Ускоренный и экономичный метод обнаружения биологических угроз

Ученые из Техасского института биомедицинских исследований разработали более быстрый и менее затратный способ скрининга тестов для обнаружения биологических угроз и ускорения применения контрмер.

Новый процесс позволяет отбирать пары аффинных реагентов — молекулярных "магнитов", связывающихся с мишенями (токсинами, вирусами или бактериями). Это ускорит выбор и применение контрмер по сравнению с текущей практикой.

"Используя неочищенные экстракты из E. coli (рабочей лошадки биотехнологической лаборатории), новый метод обходит необходимость в очистке и сложном оборудовании, позволяя проводить скрининг менее чем за час", — сказал вирусолог Эндрю Хейхерст, Ph.D.

Обычно такой скрининг требует дорогого сложного оборудования для очистки и анализа аффинных реагентов. Этот анализ становится огромной нагрузкой, когда нужно проверить сотни реагентов, и может занимать недели или месяцы.

Процесс, финансируемый в основном Техасским институтом биомедицинских исследований и Фондом района Сан-Антонио, а частично — Агентством по сокращению военной угрозы (DTRA) и Национальными институтами здравоохранения (NIH), был описан онлайн 5 ноября 2012 года в журнале Scientific Reports (Nature Publishing Group).

"Нам нужен недорогой путь для скрининга библиотек аффинных реагентов. Он должен быть простым и автономным, так как в конечном итоге он должен работать в лаборатории с защитными костюмами или в "горячей зоне", — сказал Хейхерст.

Его удивительно простая схема позволяет ученым создавать временные тесты на любую заданную биологическую угрозу за несколько дней, причем этап скрининга завершается за час. Текущая цель — ускорить весь процесс до одного дня.

Хейхерст изначально разработал этот подход, используя антитела ламы в качестве аффинных реагентов к ботулиническим нейротоксинам — самым ядовитым в мире токсинам, в 100 миллиардов раз более токсичным, чем цианид, с которыми работают в специализированном боксе биобезопасности уровня 2. Убедившись в работоспособности системы, он вместе со своей ассистенткой Лорой Джо Шервуд испытал ее в лаборатории биобезопасности уровня 4, создав за несколько дней временный тест на вирус Эбола (Заирский подвид). Летальность этого вируса в условиях вспышек достигает 95%, и при отсутствии вакцины или терапии он представляет риск для США из-за возможного завоза. Ботулинические нейротоксины и вирус Эбола входят в число ограниченного набора угроз, отнесенных к агентам Уровня 1, представляющим наибольший риск умышленного использования с наиболее значительным потенциалом массовых жертв или разрушительного воздействия на экономику, критическую инфраструктуру или доверие общественности.

"Возможность быстро реагировать на известные биологические угрозы лучше подготовит нас к борьбе с возникающими и созданными в будущем угрозами", — сказал Хейхерст. — "Однако замечательно то, что этот тестовый подход можно применять практически к любой интересующей мишени, включая маркеры таких заболеваний, как рак".

Техасский институт биомедицинских исследований подал заявку на патент на этот процесс. Он потенциально может быть лицензирован компаниями для разработки диагностики конкретных заболеваний, тестов для мониторинга окружающей среды или для ускорения внутренних исследовательских программ.