Бороться с коронавирусом помогут "электронные носы"
Что такое "электронный нос"?
Герман Шипулин: "Электронный нос" - так называется проект. Для того чтобы противостоять росту заболеваемости COVID-19, ученые нашего центра разрабатывают технологию обнаружения коронавируса за 10-20 секунд в воздухе. Доказано, что пациенты, которые инфицированы ковидом, выдыхают особые соединения. Человеку потребуется выдохнуть в специальный раструб, и "электронный нос" определит, болен он или нет. Если поставить такие "электронные носы" вдоль аэропорта, стадионов, на вокзалах, то можно будет формировать свободные от коронавируса пространства.
Как работают новые тесты и чем они отличаются от тестов ПЦР?
Герман Шипулин: ПЦР уже устаревает. Казалось бы, результат за полтора-два часа - скорость бешеная. Но пандемия показала, что этого недостаточно. Мы придумали, как ту же реакцию проводить за 10-15 минут по технологии lamp - изотермической амплификации нуклеиновых кислот. В отличие от доступных сегодня экспресс-полосок, определяющих коронавирус, наш быстрый тест максимально точный, потому что технология lamp, как и ПЦР, относится к молекулярной диагностике. Точно так же в биоматериале мы находим вирус, выделяем его РНК. Но отправлять анализ в лабораторию и долго ждать результата больше не нужно. Любой врач сможет выполнить этот тест самостоятельно в присутствии пациента.
Кроме этого у нас почти готов еще один тест нового поколения NGS - next generation sequencing, секвенирование следующего поколения. Он поможет определить вирус или инфекцию, если пациент заболевает неизвестной болезнью. Пациент лежит в больнице, его лихорадит. Мы понимаем, что это инфекционная болезнь, но не можем определить, какая. Если брать метод ПЦР, то он направлен на поиск в геноме патогена определенного участка, то есть такой тест поможет ответить на вопрос: есть коронавирус или нет. Но если человек болен, а вирус не обнаружен, то придется искать другой патоген, использовать для этого другой тест, другие реагенты. А вот NGS сразу подскажет, что человек заражен и каким вирусом.
Допустим. Но сколько существует вирусов и бактерий? Разве возможно определить их все с помощью одного теста?
Герман Шипулин: Нужно просто выбрать минимальное количество стартовых участков, которые встречаются в геномах максимального количества известных вирусов. В дальнейшем при секвенировании мы сможем для начала определить семейство, к которому вирус относится, маловероятно, что новый патоген будет не похож ни на какой известный. А дальше, если начинать читать геном со знакомых участков, можно прочитать - отсеквенировать - и геном неизвестного возбудителя.
Например, когда возник SARS-CoV-2, его легко было определить, потому что коронавирусы - хорошо изученное семейство вирусов. На самом деле вирусов и бактерий, действительно, гораздо больше, чем нам известно. Считается, что только один процент бактерий расшифрован из тех, что есть в природе. Сколько существует вирусов, неизвестно.
Директор Центра инфекций и иммунитета - профессиональный "охотник за микробами" Ян Липкин из Колумбийского университета рассказывал, как человек из Австралии поехал в Хорватию ловить рыбу, его там кто-то укусил, он вернулся в Австралию и умер. Поскольку он завещал свое тело для трансплантации, его органы и ткани пересадили шести пациентам, и все шесть человек умерли. Липкин расшифровывал этот случай и выявил до тех пор никем не описанный аренавирус.
Будут ли новые тесты доступны всем, появятся они в аптеках?
Герман Шипулин: В будущем технологии молекулярной диагностики, возможно, и будут доступными для простого потребителя. Например, тест на коронавирус по технологии lamp мы пытаемся воплотить в виде кружки-робота индивидуального пользования. Пока в аптеках эти тесты не появятся, так же, как нет сегодня в продаже ПЦР-тестов. Да, некоторые аптеки пишут на витрине, что продают ПЦР-тесты, но это от неграмотности аптечных работников. То, что они продают, к ПЦР не имеет отношения. ПЦР делается только в лаборатории с помощью специальных приборов.
Как новые технологии будут использоваться в лечении?
Герман Шипулин: Чтобы быстро подобрать правильное лечение пациенту. С помощью таких технологий можно моментально проанализировать геном бактерии, понять, какой антибиотик ее убьет, и назначить больному именно его. Сегодня лекарственную чувствительность определяют гораздо дольше, это делают с помощью посева: получают от пациента бактерии, высевают на среды с антибиотиками и так выясняют, какой антибиотик подавляет рост. Это долго, и бывает, что не высевается ничего. Наш метод не требует культивирования и позволяет почти сразу выявить устойчивость к тем или иным препаратам.
В дальнейшем можно будет прийти в поликлинику с ангиной и выбрать наилучший антибиотик против того стрептококка, который в горле. Понятно, что для ангины это сначала будет дороговато, но расшифровку внутрибольничной инфекции в будущем мы видим таким образом. И это будет не только диагностика пациентов, но и расследование эпидемических вспышек. Мы сможем сказать по геномным маркерам, как патоген попал в больницу, и направить больничных эпидемиологов на борьбу с конкретным возбудителем, который циркулирует в клинике или принесен случайным пациентом. В будущем молекулярная диагностика может полностью вытеснить бактериологию.
Когда уйдет коронавирус и ждать ли новых пандемий?
Герман Шипулин: Коронавирус, скорее всего, станет сезонным заболеванием. Раз в год от него нужно будет делать прививку. Самый главный урок пандемии в том, что мы должны заранее готовиться к следующим, которые неминуемо случатся. Есть только один простой путь подготовиться к ним - это создание коллекций патогенных микроорганизмов и заблаговременная разработка новых средств диагностики, профилактики и лечения еще не проявившихся, но в то же время потенциально опасных инфекций.