что такое днк биочип как работает
Биологические микрочипы: будущее медицины
Биологические микрочипы (biochips) или, как их чаще называют — DNA microarrays, — это один из новейших инструментов биологии и медицины 21 века. Изобретены биочипы были в конце 90-х годов в России и в США. В настоящее время они активно производятся несколькими американскими биотехнологическими фирмами. Производят биочипы также и в России, в Центре биологических микрочипов Института молекулярной биологии РАН.
Биочипы используются для самых разных целей. Армия США утверждает, что обладает биочипами, позволяющими очень быстро определять наличие в окружающей среде болезнетворных микробов. В медицине биочипы помогают за считанные часы обнаруживать у больных лекарственно устойчивые формы туберкулеза. Еще одно очень важное медицинское применение биочипов — это диагностика лейкозов и других раковых заболеваний. Биочипы позволяют быстро, за считанные дни или даже часы различать внешне неразличимые виды лейкозов. При одних лейкозах пациента можно быстро и эффективно вылечить современными лекарствами. При других — не стоит даже пробовать, надо сразу делать пересадку костного мозга. Врачи не могут быстро отличить эти лейкозы друг от друга, а стратегию лечения надо правильно выбирать с самого начала. Также биочипы позволяют сразу отличить две формы рака груди — легко излечимую и плохо излечимую. Биочипы применяются и для диагностики других видов рака.
Исследователи в университетах и в фармакологических фирмах проводят на чипах одновременный анализ работы тысяч и десятков тысяч генов и сравнивают экспрессию этих генов в здоровых и в раковых клетках. Такие исследования помогают создавать новые лекарственные препараты и быстро выяснять, на какие гены и каким образом эти новые лекарства действуют. Биочипы являются также незаменимым инструментом для биологов, которые могут сразу, за один эксперимент, увидеть влияние различных факторов (лекарств, белков, питания) на работу десятков тысяч генов.
Что же это такое — биочипы? Точнее всего их описывает английское название DNA-microarrays, т.е. это организованное размещение молекул ДНК на специальном носителе. Профессионалы называют этот носитель «платформой». Платформа — это чаще всего пластинка из стекла или пластика (иногда используют и другие материалы, например кремний). В этом смысле чипы биологические близки к чипам электронным, которые и базируются на кремниевых пластинах. Это организованное размещение занимает на платформе очень небольшой участок размером от почтовой марки до визитной карточки, поэтому в названии биочипов присутствует слово micro. Микроскопический размер биочипа позволяет размещать на небольшой площади огромное количество разных молекул ДНК и считывать с этой площади информация с помощью флуоресцентного микроскопа или специального лазерного устройства для чтения.
Способы изготовления биочипов тоже бывают разными. Одна из крупнейших фирм по производству биочипов — Affymetrix — изготовляет биочипы таким же способом, каким изготовляют электронные чипы (и расположена эта фирма в Силиконовой долине, в Калифорнии). Чипы Affymetrix наращиваются прямо из стеклянной пластинки методом фотолитографии с использованием специальных микромасок. Применение отработанных методов электронной промышленности позволило добиться впечатляющих результатов. На одном таком чипе расположены десятки (а иногда и сотни) тысяч пятен размером в несколько микрон. Каждое пятно — это один уникальный фрагмент ДНК длиной в десятки нуклеотидов.
Изготовленный таким образом биочип в дальнейшем гибридизуют с молекулами ДНК, мечеными красителем. Сравнивают, например, ДНК, выделенную из здоровых клеток, и ДНК, выделенную из раковых клеток. Часто сравнивают ДНК, выделенную из разных больных. После гибридизации на биочипе возникают причудливые узоры. Эти узоры бывают разными у нормальных и у раковых клеток или сильно различаются при различных видах лейкозов. Излечимые виды лейкозов дают одни узоры (паттерны), неизлечимые дают совсем другие паттерны. На рисунке 1 можно видеть, как окрашенная ДНК от разных больных образует различные паттерны на биочипе. Болезнь одна и таже, паттерны — разные. По виду паттернов можно с большой вероятностью предсказать течение болезни на самой ранней ее стадии. В данном случае при паттерне типа 1 верятность метастаз равна нулю, при паттерне типа 2 — уже 29%, при паттернах типа 3 и 4 соответственно 75% и 77%.
Биочипы изготавливают не только методом фотолитографии. Другой подход — это когда олигонуклеотиды (относительно короткие фрагменты однонитевой ДНК) синтезируют отдельно, а затем уже пришивают к биочипу. Чипы такого типа изготавливают в разных фирмах, в частности, в Москве, в Институте молекулярной биологии. Биочипы, изготовленные в ИМБ, позволяют различать у больных туберкулезом штаммы, отличные от штаммов устойчивых к антибиотикам. Проблема состоит в том, что у некоторых больных бактерии туберкулеза имеют устойчивость к антибиотику рифампицину и антибиотик не помогает при лечении болезни. У большей части больных бактерии обычные (т.н. дикие штаммы бактерий) и антибиотик помогает. Необходимо знать устойчивость бактерий к антибиотику в самом начале лечения. Если врачи определят устойчивость бактерий через 2–3 месяца после начала лечения, то легкие больного будут уже изрядно повреждены. Традиционные методы определения устойчивости бактерий туберкулеза могут отнять несколько недель. Биочипы позволяют решить эту задачу за 1–2 дня. На рисунке 2 видны различные узоры паттерны гибридизации на российском биочипе двух штаммов туберкулеза: дикого и устойчивого к рифампицину.
На рисунке представлены гибридизационные картины (A, B) и соответствующие им диаграммы интенсивности флуоресцентных сигналов (C, D). A и C — прогибридизована последовательность дикого типа, B и D — последовательность содержит мутацию, приводящую к замене His526>Tyr (показана стрелкой).
Теперь приведем пример новейших специальных разработок в области биочипов. Специалисты из Нортвестернского университета в США разработали для американской армии биочип, обладающий совершенно неожиданными свойствами. Если на этот биочип попадает ДНК от патогенных микробов, то фрагменты ДНК зондов с прикрепленными к ним микроскопическими частицами золота выстраиваются в ряд. Между электродами идет ток и биочип сигнализирует об угрозе. Схема такого биочипа приведена на рисунке. Специальный биочип сигнализирует о наличии бактериальной угрозы после того, как золотые микрочастицы замыкают два электрода.
Сейчас также разрабатывают белковые микрочипы. Но это уже отрасль большой новой науки — протеомики.
Биочипы сегодня — это быстро развивающийся рынок, где работают десятки фирм. Биочипы будут составлять основу биомедицины 21 века.
Александр Крылов, Институт молекулярной биологии РАН
Микрочипы в вакцинах? Анализ крови даёт удивительные результаты
Дискуссии о вакцинах и вакцинации от COVID-19 не затухают, а, наоборот, становятся всё более горячими. Даже серьёзные медики сомневаются, что у них есть полное представление о составе тех препаратов, которыми делаются прививки. Что же там находится на самом деле?
От чего умирают люди?
Скепсис российских медиков лишь усилился после недавнего заявления академика А. Гинцбурга (Институт Гамалеи, разработчик линейки «Спутников»). Он упомянул какие-то «маркеры» в препарате «Спутник V», которые позволяют определить, кто вакцинацию проходил, а кто лишь купил справку о вакцинации. Об этих «маркерах» в официальной информации о «Спутнике V» ничего не говорится.
Масла в огонь споров и сомнений по вопросу о составе прививочных препаратов добавила конференция учёных-патологоанатомов, которая прошла 20 сентября этого года в Германии в Институте патологии в Ройтлингене (Pathologischen Institut in Reutlingen). В мероприятии, как отмечают СМИ, участвовало от 30 до 40 специалистов, в том числе из Австрии. Ключевыми фигурами были:
Скриншот страницы pathologie-konferenz.de/en/
В центре внимания участников конференции были результаты вскрытий восьми умерших после вакцинации от COVID-19, которые проводились в этом году под руководством профессора Арне Буркхардта. Результаты упомянутых вскрытий удивительным образом подтверждают выводы коллеги Арне Буркхардта профессора, доктора Питера Ширмахера (Prof. Dr. Peter Schirmacher). Последний сделал вскрытия более 40 умерших, имевших инфицирование вирусом ковида. Питер Ширмахер уверенно заявил, что около трети из них умерли не от ковида, а от вакцинации против ковида.
Эти заявления были сделаны летом, власти и подконтрольные им СМИ пытались замолчать или опровергать выводы профессора. И вот подоспела конференция патологов в Ройтлингене, которая вновь вскрыла смертельную опасность вакцинаций против ковида.
Они уже в нас
Конференция транслировалась по видеосвязи. На ней были представлены многочисленные фотографии и рисунки, наглядно дополнявшие картину, которую описывали выступавшие патологи.
Анализ тонких тканей умерших проводился с помощью специального, так называемого «темнопольного» микроскопа. Он позволил выявить содержание в тканях посторонних микрочастиц, которые по форме представляют собой явно неживые структуры достаточно правильной геометрической формы. Внешне они выглядят… как микросхемы!
Скриншот кадра видео Cause of death after COVID-19 vaccination & Undeclared components of the COVID-19 vaccines / odysee.com
Версий появления таких инородных объектов две. Либо они были введены в кровоток готовыми, либо сформировались в организме человека из наночастиц, содержащихся в вакцине. Случайное попадание посторонних частиц в тело человека исключается, поскольку одни и те же инородные объекты выявлены у всех умерших после вакцинации.
Упомянутый выше профессор, доктор Вернер Берггольц как специалист по микрочипам высказал своё мнение по поводу «открытия» патологов. Он не исключает возможности использования выявленных в тканях умерших частиц в качестве тех самых «маркеров» и «идентификаторов», о присутствии которых в вакцинах высказывали подозрения сторонники так называемой «теории заговора».
Pfizer с дополнениями
Это размышление профессора вполне корреспондирует с мнением тех специалистов, которые пытались и пытаются выявить «маркеры» вакцин без вскрытия, путём углублённого химического и физического изучения самих препаратов. Есть ряд исследований, в которых говорится об обнаружении в составе по крайней мере двух препаратов – Pfizer и Moderna (мРНК-вакцины) – графена (также оксид графена), который никакой медицинской роли не выполняет, но вполне годится на роль «маркера», «идентификатора». Масла в огонь добавило заявление Карен Кингстон (Karen Kingston), бывшей сотрудницы компании Pfizer. Кингстон утверждает, что хотя и в патентах на вакцину Pfizer оксид графена не упоминается, он фигурирует в ряде сопроводительных документов.
Скриншот кадра видео Stew Peters show «Former Pfizer Employee Confirms Poison in COVID ‘Vaccine’»/ redvoicemedia.com
Ещё одно направление изучения «пытливыми скептиками» необъявленных производителями вакцин компонентов и свойств препаратов – попытки идентифицировать получивших вакцины людей с помощью специальных технических средств. Та яростная энергия, с которой «Силиконовая мафия» (ведущие IT-корпорации, контролирующие интернет и социальные сети) удаляет публикации подобного рода, также наводят на мысль, что нет дыма без огня.
Трудно поверить, что сказанное на конференции в Ройтлингене по поводу инородных частиц в прививочных препаратах – лишь «дым», который быстро рассеется. Дыма без огня не бывает. Просто этот огонь тщательно скрывают. До того момента, когда начнется вселенский пожар, который уже не остановишь.
Участники конференции приняли резолюцию с призывом к властям Германии, Австрии и других стран начать проводить массовые патологоанатомические исследования умерших после вакцинаций от ковида, обращаться с соответствующими запросами к производителям препаратов и, конечно же, немедленно остановить дальнейший процесс прививок от COVID-19 до полного прояснения вопроса.
Казалось бы, при чём тут Гейтс?
Идея вживления микрочипа в тело человека через прививочный укол вынашивалась мировой элитой давно. В «Prevent Disease.Com» (электронном издании США, специализирующемся на разоблачении планов американской и международной «медицинской мафии») ещё в 2009 году появилась статья «Are Populations Being Primed For Nano-Microchips Inside Vaccines?». Название статьи на русском: «Подталкивается ли население к принятию наночипов, упрятанных в вакцины?». Как отмечалось в указанной статье, ещё в последние годы ХХ века удалось разработать микрочипы нового поколения, основанные на использовании нанотехнологий. Сверхкомпактные (не больше пылинки, радиус порядка 5 микромиллиметра, что примерно в 10 раз меньше радиуса волоса) и недорогие. Вот что, в частности, говорилось в указанной выше статье: «Запущенный Всемирной организацией здравоохранения сценарий с пандемией свиного гриппа как нельзя лучше подходит для пропаганды и принуждения населения добровольно согласиться на введение микрочипов через нановакцины. Всё это будет сделано под лозунгом «высшего блага» для человечества».
Пять лет тому назад была запущена частно-государственная инициатива под кодовым названием «ID2020». Её инициатором был Билл Гейтс, основатель и руководитель IT-корпорации Microsoft, одновременно основатель и руководитель крупнейшего в США благотворительного фонда. Инициатива была поддержана ООН. Суть её проста – провести глобальную цифровую идентификацию населения для того, чтобы мировая элита могла его держать под своим контролем. В первых выступлениях Билла Гейтса как главного энтузиаста тотальной цифровой идентификации он не скрывал, что идентификация через чипизацию является самым простым и надёжным способом решения поставленной задачи.
Но встретив непонимание и даже гневные протесты со стороны ряда политиков и общественных деятелей, Гейтс больше эту идею не озвучивал. И, как считают некоторые эксперты, продолжал её двигать, давая деньги на разработки наночипов, которые станут «бесплатной добавкой» к прививочным препаратам. Решением задачи «наночип и вакцина в одном флаконе» занимались совместно, в тесной кооперации две структуры, находящиеся под контролем Билла Гейтса: упомянутое выше частно-государственное партнёрство «ID2020» и Альянс по вакцинациям GAVI (также частно-государственное партнёрство). Уже в 2018 году все упоминания о наночипах в составе вакцин были удалены с сайтов «ID2020» и GAVI.
Что с того?
Хотя с конференции в Ройтлингене прошло почти два месяца, вы наверняка ничего про неё не слышали – и это яркий пример контроля, установленного «Силиконовой мафией» над каналами распространения информации.
Видео и другие материалы конференции блокируют всеми возможными способами, а там, где нельзя заблокировать, выступают с плакатными «разоблачениями» прозвучавших там «фейков».
Чего только не сделаешь ради воспитания в людях доверия к «спасительным» вакцинам!
Биочипы: диагноз — дело техники!
Что такое биочипы? Этим модным словом сегодня называют миниатюрные приборы для определения специфических взаимодействий биологических макромолекул. Зондами в таких чипах могут служить нуклеиновые и рибонуклеиновые кислоты (в том числе фрагменты геномной ДНК), белки и другие молекулы. За короткое время биологические микрочипы выделились в самостоятельную область анализа, имеющую массу приложений: от практических — в медицине, фармакологии, экологии, судебно-медицинской экспертизе до фундаментальных — в области молекулярной биологии и молекулярной эволюции.
Точнее всего сущность биочипов определяет их английское название — microarrays, — что означает «организованное размещение молекул на специальном носителе-платформе». В качестве платформы чаще всего используют пластинку из стекла или пластика (а иногда и из других материалов, например из кремния). В этом смысле чипы биологические близки к чипам электронным, которые изготовляются на кремниевых пластинах.
Поскольку величина микрочипа, как правило, мала, — в его английском названии присутствует элемент micro. Тем не менее, несмотря на размер биочипа, на его площади можно разместить огромное количество различных молекул-зондов. После взаимодействия чипа с тестируемыми молекулами, информация, содержащаяся на этой площади, считывается с помощью специального устройства.
Микрочиповая диагностика основана на установлении факта так называемого лиганд-рецепторного взаимодействия. Один из взаимодействующих партеров — лиганд, или рецептор, — иммобилизуется на небольшой, но строго определенной, поверхности микрочипа, которую называют спот. (Поверхность микрочипа в ряде случаев может быть структурирована, например, микроячейками (нанопланшеты) или микроэлектродами.)
Каждый спот состоит из идентичных молекул. При анализе исследуемый образец наносится на микрочип, а затем фиксируется факт его взаимодействия с молекулами, содержащимися в определенных спотах микрочипа. Результатом этого взаимодействия является характерная модель (паттерн) взаимодействия образца с микрочипом.
Нередко для фиксирования факта взаимодействия рецептора с лигандом используется флуоресценция. Для этого еще до инкубации с микрочипом анализируемый образец метится флуоресцентной меткой. После инкубации микрочип сканируется лазерным сканером, чтобы можно было получить картину распределения интенсивности флуоресценции на его поверхности. Подобным образом выявляются споты, молекулы-зонды которых вступили в реакцию с молекулами исследуемого образца.
Если условия молекулярной комплементарности, необходимые для возникновения соответствий между иммобилизованными молекулярными зондами и мечеными анализируемыми молекулами в растворе, являются подходящими, то образующиеся комплексы будут наиболее термодинамически устойчивы. В результате при определенных температурах этих комплексов будет больше, чем тех, которые образованы с нарушением условий комплементарности, и им будет отвечать более сильный сигнал флуоресценции.
Изучаем профили. экспрессии
Наиболее разработанной на сегодняшний день можно назвать технологию олигонуклеотидных* биочипов, массовое применение среди которых получили так называемые экспрессионные чипы.
Чтобы понять принцип их работы, обратимся к рассмотрению регуляции жизнедеятельности наших клеток. Процессами внутреннего метаболизма клеток, их делением и дифференцировкой управляет сложная сеть молекулярных взаимодействий, которая и определяет уровень экспрессии (функционирования) различных генов. Показателем последней служит концентрация соответствующей матричной РНК (мРНК), которая синтезируется на ДНК — носителе наследственной информации. Динамика изменения концентрации определенной мРНК указывает на включение или выключение конкретного гена, а значительные отклонения этого показателя от нормы могут свидетельствовать о наличии различных заболеваний.
Изготовить биологические чипы можно различными способами. Молекулы-зонды, присоединенные к платформе микрочипа, можно либо непосредственно синтезировать на самом микрочипе, стартуя с первого звена, ковалентно присоединенного к поверхности, либо синтезировать вне микрочипа, а затем уже связать их с подложкой-платформой. Первый способ применяется при создании химических «библиотек», в которых в качестве зондов используются короткие олигонуклеотиды или пептиды; второй — для иммобилизации протяженных полинуклеотидов или белков, а также других крупных рецепторных молекул.
Одна из крупнейших фирм по производству биочипов — американская компания Affymetrix — применяет для производства биочипов способ конструирования, созданный для электронных чипов. Чипы Affymetrix готовятся на стеклянной пластинке-платформе методом фотолитографии с использованием специальных микромасок. Применение хорошо отработанных методов электронной промышленности позволило добиться впечатляющих результатов: на одном таком чипе могут располагаться миллионы различных спотов (участков, содержащих одинаковые молекулы-зонды) размером всего лишь в несколько микрон
Существующее в профилях генной экспрессии разнообразие находится в фокусе внимания ученых по причине его биологического и клинического значения. И в этом смысле возможности технологии микрочипов оказались очень полезными при исследовании такого сложного заболевания, как рак. Эта технология позволяет одновременно отслеживать экспрессию десятков тысяч генов, создавая, таким образом, своеобразный молекулярный «портрет» клетки. Уже сегодня, изучая профили генной экспрессии в клетке, можно ставить диагноз, определять группу риска и давать прогноз развития многих видов раковых заболеваний.
В настоящее время для постановки диагноза больным раком требуется проведение совместной экспертизы специалистов-практиков: онкологов, патологов и цитогенетиков. Однако окончательные выводы могут значительно варьироваться в зависимости от таких субъективных факторов, как уровень квалификации экспертов и примененные ими методологические подходы. Используя же микрочипы, можно и вовсе отказаться от услуг многих специалистов, намного повысив точность постановки диагноза и определения прогноза.
В существующих экспрессионных биочипах используется иммобилизованная ДНК двух типов: во-первых, относительно короткие синтетические фрагменты ДНК длиной 20—60 нуклеотидов, которые соответствуют определенным участкам конкретного гена (при этом каждый ген характеризуется 20—40 спотами с различными зондами); во-вторых, крупные фрагменты кодирующей ДНК длиной 100—600 нуклеотидов, получаемые ферментативным способом (так называемые кДНК-микрочипы).
Процедура подготовки образца для анализа на микрочипах включает в себя выделение суммарной РНК, на основе которой посредством реакции обратной транскрипции синтезируют цепи кодирующей ДНК. Из каждой молекулы такой кДНК с помощью фермента Т7 РНК-полимеразы можно получить множество копий РНК. Как правило, образующися молекулы РНК при этом одновременно метятся флуоресцентной меткой (для этого при синтезе используются меченые нуклеотиды).
В работе с олигонуклеотидными микрочипами для мечения образца получаемой РНК часто употребляют флуоресцентную метку одного типа, а уровни экспрессии генов определяют, сравнивая получаемые флуоресцентные сигналы с сигналами внутренних контрольных точек микрочипа.
При работе же с микрочипами на основе кДНК, как правило, необходимы две метки: контрольный образец (взятый из нормальных клеток) метят одним флуоресцентным красителем, исследуемый образец (взятый, например, из раковой опухоли) — другим; далее их смешивают и гибридизуют с одним микрочипом. По соотношению сигналов от двух разных меток в каждой ячейке микрочипа судят о повышении или понижении уровня экспрессии данного гена при заболевании.
Болезнь, эволюция, преступление.
В каждом эксперименте с биочипами можно получить данные относительно уровня экспрессии десятков и сотен тысяч генов. Для обработки такого объема информации используется довольно сложный математический аппарат, и в первую очередь кластерный анализ.
По результатам подобного анализа выявляются группы генов, изменение в уровне экспрессии которых является свидетельством наличия конкретного заболевания. В дальнейшем для диагностики пациентов применяется анализ деятельности именно этих генов. При этом может выясниться, что болезнь, ранее диагностированная как определенный вид рака, на самом деле представляет собой сразу несколько одновременно протекающих заболеваний.
Используя экспрессионные микрочипы, можно не только изучать молекулярные механизмы различных заболеваний, но и проверять воздействие лекарственных соединений на человека (причем показания и противопоказания по применению препаратов можно определить для каждого индивидуума отдельно), а также оценивать отклик организма на влияние самых разнообразных внешних факторов.
Кроме того, олигонуклеотидные микрочипы находят широкое применение при анализе геномного полиморфизма (разнообразия). Известно, что геномные последовательности ДНК для конкретных живых организмов, как правило, несколько отличаются от тех, которые приведены в базах данных. Эти различия обусловлены, прежде всего, точечными мутациями, вставками и делециями (потерей) нуклеотидов и т. п. Подобные различия в носителе наследственной информации приводят, в свою очередь, к внутривидовому различию организмов, а их накопление — к расхождению видов. Таким образом, изучение геномного полиморфизма с помощью микрочипов может способствовать раскрытию одного из важнейших механизмов молекулярной эволюции.
Еще одна область приложения технологии биочипов — изучение мутаций в геноме патогенных агентов, позволяющее точно определить вид бактерий или вирусов. Для этого протяженные фрагменты геномной ДНК или РНК патогена гибридизируют с микрочипом, содержащим специальные олигонуклеотидные зонды.
Например, наша лаборатория совместно с Лабораторией разработки методов (Вашингтон) предложила микрочиповый метод обнаружения и классификации опасных для человека ортопоксвирусов. К наиболее опасным для человека ортопоксвирусам принадлежат вирусы натуральной оспы и оспы обезьян. Менее опасны для человека вирусы оспы коров, верблюдов и осповакцины, но и они также способны вызывать заболевания. Несмотря на то что вирус натуральной оспы был искоренен в 70-е гг. прошлого столетия, существует вероятность его нового появления в человеческой популяции: источником возбудителя инфекционных заболеваний могут быть либо вскрытые могильники, либо биотеррористы, которые распространяют его целенаправленно. Поскольку большая часть населения планеты сейчас не имеет иммунитета к этому вирусу, заражение натуральной оспой привело бы к катастрофическим последствиям.
Разработанный нами микрочип способен диагностировать опасные для человека виды ортопоксвирусов. Кроме того, клиническая картина больных ортопоксвирусами очень сходна с клинической картиной больных, пораженных герпесвирусами 1, 2 и 3 типов. Наш микрочип способен отличить тех, кто заражен ортопоксвирусами, от тех, кто поражен вирусами герпеса. Это очень важно, поскольку заболевания, о которых идет речь, несмотря на внешнее сходство клинических проявлений требуют разного лечения.
В Глазном центре Келлога при Мичиганском университете был создан микрочип для диагностики пигментного ретинита — сложного заболевания глаз, которое приводит к слепоте. А с помощью микрочипа arRP-1, разработанного в том же центре, можно выявить 180 мутаций в нуклеотидных последовательностях 11-ти генов, вызывающих дегенерацию сетчатки при этом заболевании.
Отдельный интерес представляют собой исследования мутаций в геномах болезнетворных бактерий, способствующих появлению устойчивости к антибиотикам. Так, по данным ВОЗ, в настоящее время в России ежегодно туберкулезом заболевает примерно 100 тыс. человек (а всего в мире от этой болезни умирает около 3 млн человек в год), при этом особо опасным представляется быстрое распространение среди населения форм туберкулеза, устойчивых к лечению стандартными антибиотиками типа рифампицина.
Вот почему так важно провести раннюю диагностику туберкулеза и выявить устойчивые к антибиотикам формы туберкулеза. С этой целью в Институте молекулярной биологии им. Энгельгардта были созданы диагностические варианты биочипов, которые позволяют осуществлять экспресс-диагностику туберкулеза и вместе с тем обнаруживать его лекарственно-устойчивые формы. Время анализа при этом существенно понижается: с 60 (стандартный анализ) до 1 дня. Это позволяет оперативно назначать резервные терапевтические средства тем больным (а их число среди больных превышает 10 %), у которых обнаружены устойчивые к лекарствам формы туберкулеза.
Биочипы могут найти практическое применение и в области, весьма далекой от медицины, а именно в судебной практике: для идентификации и опознания личности. В этом случае при проведении анализа используются нуклеотидные последовательности самых изменчивых участков ДНК митоходрий человека.
Наряду с ДНК-микрочипами, широкую известность приобрели белковые микрочипы, роль молекул-зондов в которых играют пептиды или целые белки. С помощью таких микрочипов можно исследовать взаимодействия белок-белок, белок-ДНК и т. п. Чаще всего конструируются белковые микрочипы, содержащие антитела, которые служат для специфической диагностики патогенов.
Кроме того, существуют и другие виды микрочипов: химические микрочипы, которые включают в себя настоящие комбинаторные «библиотеки» небольших химических соединений: благодаря им можно проводить одновременный скрининг тысяч потенциальных лекарственных средств; микрочипы, которые содержат образцы биологической ткани и используются для одновременного анализа тысяч образцов тканей: они применяются при определении содержания белков в здоровых и патологически измененных тканях, а также при оценке потенциальных мишеней для лекарственных препаратов.
Как же можно оценить внедрение биочипов в научную и медицинскую практику в целом? Безусловно, развитие новых технологий приведет (и уже приводит) к небывалому качественному скачку в этих областях.
И неудивительно: ведь эти миниатюрные устройства, содержащие в своем составе миллионы спотов с самыми разными молекулами-анализаторами, в принципе способны одновременно отслеживать работу всех генов человека. Их использование открывает широкие горизонты для исследований, направленных на более глубокое понимание основ функционирования организмов в нормальном и патологическом состояниях, а также на создание принципиально новых лекарств. Наше здоровье и здоровье будущих поколений во многом является «делом техники» — и оптимизм вызывает тот факт, что новые технологии становятся доступными уже сегодня.
* Олигонуклеотиды — относительно короткие (длиной несколько десятков нуклеотидов) фрагменты ДНК.