Вопреки общепринятому убеждению, туберкулез вовсе не побежден и даже в XXI в. представляет серьезную опасность. Ежегодно в мире умирает от этой страшной болезни около 2 млн. человек. Проблема борьбы с туберкулезом осложняется тем, что сегодня приходится иметь дело более чем со ста мутантными штаммами возбудителя этой болезни, многие из которых обладают высокой устойчивостью к традиционным лекарственным препаратам. Проведение обычных тестов на восприимчивость к лекарствам, идентификация штамма и выбор надлежащего курса лечения требует от 2 до 5 недель, при этом пациент продолжает болеть сам и может заражать окружающих. Это только один из примеров необходимости быстрой и точной идентификации возбудителей инфекционных болезней.
С необходимостью определения возбудителей заболеваний, а также множества других химических соединений сталкиваются работники сельского хозяйства, криминалисты, токсикологи, ветеринары, экологи и т.д. В Институте молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта под руководством недавно умершего талантливого ученого А.Д. Мирзабекова был разработан эффективный и дешевый метод решения этих проблем. Для чего была создана технология биологических микрочипов.
Биологические микрочипы представляют собой массив трехмерных ячеек геля, расположенных на гидрофобной поверхности стекла. Каждая ячейка содержит индивидуальное химическое вещество, находящееся в условиях, близких к их состоянию в растворах, и служащее специфическим зондом. При взаимодействии зонда с анализируемым веществом происходит химическая или ферментативная реакция идентификации. В результате такого взаимодействия возникает свечение различных ячеек чипа, причем яркость свечения тем выше, чем специфичнее взаимодействие.
Результат анализа образца представляет собой индивидуальный рисунок свечения отдельных ячеек микрочипа, регистрируемых специальной аппаратурой. Трехмерная структура ячеек обеспечивает высокую интенсивность сигнала. Весь процесс анализа, начиная от забора образца и до выдачи результатов, занимает несколько часов. Этот метод эффективен для проведения быстрой и точной идентификации болезнетворных вирусов и микроорганизмов (возбудителей туберкулеза, натуральной оспы, ВИЧ, гепатита и др.). Причем анализировать можно параллельно несколько образцов биологического материала. С помощью биочипов можно изучать также кинетические и термодинамические параметры молекулярных комплексов, образующихся в результате взаимодействия зонда и анализируемого вещества.
Мощный диагностический инструмент позволит проводить клинические диагностические исследования с минимальными затратами даже в полевых условиях.
Данная диагностическая система уже пользуется спросом: ежегодно в России требуется 2 млн. биочипов для экспресс-диагностики туберкулеза и герпеса.
Управляющая программа контролирует эксперимент и обрабатывает данные в реальном масштабе времени и отображает их на экране монитора.
1 Забор анализируемого образца.
2 Обработка образца.
3 Взаимодействие образца с иммобилизованными зондами биологического микрочипа.
4 Анализ биочипа после взаимодействия.
Картина распределения свечения ячеек микрочипа является индивидуальной характеристикой анализируемого образца.