Генетики из троицкой фирмы ReadSense, входящей в группу компаний «ТехноСпарк», создали первую в России систему быстрой диагностики штаммов коронавируса. Это набор реагентов и облачный сервис, позволяющий за три-четыре часа целиком расшифровать геном вируса и определить его «версию».

Руководитель геномного центра ReadSense Глеб Спешилов показывает онлайн-диаграмму. Это открытая база данных, куда лаборатории всего мира загружают свежие результаты. В декабре 2019-го на графике была одна линия, теперь целый лес штаммов – до 40 изменений в геноме. Они отличаются уровнем заразности, летальности, могут «уходить» от вакцин. Знание, какой вариант вируса у пациента, поможет в подборе терапии и понимании, как распространяется пандемия. ПЦР недостаточно, нужны новые методы.

В ПЦР за образец для детектирования выбирается фрагмент генома, имеющийся у всех штаммов: результат – «да/нет». А здесь исследователь, зная, что вирус есть, должен определить геном целиком, чтобы сравнить его с базой штаммов. Расшифровкой генома занимается прибор-секвенатор. «Суть разработки – реагенты, позволяющие быстро прочитать геном вируса, – рассказывает Глеб Спешилов. – Анализ делается за три-четыре часа, это сопоставимо с ПЦР, альтернативные методы занимают несколько суток. Также в разработку входит облачный сервис для интерпретации данных, без которого использование тест-системы было бы невозможно».

Диагностика начинается, как обычно, с мазка. Сначала делается ПЦР-анализ, если он дал положительный результат, часть препарата проходит пробоподготовку с использованием тест-системы, созданной в ReadSense. Молекула РНК SARS-CoV2 выделяется, превращается в ДНК, разбивается на блоки примерно по 1 000 «букв», в конец добавляются коды, индивидуальные для каждой пробы, проходит размножение (амплификация) и расшифровка генома (секвенирование). Используется метод третьего поколения – мономолекулярное нанопоровое секвенирование. Приборы для него выпускает британская компания Oxford Nanopore, есть они и в российских лабораториях. На столе самый компактный из них – MinION. По размеру он почти как флешка и подключается к компьютеру так же. В него закапывается проба, внутри мембрана, на которой закреплены белковые молекулы – каналы-нанопоры, через которые под действием электрического тока проходит ДНК. Разные нуклеотиды при этом вызывают разные колебания тока ионов в мембране; расшифровав эти данные, можно получить геном (до 96 образцов одновременно). Обработка происходит в облачном сервисе ReadSense, размещённом в России на мощностях «Яндекса» (Yandex Cloud). «Есть набор готовых программных решений, мы оптимизировали его для своих целей, в правильном порядке и с правильными настройками, – поясняет Спешилов. – Анализ массива сырых данных в облаке занимает несколько минут, а на ПК – полдня».

Подобными тест-системами в мире уже занимаются, но, как считает Глеб, западные решения жертвуют ради скорости эффективностью и точностью. В «ТехноСпарке» же задействуют по максимуму преимущество MinION – способность обрабатывать длинные цепочки. 

«Мы использовали оригинальную технологию амплификации SMART, которая позволяет получать максимально длинные фрагменты ДНК, – уточняет Спешилов. – Методика была создана в конце 1990-х – начале 2000-х учёными из России, которые затем работали в США, я лично знаю её авторов. Она была актуальна для технологий секвенирования первого поколения, потом о ней забыли, а мы её реанимировали, чтобы «вытягивать» целевые РНК при наличии огромного количества других матриц».

Тест-системы для анализа – это коробки с реагентами на 96 образцов. Производственные мощности в «ТехноСпарке» есть, можно выпускать до 5 000 таких наборов в месяц. «Наша методика – практически универсальная, – заключает Глеб Спешилов. – Набор реагентов и облачная платформа могут быть легко оптимизированы под другие задачи. Например, детекцию бактериальных инфекций». Но это в перспективе, сейчас главное – побороть ковид.

Владимир МИЛОВИДОВ,
фото автора