительной ткани, в результате нарушается нормальная работа органов, что приводит к развитию заболеваний. Фиброз может быть вызван разными причинами: повреждения, хронический воспалительный процесс и инфекции, хирургическое вмешательство.
Российские ученые из МГУ им. М.В. Ломоносова разработали новый способ предотвращения фибротических изменений с помощью веществ, которые вырабатываются стволовыми клетками человека (КС-МСК). Они оказывают комплексное воздействие на восстановительные процессы в поврежденных тканях, подавляют активность фибробластов (клеток соединительной ткани, синтезирующих коллаген) и разрастание рубцов.
Для получения специальной питательной среды можно использовать жировую ткань от доноров, например, при косметической липосакции, либо при плановых хирургических операциях. Стволовые клетки выделяются из нее при помощи ферментативной обработки. Полученную среду очищают фракционированием в центрифугах, обрабатывают ультрафиолетом. Вещество можно развести в стерильном физиологическом растворе и вводить в виде инъекций или ингаляций при фиброзе легких (патент на изобретение № 2 766 707).
Лабораторные исследования показали, что у мышей, которым вводили КС-МСК, состояние было значительно лучше, чем в контрольной группе. Высокая эффективность состава обусловлена биологически активными компонентами, которые вырабатываются стволовыми клетками.
Новое поколение антибиотиков
В последнее время острой проблемой в терапии инфекционных заболеваний является устойчивость микробов к антибиотикам. Традиционная антибактериальная терапия становится неэффективной, увеличивается риск летальных исходов. А некоторые виды распространенных бактерий устойчивы уже сразу к нескольким видам антибиотиков.
Для решения этой проблемы Всемирная организация здравоохранения организовала систему эпиднадзора за устойчивостью к противомикробным препаратам «CAESAR». С 2019 г. отслеживается новый показатель – частота возникновения сепсиса (инфекции кровотока). Это грозное заболевание, которое часто ведет к смертельному исходу. Болезнь часто вызывается золотистым стафилококком (Staphylococcus Aureus) – лекарственно устойчивым возбудителем.
Российские ученые из НИИ по изысканию новых антибиотиков имени Г.Ф. Гаузе получили новые соединения – гауземицины А и В, которые обладают большой эффективностью в отношении грамположительных бактерий, в том числе против золотистого стафилококка.
Для изготовления нового антибиотика культивируют штаммы стрептомицетов (Streptomyces), затем отделяют мицелий и обрабатывают сырье. Из 25 мг концентрата антибиотика можно получить 1,9 мг гауземицина А и 5,3 мг гауземицина В в виде белого порошка.
Для сравнения: минимальная концентрация Ванкомицина, то есть наименьшая дозировка антибиотика, останавливающая рост стафилококковых бактерий, – 1 мкг на 1 мл. Для гауземицина В этот показатель почти в 10 раз ниже – 0,125 мкг/мл.
Лечение недостаточности биотинидазы у детей
Биотинидаза – это фермент, который участвует в обмене биотина, водорастворимого витамина B. Этот витамин очень важен для организма, так как он задействован в метаболизме глюкозы, жирных кислот, аминокислот, необходимых для синтеза мышечного белка.
Дефицит биотинидазы у детей обусловлен мутациями в генах. Эта болезнь довольно распространенная: в европейских странах ее частота составляет 1 случай на 40 тыс. новорожденных. Она начинает проявлять себя в 1-6 месяцев, в редких случаях – в подростковом возрасте.
Наиболее уязвимой является центральная нервная система, так как для нормальной работы нейронов (нервных клеток) необходимо постоянное поступление биотина. Это приводит к тяжелым неврологическим последствиям, нарушениям сознания, коме. Кроме того, у детей может быть задержка роста, ухудшение зрения и слуха, снижение иммунитета.
Для лечения такого состояния применяются пищевые добавки на основе биотина и витаминов группы В. Однако все известные добавки содержат компоненты, которые не предназначены для детей. Кроме того, биотина в них недостаточно для терапевтической дозы при дефиците биотинидазы.
Исследователи из компании «ПРОМИКС» (Кругляков П.В., Лепешкин А.И.) разработали состав, который можно использовать для лечения детей грудного возраста. Продукт обладает высокой растворимостью и его можно добавлять в молочные смеси и прикорм без риска для здоровья детей. Состав содержит лечебную дозу биотина и безопасные наполнители (патент на изобретение № 2 795 624).
Разрушение биопленок
Биопленки – это колонии микроорганизмов, которые взаимодействуют друг с другом, благодаря чему повышается их устойчивость к внешней среде и антибиотикам. Биопленки образуют своеобразный биополимерный матрикс, и этот способ существования бактерий несет в себе большие проблемы для современной медицины.
По данным исследователей, до 80% бактериальных инфекций связаны именно с полимикробными пленками. Биопленки растут на поверхности медицинских устройств и проявляют хорошую устойчивость к воздействию антисептиков.
Трудности лечения многих хронических инфекций тоже связаны с формированием микробных биопленок в организме больных. Электронная микроскопия показывает наличие биопленок в 60% биоптатов, которые взяты из хронических ран.
Стандартные терапевтические дозы антибиотиков при этом не действуют. Биополимерный матрикс выполняет роль фильтра, который способствует высокой выживаемости пленочных микробов.
Поэтому ведутся постоянные поиски новых веществ, которые способны разрушать биопленки и в то же время быть безопасными для человека. В биотехнологической научно-исследовательской лаборатории «Иннова плюс» удалось получить последовательность нуклеотидов β-N-ацетилгексозаминидазы. Ее биологическая активность в 7 раз превышает ту, которая необходима для разрушения биопленок.
Изобретение было получено методами биоинформатики с использованием специального программного обеспечения (патент № 2 789 544, автор изобретения – Аль-Шехадат Руслан Исмаилович). В качестве продуцентов, вырабатывающих этот фермент, применяются коммерчески доступные штаммы Escherichia coli.
Рассказываем про интеллектуальные права, кратко освещаем важные новости для бизнеса и делимся результатами своей работы. Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Другие статьи, которые могут быть вам интересны:
Как запатентовать идею в России
Сколько стоит патент на изобретение, полезную модель, промышленный образец
Как самостоятельно зарегистрировать свой бренд в Роспатенте
Услуги патентного поверенного при регистрации интеллектуальной собственности