Проект студентки Факультета естественных наук НГУ Виктории Бирюковой вошёл в число победителей программы «Студенческий стартап». При поддержке Стартап-студии НГУ она разрабатывает набор для ПЦР-диагностики, который поможет точнее выявлять возбудителей болезней и опасные мутации в крови, слюне и мазках.
Работа идёт на базе Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН. Прототип диагностического набора планируют подготовить к 2027 году.
Как отмечают в НГУ, ПЦР — это метод молекулярной диагностики, который позволяет «размножить» крошечные фрагменты генетического материала до такого количества, когда их можно обнаружить. Так лаборатории находят ДНК и РНК вирусов, бактерий и других возбудителей заболеваний.
Традиционные наборы для ПЦР работают как липкая лента: они собирают из образца всю генетическую информацию подряд — и возбудителя, и человека, и белки. Примеси мешают реакции, поэтому пробу приходится многократно промывать и фильтровать. На каждом таком этапе теряется часть нужного материала — иногда до половины. На самых ранних стадиях болезни, когда в образце буквально единичные молекулы возбудителя, это может привести к ложноотрицательному результату: человек уже болен, а тест показывает, что он здоров. Время для лечения оказывается упущено.
В основе новой технологии — магнитные наночастицы. На их поверхности закреплены специальные синтетические ДНК-зонды, которые узнают только нужный участок генетического материала возбудителя. Когда зонд находит цель, частица захватывает её. Если поднести к пробирке магнит, частицы с «пойманной» мишенью собираются у стенки за минуту. Лишнее — белки, клеточный мусор, примеси — смывается. Чистый целевой материал остаётся на частицах и сразу отправляется на ПЦР.
По словам Виктории Бирюковой, ключевое отличие в том, что новая система выделяет только целевой фрагмент, а не собирает всю нуклеиновую кислоту без разбора. Это снижает потери и риск ошибок.
Обычные ДНК-зонды имеют электрический заряд и хорошо работают только в растворах с высоким содержанием солей. Новые зонды — электронейтральные. Они сохраняют стабильность в сложной биологической среде и работают даже при малом количестве солей. В таких условиях мешающие вторичные структуры целевой ДНК/РНК разрушаются, и зонд быстрее связывается с нужным участком. Кроме того, такие зонды устойчивы к действию ферментов-нуклеаз, которые в организме разрушают чужеродные ДНК и РНК.
В настоящее время уже синтезированы магнитные наночастицы, отработана методика закрепления зондов, подтверждён селективный захват мишени. Теперь предстоит отработать саму ПЦР на наночастицах.
Конечный продукт — прототип диагностического набора на 100 анализов. В компактной коробке будут: суспензия наночастиц с зондами, буферные растворы, праймеры для ПЦР, положительный контрольный образец и инструкция. Набор предназначен для клинико-диагностических лабораторий, медицинских центров и служб инфекционного скрининга. С его помощью можно выявлять вирусы, бактерии и специфические мутации в биоматериале пациента.