Международный день ДНК: какие исследования проводят московские промышленники

25.04.2021 16:52

В воскресенье, 25 апреля, отмечается Международный день ДНК. Почти 70 лет миру известно, что это такое. За эти годы ученые значительно продвинулись в изучении макромолекулы, определяющей работу и развитие всех живых организмов на земле. И сейчас с помощью ДНК можно не только с высокой точностью подтвердить или опровергнуть утверждение «Люк, я твой отец». Она лежит в основе разработок вакцин, лекарств и тестов для выявления различных заболеваний, многократно увеличивающих наши шансы на долгую и здоровую жизнь.

Совместно с департаментом инвестиционной и промышленной политики «Вечерняя Москва» рассказывает об изучении ДНК, бонусах, которые эти исследования дают уже сегодня, а также о вкладе в эту работу столичных промышленных предприятий.

Что празднуем?

Международным днем ДНК принято считать 25 апреля. Именно в эту дату в 1953 году в научном журнале Nature Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик опубликовали первые результаты исследования структуры ДНК. В этот же день, но спустя полвека, было объявлено о завершении международного научно-исследовательского проекта «Геном человека», который возглавил все тот же Джеймс Уотсон. Главными целями исследования стали определение последовательности нуклеотидов, которые составляют ДНК, и идентификация десятков тысяч генов, формирующих человеческий геном. Этот международный проект считается одним из крупнейших в области биологических исследований.

Сегодня нам действительно есть что праздновать. В перспективе полная интерпретация структуры генома откроет перед медициной колоссальные возможности. Еще до рождения о человеке будет известно все. Тысячи генов расскажут о том, каким он подвержен заболеваниям и какой образ жизни позволит ему жить максимально долго, на что будет аллергия и какие продукты помогут быстро похудеть. В перспективе станет возможна даже «корректировка» ДНК, из структуры которой можно будет, например, «вырезать» генетические заболевания.

Но не будем заглядывать далеко в будущее, ведь благами от изучения ДНК мы активно пользуемся уже сегодня. Например, именно по ДНК вируса можно безошибочно определить, болен ли человек SARS-CoV-2.

Про ДНК и ПЦР

Сегодня у нас в стране не осталось никого, кто бы не знал, что такое ПЦР. «Это анализ на выявление коронавируса», — уверенно ответите вы… и будете не совсем правы.

Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) лежит в основе работы тестов для определения различных заболеваний. Изначально с его помощью выявляли отдельных возбудителей, например, гепатита В или С, ВИЧ, урогенитальных инфекций. Сегодня же врачи практически всех специальностей применяют для диагностики более сложные технологии на базе ПЦР.

Этот прорыв стал возможен благодаря технологии анализа, включающей три основные стадии: выделение нуклеиновых кислот из любого биоматериала, амплификацию (по сути, это копирование участков генома в пробирке, за счет чего появляется возможность выявить в образце даже ничтожно малые количества исходных нуклеиновых кислот) и детекцию — обнаружение искомых фрагментов ДНК.

Таки образом, сегодня ПЦР — один из самых быстрых, точных и распространенных методов диагностики, позволяющий выявить ДНК/РНК даже единичных копий микроорганизмов или человека в биологическом материале.

Приборы, наборы реагентов и IT-решения для выполнения исследований методом ПЦР производит столичная компания «ДНК-Технология». Она хорошо известна специалистам клинической лабораторной диагностики в России и 46 странах мира. За 27 лет работы компании выпущены 15 тысяч единиц оборудования и наборы реагентов для выполнения более 200 миллионов тестов.

— На производственной площадке компании «ДНК-Технология» выпускается более 200 наименований наборов реагентов для выполнения ПЦР-исследований. Перечислим только самые интересные. Женские и мужские тесты используются врачами для диагностики и лечения заболеваний репродуктивной сферы. При помощи других наборов можно определять генетическую предрасположенность человека к различным заболеваниям, включая онкологические, проводить тесты для подбора лечения. Или же выполнять определение в крови мамы фетальной ДНК и резус-фактора плода. Речь идет о неинвазивной пренатальной диагностике, — рассказал гендиректор «ДНК-Технологии» Владимир Колин.

Также он добавил, что компания выпускает наборы для определения генов антибиотикорезистентности, которые позволяют всего за несколько часов идентифицировать возбудителей заболевания и прицельно подбирать антибиотики.

— Сегодня Москва — один из промышленных центров страны с высокой долей высокотехнологичных и наукоемких предприятий, которые показывают системный рост. Так, например, производство лекарственных средств в 2020 году увеличилось на 38,8 процента по сравнению с предыдущим годом, в том числе лекарственных препаратов — на 32,4 процента в годовом исчислении. Внедрение новых технологий и решений, в том числе на базе исследований ДНК, будет способствовать укреплению этого сегмента. Со своей стороны город оказывает таким высокотехнологичным производствам консультационную и финансовую поддержку, предоставляет налоговые и арендные льготы, реализует проекты в сфере государственно-частного партнерства, а также создает необходимые инфраструктурные условия и благоприятную среду для их дальнейшего развития, — рассказал руководитель Департамента инвестиционной и промышленной политики города Москвы Александр Прохоров.

И человеку, и зверю

Диагностические тест-системы болезней животных, а также лекарства для их лечения производят по тем же принципам, что и «человеческие». В столице этой работой успешно занимается компания «Ветбиохим», которая выпускает лекарственные препараты, средства диагностики, профилактики и лечения болезней домашних и сельскохозяйственных животных.

На базе методов «ПЦР» и «ПЦР в реальном времени» компания производит современные диагностические тест-системы. В основе этого метода также лежит амплификация – многократное увеличение количества определённого участка ДНК. Тест-системы также содержат в своём составе короткие специфические молекулы ДНК- праймеры. При помощи таких тест-систем работники лабораторий обнаруживают в материале ДНК возбудителей инфекционных заболеваний. Не обойтись без ДНК и при разработке современных вакцинных препаратов.

— Наша компания производит уникальную вакцину против цирковирусных болезней свиней, созданную на основе рекомбинантных технологий. Для создания этой вакцины на первом этапе нами были расшифрованы ДНК возбудителей заболевания, циркулирующих в нашей стране. Затем при помощи ряда рекомбинантных технологий ген (участок ДНК кодирующий белок) кодирующий основной антиген возбудителя был вставлен в геном вируса, поражающего насекомых. После заражения этим рекомбинантным вирусом культуры клеток насекомых, в зараженной культуре в большом количестве нарабатывается белок-антиген возбудителя цирковирусных болезней. Этот белок и является основным компонентом вакцины, — рассказал генеральный директор «Ветбиохим» Александр Кривонос.

Как «раскрутить» спираль?

Корректное прочтение (секвенирование) молекулы ДНК человека лежит в основе успешной работы по выявлению и лечению самых разных заболеваний. Ключевую роль в решении этой задачи играют инновационные технологии, включая, в первую очередь, оборудование для секвенирования.

Так, совсем недавно столичная компания «Р-Фарм» впервые в России зарегистрировала секвенаторы нового поколения NGS, разработанные международной компанией Illumina. Это высокопроизводительные приборы позволяют автоматизировано определить последовательности нуклеотидов в цепи ДНК. Более мощный секвенатор NextSeqD создан для решения задач крупных диагностических центров. Настольный прибор MiSeq Dx идеально подходит для лабораторий стандартных клинических учреждений.

Применение технологии NGS в реальной клинической практике, по словам председателя совета директоров «Р-Фарм» Алексея Репика, открывает беспрецедентные перспективы в части своевременной и точной диагностики онкологических и генетических заболеваний. Это позволит пациенту узнать о болезни уже на ранней стадии, а значит – получить своевременную и эффективную помощь.

Также летом 2020 года с целью прогнозирования и расшифровки новых вспышек эпидемий и оперативного создания вакцин за счет изучения максимального количества геномов возбудителя в различных регионах Российской Федерации НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева был создан Российский консорциум по секвенированию геномов коронавирусов SARS-CoV-2. Одним из партнеров консорциума стала группа компаний «Р-Фарм. В рамках проекта «Р-Фарм» предоставила НИИ гриппа реагенты, позволяющие произвести секвенирования около 500 геномов вируса SARS-CoV-2.