Биосенсор против рака

Министерство  образования и науки Украины

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина

радиофизический факультет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Доклад  на тему:

«Биосенсор  против рака» 
 
 
 
 
 
 
 

ВЫПОЛНИЛА:      Глонягина И.С. гр. РБ-51 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Харьков 2011 

Биосенсор на основе бактерии Helicobacter pylori создают учёные лаборатории генной инженерии НИИ физико-химической медицины Росздрава. Это будет первый российский «живой чип», способный распознавать на ранней стадии раковую опухоль в желудке человека. Устройство уже готово, впереди - клинические испытания.

Сама  идея считывать сигналы с бактерий не нова, в науке эти простейшие существа, обладающие способностью к  движению, логике и коммуникации, давно  признали уникальными сенсорами. По чувствительности они значительно превосходят другие устройства, к тому же дольше сохраняют активность и являются относительно недорогим материалом. Тысячи учёных из разных стран пытаются «приручить» этих одноклеточных, наделив их свойством диагностировать заболевания.

В лаборатории генной инженерии и лаборатории постгеномных исследований в биологии НИИ физико-химической медицины Росздрава а рамках ФЦП создали сенсор на основе Helicobacter pylori, той самой бактерии, за открытие которой австралийцы Робин Уоррен и Барри Маршалл в 2005 году получили Нобелевскую премию. «Это оригинальная разработка, — поясняет заведующий лабораторией генной инженерии Василий Лазарев. — Мы первые и пока единственные, кто использовал этот микроорганизм для создания биодатчика. При его колоссальной распространённости он остаётся некой “тёмной лошадкой” в микробиологии. Культивировать эту бактерию умеют всего несколько лабораторий в мире. Наверное, этим она и интересна». По словам Лазарева, давно работающего с H. pylori, особенность бактерии в том, что, несмотря на ограниченную ёмкость генома, она способна к быстрому размножению. Этот микроорганизм живёт под слизистой оболочкой желудка человека и при определённых условиях проявляет активность, в результате чего в желудке начинают развиваться гастрит, язва и рак.

В биосенсоре коварная H. pylori преображается в полезную клетку: она регистрирует изменения характеристик в желудочном соке пациента (и вообще изменение характеристик в любой среде) и оповещает о развитии опасных заболеваний, прежде всего злокачественных поражений желудка. Правда, добиться от неё такой самоотверженной работы оказалось непросто.

«Пришлось генетически модифицировать бактерию, вставив в неё отдельные последовательности ДНК или так называемые промоторы, соединённые с генами флуоресцентных белков. В результате в клетке образовалась «сигнальная» молекулярная конструкция, чувствительная к разного рода изменениям, — разъясняет особенности строения датчика Василий Лазарев. — При помощи специально разработанной технологии нам удалось закрепить чрезвычайно подвижную, обладающую мощным моторным аппаратом H. pylori в каналах длиной 50 микрон. Получился биосенсор».

По этому  проекту учёные лаборатории генной инженерии планируют получить не менее трёх патентов. Основные «секреты» связаны с технологией закрепления микроорганизма в каналах биодатчика и самим научным подходом к хеликобактеру как основе биочипа.

«Незаменимые  в будущем устройства»

В перспективе  разработанный в стенах НИИ физико-химической медицины биодатчик сможет выявлять рак желудка на ранних стадиях, что позволит значительно облегчить участь онкобольных, поскольку применяемые сегодня методы диагностики как в России, так и за рубежом не могут однозначно распознавать начало опухолевого процесса. Обычно опухоль возникает в слизистой оболочке желудка и растёт медленно, в течение многих лет, поначалу себя не проявляя и, как правило, оставаясь незамеченной. По мере развития болезни бороться с ней становится сложнее, а в отдельных случаях медицина и вовсе оказывается бессильной.

Впрочем, до практического применения биосенсоров, по крайней мере такого, каким мы его описали выше, дело дойдёт не скоро. «Я нисколько не сомневаюсь, что в будущем эти устройства станут незаменимыми в диагностике  болезней, борьбе с биотерроризмом и т.д., но пока даже на Западе в практическое здравоохранение они не вошли, — заключает Василий Лазарев. — Над ними ещё долго будет работать фундаментальная наука. Всё-таки пока это очень сложная задача — научиться считывать сигналы с отдельной клетки». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

В докладе  использовалась статья журнала «Наука и техника», раздел «Живые системы. Технологии и разработки»,2006 г.