Аптамеры для диагностики
Сибирские ученые создают новые тест-системы на основе аптамеров
Кирилл Сергеевич, «Наука в Сибири»
Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН совместно с сотрудниками НИИ клинической и экспериментальной лимфологии — филиала ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» разрабатывают новые тест-системы на основе аптамеров для диагностики и мониторинга болезни Бехтерева. Реализация этой идеи позволит выявлять заболевание на ранних стадиях и предотвращать снижение качества жизни пациентов.
Анкилозирующий спондилит, или болезнь Бехтерева — аутоиммунное воспалительное ревматическое заболевание, которое развивается у людей в возрасте до 40 лет и характеризуется поражением крестцово-подвздошных суставов и позвоночника, что может привести к утрате трудоспособности и инвалидности. У пациента отмечаются боли и скованность в спине, пояснице, а также ограничение подвижности. По статистике, в Новосибирской области на 10 000 жителей диагностируется 3 случая развития анкилозирующего спондилита. Количество выявленных случаев болезни ниже аналогичного показателя в мире и связано с тем, что существующая диагностика не позволяет достоверно определить заболевание на ранних стадиях. По данным ученых, у подавляющего числа пациентов точный диагноз впервые подтверждается только через семь лет после первых клинических проявлений болезни. Столь долгий срок приводит к тому, что потребность в дорогостоящей терапии становится значительно выше, чем при других иммуновоспалительных ревматических заболеваниях.
«Активность болезни можно выявить по уровню определенных белков-биомаркеров в сыворотке крови, для которых и разрабатываются тест-системы. Сейчас, как правило, во всем мире для определения этих биомаркеров используют иммуноферментный анализ, работающий на основе специфических антител. Метод достаточно точный, но имеющий свои ограничения. Антитела — это молекулы белковой природы, которые получают биотехнологическим способом. Для исследования заболеваний, протекающих годами, тест-системы на основе антител дают недостаточную воспроизводимость — результаты первых и повторных анализов могут отличаться. Кроме того, антитела чувствительны к условиям хранения и транспортировки. Поэтому важна разработка новых тест-систем, в которых элементы, реагирующие на анализируемое соединение в сыворотке крови, будут представлены не антителами, а какими-либо альтернативными молекулами», — отмечает руководитель проекта, заведующая лабораторией химии РНК ИХБФМ СО РАН кандидат химических наук Мария Александровна Воробьёва.
Схема колориметрического анализа с использованием тест-системы на основе аптамеров
Ученые предполагают, что новые тест-системы на основе аптамеров должны решить проблему своевременного выявления болезни Бехтерева на ранних стадиях и улучшить эффективность лечения. Аптамеры — молекулы, которые получают искусственно, путем химического синтеза в лабораторных условиях. Особенность аптамеров в том, что они способны образовывать сложную структуру с известной последовательностью нуклеотидов и выявлять конкретные белки-мишени, показывающие активность болезни.
«Аптамер — молекула строго определенного состава, которую можно сделать в любой лаборатории, где есть олигонуклеотидный синтезатор, потому что ее нуклеотидная последовательность всегда известна и хранится в цифровом виде. По способности анализировать биомаркеры аптамеры не уступают антителам, а в некоторых случаях и превосходят их. Главные преимущества аптамеров в том, что они обладают высокой стабильностью, в меньшей степени требовательны к условиям хранения, а так как синтезируются химически, то их можно дополнительно модифицировать», — подчеркивает М. А. Воробьёва.
Подобные тест-системы нередко основаны на принципе колориметрии — изменении окраски раствора при наличии анализируемого соединения. Чем интенсивнее получается цвет, тем больше вещества в крови. Также, по словам ученых, важно, чтобы новая тест-система была простой и совместимой с оборудованием клинико-диагностических лабораторий, адаптированной для привычных методов проведения анализов.
«Для анкилозирующего спондилита очень актуальна проблема ранней диагностики. Сейчас нет достоверных тестов для биомаркеров крови, которые бы позволили с точностью диагностировать начало заболевания. От момента начала болезни и достоверной постановки диагноза проходит около 8-10 лет, и время для наиболее эффективного лечения уже упущено. Выявление недуга на начальных этапах существенно облегчит жизнь и пациентам, и врачам. По этой причине коллеги, клинические ревматологи, заинтересовались нашими разработками, и мы стали работать вместе», — рассказывает исследовательница.
В перспективе, по мнению ученых, тест-системы на основе аптамеров могут стать универсальными. При наличии данных о конкретных специфичных биомаркерах подобные тест-системы могут быть использованы для выявления не только воспалительных, но и сердечно-сосудистых, инфекционных и онкологических заболеваний.
Исследования выполняются при поддержке Российского научного фонда и Правительства Новосибирской области (проект № 22-15-20050).
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru