Российские ученые создали эффективный быстрый метод выявления вируса гриппа
Метод сверхчувствительного и быстрого определения концентрации вируса гриппа разработала команда российских ученых под руководством доцента кафедры химии природных соединений химфака МГУ, д. х. н. Елены Завьяловой, сообщает 20 октября пресс-служба университета.
Результаты работы команды, в состав которой вошли сотрудники кафедры химии природных соединений химфака МГУ, их коллеги из Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН и Института физики твердого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН, представлены в статье, опубликованной в журнале Frontiers in chemistry.
В ней они отмечают, что быстрое и точное выявление респираторных вирусов стало в 2019–2022 годах ключевой задачей из-за пандемии вируса SARS-CoV-2.
Пандемия выявила слабые места способов диагностики вирусов, которые обеспечивали или высокую чувствительность, или быстроту определения вируса. Решение этой проблемы команда российских химиков поставила во главу угла своего исследования.
«Задачей нашего исследования было создание сенсора для определения вируса гриппа, — рассказала Елена Завьялова. — Для этого мы использовали аптамер к белку, находящемуся на поверхности этого вируса. После того как аптамер связывается с вирусом, нам необходимо узнать, какое именно количество связалось. Для этого можно использовать метод SERS — поверхностно усиленную Рамановскую спектроскопию».
Аптамерами называются особые молекулы, которые, подобно антителам, способны специфически связываться с определенными молекулами-мишенями. Такое свойство позволяет эффективно использовать их для определения разного класса молекул, в том числе находящихся на поверхности определенного вируса.
Аптамеры, в отличие от антител, синтезируются химическими методами, что позволяет создавать их в лаборатории. Кроме того, антитела легко разрушаются. Это затрудняет их хранение и транспортировку. Аптамеры же имеют другую химическую структуру, что значительно упрощает работу с ними.
Получение Рамановского спектра требует высоких концентраций химически чистого вещества. Так, вирусы можно определить при концентрации от 10 млрд частиц на миллилитр, а требуемая чувствительность для биосенсоров — лишь 100 или 1000 вирусных частиц в миллилитре.
Елена Завьялова пояснила: «Для преодоления этого разрыва и используется метод SERS. На специальной поверхности закрепляются аптамеры, обеспечивающие специфичность связывания с вирусами гриппа. Так удается выделить конкретный вирус из всей сложной биологической смеси и локально повысить его концентрацию возле поверхности».
Однако только увеличением концентрации добиться точного определения низких содержаний вирусов не удалось. Тогда исследователи использовали особые молекулы-краски, конкурирующие с патогенами за связывание с аптамерами.
«Фактически во время анализа регистрируется не спектр самого вируса, а спектр дополнительной краски, который легко получить даже при чрезвычайно низких концентрациях. Анализируя полученный спектр, можно точно определить концентрацию вируса в пробе», — уточнила руководитель исследования.
В итоге ученые добились того, что разработанный ими экспресс-анализ занимает всего около 15 минут. При этом его чувствительность сопоставима с ПЦР-тестом, на проведение которого требуется несколько часов.
В своей дальнейшей работе команда исследователей намерена еще более упростить процедуру. С этой целью они создают портативную систему, для работы с которой не требуется высокой квалификации сотрудников.
