Поделиться
Русские биочипы: ученые не продались американцам
Два месяца назад в России было создано первое коммерческое предприятие по производству биочипов. Уникальные технологии позволяют, среди прочего, за считанные часы проанализировать генетические мутации и, тем самым, определить предрасположенность к раковым заболеваниям. В течение дня можно провести диагностику туберкулеза, тогда как другие методы требуют нескольких недель или даже месяцев. Примечательно, что в основе этих разработок лежат исследования отечественных ученых, отстоявших во время экономического кризиса 90-х годов права России на оригинальные идеи, контроль над которыми хотели получить компании США.Основы технологии
Во всех многопараметрических биочипах используют какой-либо механизм химического взаимодействия. Помеченные люминесцентными красителями молекулы исследуемого образца соединяются со своей «парой» (микрозондом), помещенной в одну из несколько тысяч ячеек на чипе. Например, нити ДНК соединяются со своей комплиментарной парой, антиген со своим антителом, субстрат со своим ферментом. Наличие того или иного вещества или гена в образце определяют по люминесцентному свечению на прореагировавшем чипе.
 Площадь биочипа обычно чуть больше квадратного сантиметра |
Микрозонды, которые должны взаимодействовать с образцом, наносят на подложку из пластика или стекла размером не больше почтовой марки. Каждый микрозонд имеет форму капельки около 100 микрон в поперечнике. Все ячейки одного макрозонда одинаковы по размеру и располагаются с плотностью 10-30 «капелек» на 1 кв. мм. Те чипы, на которых проходит ферментативная реакция, имеют более редкое расположение ячеек, те, на которых идет ДНК-реакция - более частое. Такая технология позволяет на одном биочипе разместить анализатор фактически всего генома человека - от 30 до 100 тысяч генов. При этом детектируется наличие участков ДНК длиной от шести до нескольких тысяч нуклеотидов в зависимости от поставленной задачи.
Образец можно метить не только люминесцентными красителями. Определять прореагировавшие зонды можно и по их электропроводности. В настоящее время специалисты компании «Биочип-ИМБ» реализуют совместный с Академией наук Франции проект по разработке технологии определения взаимодействия методом масс-спектрометрии (по возрастанию молекулярного веса зондового вещества).
Производство зонда включает в себя от 10 до 12 процессов, большинство из которых можно осуществлять в автоматическом режиме. В 80-х годах зонды наносили вручную - тогда плотность биочипа составляла всего 2 ячейки. В начале 90-х годов зонды стали производить полуавтоматически, а сейчас технология производства полностью автоматизирована.
Сегодня подобные продукты производят многие компании, в основном - американские. Отличие используемых ими технологий состоит в способе иммобилизации зонда на подложке. Раньше зонд «пришивали» прямо к стеклу, в свое время эта технология стала содержанием первого патента, полученного российскими учеными. Сейчас специалисты компании «Биочип-ИМБ» помещают зонды в трехмерные ячейки гелия, в результате чего повышаются величина сигнала и уровень специфичности. Использование данных ячеек является основным преимуществом российских биочипов.
Анализ прореагировавших чипов производится автоматически с помощью анализатора (чип-детектора), который представляет собой широкопольный микроскоп, соединенный с видеокамерой и компьютером. Чип-детекторы и ПО для них разработаны и произведены компанией «Биочип ИМБ» и уже прошли сертификацию в Министерстве здравоохранения и соцразвития России.
В «Биочип-ИМБ» не сообщают себестоимость производства одного биочипа, а также количество выпускаемых экземпляров. Между тем, в государственные организации в рамках совместного проекта с Минздравсоцразвития РФ биочипы для диагностики туберкулеза (включая все необходимые реагенты) поставляются компанией по цене $14-15. Чипы для определения мутаций, вызывающих лейкемию, стоят дороже – около $50. Стоимость анализатора - порядка $14 тыс.
Перспективы рынка
Мировой рынок биочипов, включая чипы для анализа ДНК и белков, достигнет в 2005 году $950 млн., считают авторы доклада из BioInsights (теперь BioPerspectives). По их мнению, новые продукты и новые игроки в текущем году расширят рынок на 33%. Анализ генов с объемом продаж $434 млн. останется в 2005 году ведущей областью применения технологии.
По данным Freedonia, рынок биочипов, сопутствующих услуг и оборудования только в США будет расти ежегодно на 20%, достигнув $2,1 млрд. в 2008 г. Из них $875 млн. будет приходиться собственно на биочипы, а $1,2 млрд. – на инструменты, реагенты, программные средства и услуги. По мнению аналитиков компании, рост рынка (особенно в секторе исследования генов и белков), приведет к открытию новых лекарств и к успехам в борьбе с опасными болезнями. Прогнозируется также смещение в сторону производства чипов для синтеза новых белков.
По мнению директора «Биочип-ИМБ» Виктора Барского, на рынке биочипов особо жесткие условия наблюдаются в секторе исследования белков, поскольку здесь имеется немало других, не менее эффективных методов (например, плашечный иммуноанализ, метод бумажной фореграммы и др.). Рынок биочипов для исследования ДНК, по его мнению, развивается быстрее, так как здесь меньше конкуренция с другими методиками, а значит более благоприятные условия. Именно на этот сегмент стоит делать ставку отечественным производителям.
Рано Кравченко / CNews
Короткая ссылка
