Стафилококки - направо, стрептококки - налево!

Удивительный сенсор разработали ученые из Казанского государственного университета вместе с коллегами из Казанского НИИ эпидемиологии и микробиологии. Замечательны новые сенсоры и тем, что вредные микроорганизмы - стафилококки и стрептококки - они обнаруживают в крови (если они там есть, конечно) всего за четверть часа, а не за неделю, как это бывает при использовании традиционных биологических методов анализа. И тем, что для анализа лаборанту понадобится всего два микролитра, то есть одна пятисотая часть миллилитра, сыворотки крови пациента. Наконец, впервые ученым удалось создать сенсор, который, ничего не перепутав, определяет один вид микроорганизмов в присутствии другого. Потому что - в этом патетическом месте в цирке прозвучала бы барабанная дробь - самый важный, чувствительный элемент сенсора, то есть электрод, авторам удалось сделать исключительно простым в производстве. Как пряник - печатным.

Несмотря на то, что названия у микроорганизмов, обнаружить и различить которые позволяет новый сенсор, похожи: и те, и другие - кокки, заболевания они вызывают разные, хотя по внешним признакам похожие. И лечение поэтому тоже должно быть разным. К сожалению. Диагноз без специальных анализов поставить бывает трудно даже опытному врачу, а анализ и в самом деле занимает 5-7 дней. Есть, правда, первые очень современные тест-системы на основе полимеразно-цепной реакции, так называемый ПЦР-анализ. Но этот метод пока очень дорог и требует высочайшей квалификации исполнителей. В отличие от анализа с помощью казанского сенсора, который при производстве в промышленном масштабе обещает быть простым и недорогим.

В основе работы сенсора лежит хорошо известный принцип парности антиген-антитело, в соответствии с которым они находят друг друга и в организме, и в растворе, и образуют прочный комплекс. Сначала из определяемых микроорганизмов авторы выделили особые, характерные только для них вещества-метки, расположенные на поверхности исследуемых стафилококков и стрептококков. Это так называемые антигены, позволяющие клеткам иммунной системы распознавать "чужаков". Затем ввели полученные антигены лабораторным животным м выделили из их крови антитела к этим антигенам - те самые компоненты иммунной системы, которые вырабатывает организм для борьбы с опасными "чужаками". А затем на основе фермента бычьего сывороточного альбумина получили довольно прочную, похожую на желе матрицу. В нее ввели еще два компонента: другой фермент, так называемую холинэстеразу (о его роли - ниже), и полученные антитела.

Эта самая холинэстераза обладает двумя, важными в данном случае, свойствами. Первое хорошо изучено. Она катализирует, то есть ускоряет, реакцию гидролиза некоего вещества, субстрата, и по количеству продукта этой реакции можно определить ее, холинэстеразы, активность. Сделать это довольно просто.

Второе свойство пока не очень исследовано. Оказалось, что в присутствии комплекса антиген-антитело активность этого фермента повышается. Измерив ее, можно определить количество таких комплексов. И, в конечном итоге, концентрацию антигенов, а значит, и клеток стафилококка и/или стрептококков в образце! В общем, немного сложно, но эффективно! Интересно, что механизм, лежащий в основе явления, авторы пока до конца не понимают и продолжают изучать. Но ведь и мы часто используем явления, суть которых совершенно не понимаем. В конце концов, мало кто понимает, как устроен компьютер или телевизор, да вообще что такое электричество - но все же ими пользуются!

Вот такого сложного состава гель и есть основа нового иммуносенсора. Благодаря которому можно быстро и точно, всего за несколько минут, определеить, есть ли в сыворотке пациента Streptococcus pyogenes (пиогенный стрептококк) или Staphylococcus aureus (стафилококк золотистый). Остальные детали сенсора, разумется, тоже необходимы, но не они делают устройство уникальным.

Надо сказать, чувствительность сенсора поражает - с его помощью можно обнаружить вредные микроорганизмы в концентрации 5 миллиардных грамма в миллилитре. Наличие одного вида кокков не мешает определению другого, даже если одного из них в десять тысяч раз больше, чем другого. Это ученые проверили на специально сделанных эталонных растворах и на образцах крови пациентов. Оказалось, что разработанный сенсор действует четко, долго (в холодильнике электроды, а они взаимозаменяемые, живут не меньше месяца) и безошибочно.

А поскольку анализ с его помощью идет быстро, нужны для него прямо-таки ничтожные количества и пробы, и реагентов, да и проводить его можно в режиме on line, а не обязательно в стационарной лаборатории, становится ясно - сенсор ученые под руководством профессора Германа Будникова сделали очень хороший. Дело за производством.

Доп. информация: Казань, Казанский государственный университет,
зав. кафедрой аналитической химии, доктор химических наук профессор
Герман Константинович Будников,
тел (8432) 31-54-90, факс (8432) 38-09-94, Herman.Budnikov@ksu.ru

Интернет-журнал "Коммерческая биотехнология" http://www.cbio.ru/ по материалам агентства "Информнаука"