Эбола по бумажке

Новый диагностический тест позволит выявлять опасные вирусы за полчаса

Медицинский досмотр в аэропорту Лагоса, Нигерия
Медицинский досмотр в аэропорту Лагоса, Нигерия
Фото: Sunday Alamba / AP

К концу октября, когда число жертв лихорадки Эбола — только по официальным данным ВОЗ — превысило 10 тысяч человек, людей с подозрением на болезнь задерживают в аэропортах, а многие страны обсуждают вопросы карантина и закрытия границ, американские биологи представили новую технологию экспресс-тестов, способных диагностировать любую болезнь.

Нужно всего лишь напечатать последовательности ДНК на клочках бумаги, лиофилизировать их (высушить с помощью заморозки) и хранить при комнатной температуре. При необходимости ДНК «включается», если бумагу просто полить водой — как обычный порошковый суп или кашу. Тогда, если в жидкости присутствует опасный патогенный организм (например, фрагмент вирусной РНК Эболы), бумага меняет цвет. Ученые доказали эффективность новой технологии, разработав тест на вирус Эбола всего за 12 часов и потратив на необходимые материалы лишь 21 доллар. Для теста потребуется полчаса, а обойдется один датчик не дороже нескольких центов.

«Это базовая платформа для нового класса диагностических средств. Ясное и практичное воплощение идей синтетической биологии», — заявил главный изобретатель технологии Джим Коллинз (Jim Collins). Коллинз — один из «первопроходцев» синтетической биологии. Это междисциплинарное научное направление (на стыке генетики, биофизики, эволюционной и молекулярной биологии) ставит целью синтезировать то, чего нет в природе — своего рода инженерный подход к органической жизни. Истоки синтетической биологии уходят в 1989 год, когда ученые из Цюриха под руководством Стивена Беннера (Steven Benner) синтезировали ДНК, содержащую две искусственные генетические буквы помимо четырех известных (аденин, цитозин, гуанин и тимин), используемых всеми живыми организмами Земли.

Коллинз в 2000 году опубликовал статью с описанием метода создания генетических «микросхем», аналогичных электронным. Вместе с коллегами по Бостонскому университету он собрал из биологических деталей простейшие генетические устройства — осциллятор и тумблер. Затем группа Коллинза перепрограммировала бактерии, превратив их в клеточных шпионов и отправив собирать данные в пищеварительном тракте животных. Однако до сих пор эти технологии оставались уделом элитных лабораторий, работающих на переднем крае науки. Теперь, похоже, ситуация меняется. О диагностической «лакмусовой бумажке» Коллинз сообщил в журнале Cell.

Среди ингредиентов «биохимического супа» — простые ферменты, необходимые бактериям, молекулы, служащие топливом химических реакций, аминокислоты и, что важно, рибосомы — гигантские молекулярные машины, считывающие генетический материал и выстраивающие на его основе белки. В жидкой форме эти вещества имеются практически в каждой биологической лаборатории. Но только Коллинзу пришла в голову идея засушить их вместе с синтетическими генами.

Вся суть в синтетических генах. Вирус, бактерия или другой объект, который требуется диагностировать, связывается со специальным генетическим переключателем на датчике, Тот запускает выработку яркой субстанции (например, белка). Цвет и указывает на наличие патогенного микроорганизма.

Коллега Коллинза Кит Парди (Keith Pardee) усовершенствовал технологию, разработав генетические переключатели, не дающие бумаге менять цвет в отсутствие заранее определенных молекул диагностируемого вещества. Это позволяет одновременно брать пробы на 24 отдельных участка вирусной РНК — никакие естественные последовательности ДНК не дают такого охвата. Ученые научили бумагу отличать версии заирского (именно он привел к нынешней эпидемии) и суданского штамма вируса Эбола всего за 30 минут. Для сравнения: стандартные тесты на антитела проводятся в течение многих месяцев и стоят тысячи долларов.

Если технология печати ДНК-схем будет реализована, цена отдельных датчиков не превысит нескольких центов. Помимо дешевизны, новая технология отличается тем, что не требует специальных условий хранения, заявил Коллинз. Линчон Ю (Lingchong You) из Университета Дьюка полагает, что массовое производство датчиков организуют с помощью роботов, собирающих и печатающих «микросхемы» на бумаге.

Однако тест еще далек до совершенства. Необходимо его доработать, научить воспринимать бактерии и вирусы по меньшему количеству молекул, а также снизить вероятность ложно-положительных результатов. Только тогда тест придет в соответствие с общепринятыми критериям современной диагностики.

«Потенциально это великая вещь. Но одно дело — эксперименты в лаборатории, и совсем другое — подготовить технологию для работы в реальных ситуациях. Только при минимизации ложно-положительного срабатывания тест можно будет использовать, не подвергая здоровых людей риску ошибочного диагноза, за которым следует пребывание в карантине вместе с больными», — отметила Рут МакНерни (Ruth McNerney) из Лондонского института гигиены и тропической медицины.

Но темпы распространения эпидемии Эболы требуют как можно скорее довести новую технологию до практического применения. Быстрые тесты на присутствие вируса в крови, безусловно, повысят эффективность карантинных мероприятий в аэропортах и убедит власти отказаться от тотальной изоляции африканских стран, пораженных эпидемией.

Ученые предупреждают, что столь жесткие меры, как изоляция целых стран, носят не медицинский, а социальный характер, и формируют иррациональный страх перед всеми выходцами из охваченного эпидемией региона.

Закрытие границ заставит африканцев искать нелегальные пути проникновения в Европу и Америку (когда их уж точно не будут проверять на вирус). Мало того: замедлится поиск средств борьбы с эпидемией. В 1987 году власти США наложили запрет на въезд всех ВИЧ-инфицированных. В итоге были сорваны важные научные конференции, посвященные СПИДу, поскольку многим их участникам уже поставили этот диагноз.

Ученые опасаются, что изоляция в сочетании с недостаточными усилиями по вакцинации населения Западной Африки приведет к тому, что болезнь станет эндемичной и законсервируется в регионе на многие десятилетия. Оградить 3-4 страны от остального мира санитарным кордоном на столь долгий срок вряд ли возможно. Поэтому развитым странам остается только объединить силы, не скупиться на расходы и как можно быстрее остановить эпидемию.

Обсудить
Наука и техника
 — 
00:00 24 февраля 2017

Стрелять, Карл!

Подстреленный Гитлер и отпуск в фашистской Италии: обзор Sniper Elite 4
Наука и техника
 — 
13:52 21 февраля 2017
Александр Шестаков

«В развитии главное — масштаб цели»

Интервью с ректором ЮУрГУ Александром Шестаковым о науке, образовании и развитии
«Религиозность нашего социума сильно переоценена»
Почему передача Исаакиевского собора РПЦ стала проблемой для церкви и общества
Валентина ТерешковаПо космическим законам
Как Терешкова принесла соревнование с американцами из космоса в политику
«У молодых вообще нет собственной позиции»
Почему современные студенты инфантильны, аполитичны и боятся протестов
Казус Чудновец
Чем закончится дело жительницы Катайска, осужденной за репост. Репортаж
Без ствола
Российские власти сокращают число владельцев гражданского оружия
Мне хардбольно
Как играют в самую травмоопасную военно-спортивную игру
Недостаток ресурсов при избытке амбиций
Что не так с индийской системой закупок оружия
Тир во время чумы
Как тренировка в стрелковом клубе обернулась смертью инструктора и ученика
Допрос обвиняемого - митрополита Петроградского Вениамина на судебном процессе по делу об изъятии церковных ценностей, проходившем в зале филармонииСидеть!
Как молодая советская власть карала своих граждан
Стрелять, Карл!
Подстреленный Гитлер и отпуск в фашистской Италии: обзор Sniper Elite 4
Ястреб сбит, ястреб сбит!
Пушка-ловушка, орлы и другие неожиданные способы уничтожить беспилотник
twen, Nr. 6, 1969, Фотография: Гвидо Мангольд, графика: Вилли Флекхаус«Опаснее тысячи порножурналов»
Король книжного и журнального дизайна Вилли Флекхаус
Pierre et Gilles, Sainte Marie MacKillop (Kylie Minogue), 1995, Collection privée (c) Pierre et GillesГолубо-розовое
Транссексуалы, проститутки и панки в латексе на снимках гей-пары Пьера и Жиля
Белая вдова
Кино недели с Денисом Рузаевым: от «Джеки» до «Тони Эрдманна»
Орхан Памук«Ни одна жизнь не достойна романа»
Орхан Памук о современной Турции и противостоянии Востока и Запада
Смерть вождя
Роли, по которым мы запомним Алексея Петренко
Ружье и палатка: уникальные автомобильные опции
Инструменты, ружье, пылесос и другие необычные вещи в комплекте с машиной
Ferrari для чемпиона
На аукционе продадут Ferrari Майка Тайсона
Летают, но низенько-низенько
11 машин, способные ехать по любой поверхности. Точнее, даже не ехать
20 роскошных авто. В камуфляже
Маскировка, которая нужна, чтобы стать заметным
Бог простит
В церкви нашли квартиру с красной мебелью и портретами в стиле поп-арт
Дворянское гнездо
Один из самых шикарных в мире домов нашли в диком лесу
«Пусть меня захоронят в отравленную, но родную землю»
Почему люди отказываются покидать чернобыльскую зону: реальные истории
Поставили баком
Англичане сделали идеальный дом из резервуара для воды