Чтобы остановить пандемию Сovid-2019, необходимо проводить тщательную тотальную диагностику, обеспечив органы здравоохранения специальными тестами. Такие тесты проводятся на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР). Их ключевой компонент — специальные ДНК-праймеры, выпуск которых готовы развернуть в течение недели ученые Московского университета. Специалисты МГУ совместно с коллегами из РАН разработали крупномасштабный синтез и очистку ДНК-олигонуклеотидов. Химики могут приступить к производству уже сейчас на базе созданного предприятия ООО «Апто-Фарм» в количествах, достаточных для обеспечения нескольких миллионов тестов.
Рассказывает профессор кафедры химии природных соединений МГУ Алексей Копылов
"У нас есть мощная база для производства критических компонентов для тест-систем. Важно не допустить распространение эпидемии коронавируса. Для этого необходимо проводить четкую научную диагностику и выделить ту группу людей, которая болеет именно коронавирусом, а не другими заболеваниями с похожей симптоматикой. Более того, необходимо уметь выявлять и бессимптомных носителей вируса.
Химики МГУ совместно с нашей прикладной частной компанией ООО «Апто-Фарм» уже сейчас готовы начать широкомасштабное производство ДНК-праймеров с помощью химического синтеза коротких фрагментов ДНК с заданной химической структурой, то есть последовательностью нуклеотидов.
Вирусы иногда называют «взбесившимися генами». У них есть свой геном – совокупность генов, покрытых оболочкой. Коронавирус содержит цепочку РНК (рибонуклеиновую кислоту). Вся генетическая информация записана с помощью 4 букв - нуклеотидов: А (Аденина), Г (Гуанина), Ц (Цитозина) и У (Урацила). В ДНК вместо У используется похожий нуклеотид Т (Тимин). Сочетание этих 4 букв образует генетический текст.
Зная этот текст, мы можем создавать комплементарную копию фрагмента вируса с помощью простых правил: А «читает» Т, а Г «читает» Ц. То есть если в вирусе генетический текст будет, например, АУГЦ, то фрагмент ДНК будет ТАЦГ. Выбранная последовательность должна быть только у вируса и не встречаться ни в какой другой ДНК, ни в человеческой, ни в бактериях, которые присутствуют у человека. Фрагмент ДНК с такой характерной последовательностью, называемый олигонуклеотидным «зондом» или «праймером», синтезируют химически с помощью специальных автоматов-синтезаторов генов. Кстати, первый в мире автомат был создан химиками МГУ и Новосибирского академгородка.
Если из биологического образца выделить нуклеиновую кислоту и добавить зонд-праймер, то с помощью другого прибора можно определить, находит наш зонд-праймер свою комплементарную последовательность в образце или нет, т.е. сказать, есть вирусные гены в образце или нет.
Поскольку генетический текст вируса – это текст из нескольких десятков тысяч букв, у бактерий – из нескольких миллионов, а у человека – из нескольких миллиардов, то нужно исключить случайное совпадение текстов. Для этого используют не один зонд-праймер, а несколько. Более того, чтобы повысить чувствительность метода в используемом приборе, сигнал усиливается. Именно так происходит известный процесс под названием ПЦР – полимеразная цепная реакция, метод молекулярной биологии, позволяющий нарабатывать копии определенного фрагмента ДНК, ограниченного выбранными зондами-праймерами. Это повышает его содержание в пробе на много порядков в геометрической прогрессии.
Мы работаем с прекрасным современным прибором для синтеза олигонуклеотидов с очень высокой производительностью, что позволит обеспечить любого отечественного производителя ПЦР-тестов достаточным количеством специфических олигонуклеотидов. Масштабный синтез позволяет контролировать качество, т.к. ошибки в тексте олигонуклеотида чреваты ошибками в диагнозе.
Для массовой диагностики требуется большое количество тестов, поэтому здесь должен быть задействован весь потенциал, как зарубежный, так и отечественный. В природе вируса заложено появление мутаций. Поэтому в каждой стране могут распространятся разные мутации коронавируса, что тоже необходимо отслеживать. Именно поэтому нужно иметь достаточно своих мощностей для синтеза различных олигонуклеотидов. Недавно коллеги из Санкт-Петербурга отсеквенировали (прочли текст генома) российского варианта вируса, который теперь можно тщательно сравнить с китайским, итальянским или каким-либо другим".
По словам доктора химических наук Андрея Головина, производство ДНК-праймеров за неделю может обеспечить 125 000 наборов быстрых тестов на коронавирус. "Ключевой элемент тест-систем на основе метода ПЦР – небольшие ДНК-праймеры, которые распознают геномную последовательность вируса. По нашим оценкам, синтез 1 грамма ДНК-праймера эквивалентен 250 000 измерений. Уже сейчас у нас есть возможность производить до 10 грамм компонентов для тест-систем в неделю. А значит, речь идет о 2,5 миллионах измерений. Для каждого пациента проводятся несколько тестов ПЦР. Одна упаковка теста содержит 20 измерений. Следовательно, мы уже можем обеспечить 125 000 наборов тест-систем. Праймеры — это единственный компонент, который сейчас позволяет однозначно установить диагноз о заражении Сovid-2019".
Что известно сегодня?
* В России зарегистрировано 199 случаев заражения коронавирусом. Актуальная информация представлена на сайте Роспотребнадзора и ВОЗ.
* По последним данным, число заболевших в мире - 245 484 человек. Около 10 000 погибли. 86 035 человек выздоровели.
* По сообщению Роспотребнадзора, разработаны прототипы вакцин, основанные на шести различных технологических платформах. Начался этап in vivo - испытание на чувствительных лабoраторных живoтных. Испытания призваны определить наиболее эффективную дозу, кратность и способ применения вакцины.
Изображение: логотип Химфака МГУ (Вконтакте)
