Российские ученые создали компактный прибор, который выявляет один из самых распространенных типов вируса герпеса всего за 1,5 минуты. Для такой диагностики не нужны сложное оборудование и специально обученный персонал, в отличие от используемого сейчас лабораторного ПЦР-исследования. По словам экспертов, разработка может найти применение в поликлиниках и больницах. Однако для этого устройство необходимо усовершенствовать, чтобы оно могло выявлять и другие типы вируса герпеса.
Быстрый тест на герпес
Исследователи Московского Политеха вместе с коллегами из МГУ имени М. В. Ломоносова и институтов РАН создали гибкий графеновый сенсор, который всего за 1,5 минуты обнаруживает белок вируса простого герпеса первого типа. Сейчас для этого требуется лабораторный ПЦР-анализ с использованием амплификатора и участием специально обученного персонала.
Разработчики изготовили и испытали 15 датчиков. Все они реагировали на белок вируса, причем сила отклика увеличивалась вместе с его концентрацией. Чтобы проверить избирательность сенсоров, ученые также протестировали их на альбумине — одном из самых распространенных белков крови. Отклик на белок вируса оказался примерно в девять раз сильнее. Минимальная концентрация, при которой удалось зарегистрировать сигнал, составила около 100 пикомолей на литр — это одна триллионная часть моля в литре.
Пока эксперименты проводили в лабораторных условиях на очищенном белке в буферном растворе. Прежде чем применять технологию в медицинской диагностике, ее предстоит испытать на реальных биологических образцах, например слюне, а также проверить, как на результаты влияют другие белки, способные мешать измерениям.
— Следующий этап — испытания с реальными пробами. Параллельно мы развиваем это направление для измерения нейромедиаторов, прежде всего дофамина и серотонина. Изменения их уровня связаны с рядом заболеваний, в том числе с болезнью Паркинсона. Поэтому быстрый способ отслеживать их концентрацию был бы полезен исследователям и врачам, — рассказал руководитель проекта, старший научный сотрудник научно-технического центра «Автоматизированные технические системы» Московского Политеха Иван Комаров.
Справка «Известий»
По данным ВОЗ, около 3,8 млрд человек в возрасте до 50 лет во всем мире инфицированы вирусом простого герпеса первого типа. Это примерно 64% населения в данной возрастной группе. Поскольку вирус остается в организме пожизненно, среди людей старше 50 лет доля инфицированных еще выше. После первичного заражения вирус сохраняется в организме в латентном состоянии и при определенных условиях может активироваться вновь, иногда даже без видимых симптомов. Чаще всего инфекция проявляется высыпаниями на губах, однако возможны и тяжелые осложнения: поражение глаз, энцефалит и заражение новорожденных.
Исследователи получили тонкие пленки оксида графена на гибкой полимерной подложке. Лазерная обработка удаляет часть кислородсодержащих групп, благодаря чему повышается электропроводность материала. При этом в пределах одной пленки формируют участки с разными свойствами: контакты обрабатывают интенсивнее, а чувствительную зону — более мягко. Это позволяет сохранить на ее поверхности химические группы, необходимые для закрепления распознающих молекул. Размер готового сенсора составляет около 15 мм.
Для распознавания белка исследователи использовали аптамеры — короткие цепочки ДНК, которые избирательно связываются с определенной молекулой. Выбранный аптамер связывается с гликопротеином D — белком на поверхности вируса, с помощью которого тот проникает в клетки человека. Взаимодействие с белком вызывает изменение электрического сопротивления пленки, которое регистрирует измерительная система, рассказал Иван Комаров.
Внедрение в практику
Разработка выглядит перспективной, однако пока находится на ранней, лабораторной стадии. Ее главным преимуществом может стать скорость и простота использования, считает эксперт НТИ по технологиям Леонид Дробышевич.
— Заменить ПЦР такой тест вряд ли сможет, однако у него есть понятная ниша. Это быстрая первичная проверка там, где поблизости нет лаборатории или результата приходится долго ждать: в поликлиниках, офтальмологических кабинетах, родильных домах, а также в выездной и сельской медицине. Такая диагностика особенно важна для пациентов, у которых герпес может протекать тяжело, — сказал он.
Быстрый тест мог бы пригодиться беременным перед родами, а также при подозрении на герпетическое поражение глаз, когда промедление грозит потерей зрения. Если эффективность сенсора подтвердится на реальных образцах, он может стать удобным инструментом для скрининга и наблюдения за этими группами пациентов, подчеркнул специалист.
Разработка может представлять значительный интерес как для медицины, так и для бизнеса, считает ведущий научный сотрудник НОЦ «Мягкая материя и физика флюидов» МГТУ им. Н. Э. Баумана Максим Колясников.
— ПЦР-исследования на герпес могут занимать до нескольких рабочих дней, тогда как новый сенсор дает очень быстрый отклик. Правда, пока его проверяли только на очищенном белке в растворе. При этом уже очевидно, что для работы с ним не потребуется высокая квалификация персонала. Полное время анализа проб пациентов еще предстоит установить, — отметил Максим Колясников.
Как подчеркнул эксперт, пока исследователи работали только с белком вируса простого герпеса первого типа, однако существуют и другие типы вируса. Для коммерциализации разработки необходимо подтвердить ее точность на реальных образцах, проверить способность выявлять другие типы вируса и, что особенно важно, различать их.