Группа российских исследователей под руководством специалистов из МГУ, РАН, Института физики твердого тела и Федерального научного центра имени М.П. Чумакова РАН разработала инновационную технологию для экспресс-выявления вируса гриппа А. Эта передовая система отличается высокой скоростью, точностью и возможностью использования в различных медицинских учреждениях, даже при отсутствии условий для длительной лабораторной диагностики.
Глобальное значение и актуальность экспресс-методов
Угроза гриппа, особенно вируса типа А, продолжает оставаться актуальной проблемой для общественного здоровья по всему миру с начала XX века. Пандемии уносили жизни миллионов людей, а отдельные группы населения – дети и люди с ослабленным иммунитетом – наиболее уязвимы перед вирусом. Своевременное выявление инфекции позволяет значительно повысить результативность лечения и снизить риск осложнений. Современные лаборатории преимущественно используют ПЦР (полимеразную цепную реакцию), которая обладает высокой точностью, но требует дорогостоящего оборудования и значительного времени, что не всегда подходит при массовых всплесках заболеваемости.
Новое решение: SERS-спектроскопия в диагностике гриппа
Команда химиков под руководством Степана Калмыкова и соавторов представила альтернативный диагностический инструмент — спектроскопию поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния света (SERS). Принцип метода заключается в том, что при облучении образца лазером создаются уникальные спектральные «отпечатки», которые позволяют точно определить состав и концентрацию вирусных частиц в образце. Благодаря наноструктурированной металлической подложке и специальным биосенсорам удаётся многократно усилить сигнал, что обеспечивает высокую чувствительность анализа.
«Метод рамановской спектроскопии выделяется простотой внедрения. Миниатюрные спектрометры позволяют быстро получить результат за считанные минуты, а компьютерная обработка упрощает интерпретацию данных», — с оптимизмом рассказывает член-корреспондент РАН, декан химфака МГУ Степан Калмыков. Такой подход особенно важен для ускоренного развертывания диагностики в условиях новой волны простудных заболеваний или гриппозных эпидемий.
Технология "сэндвич"-сенсора: необычное сочетание нанотехнологий и биохимии
Ключевым элементом инновационного теста стала оригинальная «сэндвич»-конструкция биосенсора. Исследователи наносят на подложку из оксида кремния серебряные наночастицы, на которые крепится специальный аптамер — короткая цепочка ДНК, способная избирательно распознавать вирус гриппа А. При контакте с анализируемой биожидкостью аптамеры связываются исключительно с вирусными частицами, исключая посторонние составляющие. Для регистрации события на сенсор добавляются аптамеры, соединённые с флуоресцентными метками, формируя уникальный комплекс. Далее сенсор помещается в спектрометр для считывания SERS-сигнала: по особенностям спектра делается вывод о присутствии и количестве вируса.
«Чувствительность системы сопоставима с традиционными лабораторными методами. Мы фиксируем наличие даже 10 000 вирусных частиц в малом объёме жидкости. Сейчас метод апробируется на образцах куриных эмбрионов, но планируется адаптация для клинических материалов разных вирусных инфекций. В будущем технология сможет определять не только грипп А, но и другие опасные вирусы», — делится успешными промежуточными итогами Анастасия Новосельцева, молодой учёный, участвовавший в создании анализа.
Интердисциплинарное сотрудничество и вклад молодых ученых
Разработка стала возможной благодаря слаженной работе специалистов разных научных направлений и учреждений. Огромная роль принадлежит Елене Завьяловой (МГУ), Владимиру Кукушкину (Институт физики твердого тела РАН), а также профессору Алексею Копылову, на кафедре химии природных соединений МГУ. Консорциум объединяет знания в сфере химии, физики твёрдого тела, молекулярной биологии и нанотехнологий. Научно-технический ресурс центра имени М.П. Чумакова обеспечил тестирование биосенсоров и подтверждение безопасности предложенного метода.
Благодаря объединению молодых и опытных специалистов удалось создать не просто научную новинку, а продумать стратегию масштабного внедрения экспресс-анализа в клиническую практику, в том числе для мониторинга эпидемиологических вспышек гриппа на территории России и за её пределами.
Перспективы и будущее массового экспресс-тестирования
Главным преимуществом нового теста от МГУ и партнеров является его гибкая архитектура, позволяющая модифицировать биосенсоры под разные типы вирусов. Это может стать базой для быстрого реагирования на будущие эпидемии и новые штаммы инфекций, поскольку гибкая наноструктурная платформа совместима с различными аптамерами. Научно-исследовательские команды уже ведут работу по созданию тест-систем для дополнительных патогенов.
Введение подобных технологий позволит ускорить диагностику на этапах, когда время — решающий фактор для успешного лечения и предотвращения распространения инфекции. Ожидается, что дальнейшие исследования позволят повысить чувствительность и специфичность теста, сделав его незаменимым инструментом для мобильных лабораторий, стационаров и пунктов массового тестирования.
Заключение: вклад российской науки в биомедицинские инновации
Экспресс-тест, созданный специалистами МГУ, РАН, Института физики твердого тела и центра Чумакова, ярко демонстрирует потенциал отечественных учёных в сфере трансляционной медицины. Инновации, рожденные на стыке химии, физики и биологии, способны сделать качественную диагностику вирусных заболеваний быстрее, доступнее и современнее. Благодаря профессионализму таких исследователей, как Степан Калмыков, Анастасия Новосельцева, Елена Завьялова, Владимир Кукушкин и Алексей Копылов, система отечественной диагностики получает новые инструменты мирового уровня — и это внушает уверенность в будущем здоровья нации.
