Любой мало-мальски знакомый с медициной человек подтвердит: своевременно и верно поставленный диагноз – это половина успеха в лечении. И биодетекторы, разработанные учеными Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН совместно с Институтом биомедицинской химии им. Ореховича РАМН (Москва), позволяют успешно решить эту задачу. Подробнее об этом рассказывает наш собеседник – зав. лабораторией физических основ материаловедения кремния доктор физ.-мат. наук Владимир Попов:
- Мы традиционно работаем с кремнием – это самый массовый материал в современной микроэлектронике. Кто-то даже подсчитал, что сегодня на каждого жителя нашей планеты приходится свыше 10 миллиардов кремниевых транзисторов. И за последние годы мы успешно реализовали технологию изготовления структур «кремний на изоляторе», схожих по структуре с теми, что используются, например, при изготовлении цифровых радиоканалов смартфонов. А когда мы стали изучать возможности применения наших структур, возник этот совместный проект по созданию биодетекторов для высокочувствительной экспресс-диагностики медицинских заболеваний. Специалисты ИБМХ РАМН выстроили саму процедуру диагностики, а мы разработали микрочип, который будет регистрировать этот процесс.
- А как работают Ваши детекторы?
- Начинали мы с довольно сложных систем «антиген-антитело». Как известно, большинство заболеваний вызывают появление в организме особых молекул – антигенов, а антитела – это, своего рода, «ответ» иммунной системы, особый вид протеинов, каждый реагирует только на свой антиген и связывается с ним. Исследователи ИБМХ РАМН нашли способ «посадить» сразу несколько видов антител на нанопроволочные транзисторы, из которых состоят наши чипы, а наши коллеги из Института биоорганической химии и фундаментальной медицины СО РАН освоили способ фиксации отрезков молекул ДНК. Как происходит анализ. Капелька крови или слюны пациента попадает в детектор, если в ней содержатся определенные антигены, то соответствующие антитела на транзисторе вступают с ними в реакцию, чип это фиксирует, мы получаем электрический сигнал. Причем, чувствительность прибора очень высока, имеется возможность регистрации одиночных молекул. Это позволяет выявлять многие заболевания, включая генетические и онкологические, на самой ранней стадии, когда их еще нельзя определить другими методами. Что значительно повышает вероятность благоприятного лечения.
- И сколько видов инфекций может выявить такой чип?
- Все зависит от того, сколько маркеров можно посадить на один сенсор. Как я говорил, мы начинали с довольно сложной системы «антиген-антитело». Но сейчас специалисты ИБМХ РАМН сумели от антител перейти к аптамерам. Это белковые молекулы, которые похожи на участок цепи ДНК, могут выполнять роль антител, но при этом очень легко синтезируются. С этой системой одним сенсором можно отлавливать до 100 болезней, а сам биочип стал заметно дешевле. Скажем, чип в нем может быть не дороже, чем в карточке московского метро.
- Эта система уже опробована на практике?
- Да, мы изготовили несколько тысяч чипов, сотни из них успешно прошли испытания в ИБМХ РАМН. Так что технология готова к массовому производству. В частности, ей очень заинтересовались на Новосибирском заводе полупроводниковых приборов (НЗПП). Там в советское время делали знаменитую электронную «кремлевскую таблетку», так что это вполне их профиль. На НЗПП работает участок корпусировки наших чипов, сейчас идет процесс организации участка конечной сборки биосенсоров. Но во многом запуск производства зависит от того, найдет ли завод изготовителя самих чипов, поскольку наш академический институт не приспособлен для массового производства. К сожалению, в России сегодня такие чипы могут делать только в Зеленограде на единственной в России и далеко не самой современной линии. Возможно, придется заказывать импортные, где-нибудь в Юго-Восточной Азии. Если заводу удастся найти оптимальное решение, тогда удастся развернуть производство биосенсоров в разумные сроки.
- А в России или мире есть аналоги вашей системы?
- Работы по созданию высокоточных систем экспресс-диагностики на основе микросхем ведут в ряде стран, используют разные подходы, в том числе и в России. Пока наши биочипы демонстрируют чувствительность, по крайней мере, не хуже лучших мировых образцов. Но надо понимать, что ставки здесь очень велики. Предполагается, что объем мирового рынка может составить более 100 млрд. $ и будет быстро расти. Российский рынок оценивается сейчас величиной в 60 млрд. рублей и включает как организации системы здравоохранения Российской Федерации, так и часть граждан. На сегодня еще никто из наших конкурентов не подошел к стадии серийного производства электронных биочипов. И у России есть возможность занять выгодные позиции на этом рынке. Вопрос в том, сможет ли наша экономика реализовать этот шанс.
Георгий Батухтин
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии