Научные достижения химического факультета
20.12.2019
Химики МГУ и физики РАН сделали быстрый тест на грипп
Анастасия Новосельцева
Сотрудники Химического факультета МГУ разработали
экспресс-тест по определению вируса гриппа А. Новая методика позволит
определять наличие и концентрацию вируса в биологических жидкостях за несколько
минут.
В XX веке
жертвами пандемий гриппа стали десятки миллионов человек. Всемирная организация
здравоохранения объявила пандемию гриппа одной из десяти важнейших угроз
здоровью человечества в 2019 году. Особо восприимчивы к вирусу люди, у которых
иммунная система ещё не успела сформироваться – дети или люди с ослабленным
иммунитетом. Лечение гриппа основано на приеме противовирусных препаратов. Чем
раньше будет обнаружен вирус, тем более эффективным окажется лечение. Для
определения вирусной нагрузки в современной диагностике используют полимеразную цепную реакцию (ПЦР) – очень точный, но
сравнительно недешёвый
и небыстрый
метод.
Химики Московского университета с коллегами из академических
институтов предлагают использовать для определения вирусных заболеваний
спектроскопию гигантского комбинационного рассеяния (ГКР, или Surface Enhanced
Raman Spectroscopy – сокр. SERS).
Метод базируется на эффекте рамановского рассеяния: возбуждающее излучение
попадает на молекулы вещества, рассеивается и в спектре этого рассеянного
излучения появляются новые спектральные линии, которых нет у первичного света.
Анализируя спектр рассеянного света, ученые делают вывод о молекулярном
строении вещества. "Рамановская спектроскопия привлекательна простой
технической реализацией, - пояснил декан химического факультета МГУ имени
М.В.Ломоносова, член-корреспондент РАН Степан Калмыков. -- На исследуемый
объект воздействуют излучением лазера в компактном спектрометре, рассеянное
излучение детектируется и обрабатывается на компьютере несколько минут".
Рамановское рассеяние – очень слабый оптический эффект, на
порядки меньше флуоресценции молекул красителя. Но интенсивность рассеяния
можно многократно увеличить за счет взаимодействия молекул с поверхностью
наноструктурированных металлов, поэтому данный тип спектроскопии рассеяния
назвали поверхностно-усиленным. Работа придумана молодыми учеными к.х.н. Е.Г. Завьяловой (МГУ) и к.ф.-м.н. В.И. Кукушкиным (ИФТТ
РАН) в группе
профессора, д.х.н.А.М. Копылова на кафедре химии природных соединений совместно с коллегами
из Института физики твердого тела РАН и Федерального научного центра
исследований и разработки иммунобиологических препаратов им. М.П. Чумакова РАН. Учёные создали
"сэндвич"-систему для экспресс-анализа: на подложку оксида кремния наносят
наноструктурированное серебро, на которое осаждают аптамер (биологически активный ДНК-олигонуклеотид),
специфичный к вирусу гриппа А любого штамма. При погружении в биологическую жидкость
аптамеры избирательно связываются с вирусом. Для внесения рамановской метки и
получения "сэндвича" на сенсор с вирусами наносят дополнительные молекулы
аптамера с присоединёнными молекулами флуоресцентного красителя. Затем подложку
с аптамерами и вирусами вносят в спектрометр, просвечивают световым
монохроматическим изучением (при определенной длине волны) и по спектру
рамановского рассеяния образца делают вывод о содержании вируса в организме.
"Чувствительность нашего метода сравнима с уже существующими методиками –
мы определяем наличие не менее 10 000 вирусов в образце биологической
жидкости. Пока мы тестируем нашу методику на модельной жидкости куриных
эмбрионов, заражённых вирусами гриппа различных штаммов. В перспективе сможем
надежно определять не только вирус гриппа А с помощью SERS.
Мы планируем наносить на металлическую подложку аптамеры, специфичные и к
другим вирусам", - пояснила один из соавторов исследования, аспирант Химического факультета МГУ
Анастасия Новосельцева.
Результаты работы опубликованы в журнале PLoS ONE.
Ссылка на статью:
Vladimir I. Kukushkin, Nikita M. Ivanov, Anastasia A. Novoseltseva, Alexandra S. Gambaryan, Igor V. Yaminsky, Alexey M. Kopylov, Elena G. Zavyalova
Highly sensitive detection of influenza virus with SERS aptasensor
PLoS ONE 14(4): e0216247
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0216247