МГУ поможет в производстве экспресс-тестов на коронавирус

МГУ поможет в производстве экспресс-тестов на коронавирус

Химики Московского университета готовы начать полномасштабное производство ключевых компонентов для быстрых тест-систем

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.

Фото на главной странице: Ведомости.

Источник: scientificrussia.ru