«Наша цель - научиться предсказывать эпидемии»  

14.04.2017
481

Ученые обещают, что скоро у врачей будет возможность диагностировать рак при помощи простого анализа крови — таковы практические результаты открытия, сделанного биохимиками Франции. Пока эксперименты проводились на образцах рака груди, но предположительно метод будет работать и с любым другим типом рака. О том, какие новые методы позволят улучшить диагностику и лечение заболеваний, «МВ» рассказал руководитель отдела молекулярной диагностики и эпидемиологии ФБУН ЦНИИЭ Роспотребнадзора Герман Шипулин. 

Шипулин Герман Александрович

руководитель отдела молекулярной диагностики и эпидемиологии Центрального НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, к.м.н.

- Расскажите, что принесли в клиническую практику новые методы молекулярной диагностики?

- Молекулярно-генетическая диагностика — сравнительно новый метод обследования организма, позволяющий точно и быстро выявить возбудителей инфекций, мутации генов, вызывающие патологию, оценить риски развития заболеваний. Это далеко не полный спектр возможностей исследования ДНК. В последние пять лет опубликовано несколько работ, в которых теоретически пытаются оценить количество биомаркеров, плавающих в крови, оказалось, что их больше 20 тысяч. Однако пока зарегистрировано только несколько сотен тестов, а значит, на практике мы можем использовать не более 300-400 маркеров заболеваний. То есть существует огромный пласт для научных исследований, чтобы выявить новые маркеры и связать их с теми или иными состояниями.

Фармакогенетика – важное направление молекулярной диагностики, которая объясняет, почему на одних пациентов препараты действуют, а на других нет. Для некоторых та доза, которая рекомендована в инструкции, может быть вредна. Молекулярные методы позволяют подбирать дозу препарата индивидуально. Конечно, пока нельзя сказать, что эти методы пришли в каждую больницу. Но они применяются в крупных институтах, таких как наш.

Еще одна сфера применения молекулярных методов — это протеомный анализ. В медицине он позволяет выявить маркеры сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний на ранней стадии (клиническая протеомика). Этими методами можно проанализировать до 10 000 индивидуальных белков в одном образце и зафиксировать изменения их концентраций. Таким образом возможно проводить мониторинг течения заболевания. Молекулярная диагностика используется не только в медицине. В криминалистике, например, сейчас практически ни одно преступление не обходится без молекулярных исследований. 

- Ваша компетенция касается все-таки больше области инфекционных заболеваний. Расскажите подробнее, в чем заключаются преимущества использования молекулярных методов в эпидемиологии?

- Появление молекулярных методов стало самой настоящей лабораторной революцией. Их преимущество по сравнению с той же микробиологией состоит хотя бы в том, что на искусственных питательных средах микроорганизмы растут очень плохо. То есть даже в лучших лабораториях эффективность диагностики даже при таких тяжелых осложнениях, как сепсис, не превышает 50%, а значит, правильно поставить диагноз на основе бактериологических методов врачи могут только у половины пациентов. Недостатки второго подхода, серологического, в том, что появление антител к возбудителю совершенно не информативно в плане постановки диагноза, так как инфекция могла быть у пациента 10 лет назад или она только развивается. Преимущества молекулярной диагностики в том, что она дает возможность выявить прямой маркер возбудителя инфекционного заболевания. При этом сам микроорганизм для анализа не нужен. У пациента берется кровь, далее с помощью специальных растворов в ней разрушаются все биологические структуры, затем ДНК  микроорганизма размножается и детектируется.

Плюс в том, что при некоторых состояниях концентрация возбудителя в биологических жидкостях не такая, как нам хотелось бы. Но если в микробиологии размножают целые организмы, то при анализе молекулярными методами мы размножаем фрагменты ДНК, то есть генома. Кроме этого, мы полностью независимы от качества преаналитического этапа, то есть неважно, как везли пробы, при какой температуре, и в этом заключается отличие от микробиологии, где, если организм погиб, то результаты анализа будут ложноотрицательные. Наличие этих преимуществ привело к тому, что сегодня для целых областей лабораторной диагностики инфекционных болезней молекулярные методы стали золотым стандартом. Например, без них уже давно не назначают лечение хламидийной инфекции, энтеровируса, ВИЧ и др. 

- Сейчас активно ведутся разработки тестов для диагностики рака по анализу крови. Как скоро они станут доступны для реальных пациентов?

- Действительно, многие лаборатории по всему миру разрабатывают эти методы, но все исследования пока ведутся на уровне подходов. Реальных тестов, которые позволяли бы выявить рак на ранней стадии до клинических симптомов, нет. Недавно одна шведская компания представила первый протеомный чип, позволяющий диагностировать рак поджелудочной железы на первой-второй стадиях. Это один из самых быстро прогрессирующих типов рака, выживаемость при диагностике на поздних стадиях всего 5%. Шведы рассчитывают улучшить показатель излечиваемости до 50%.

Принципов, на основе которых могут быть созданы эти подходы, два. В первом случае создается протеомный чип, на который  наносят сотни тысяч антител, находящихся в крови. Далее отбирают группу пациентов с данным заболеванием, онкологическим, например, и смотрят, какие из этих сотен тысяч среагируют с кровью пациента, обычно удается отобрать до 100 антител. На основе полученных данных создается протеомный чип, который реагирует только на кровь пациента с данным онкологическим заболеванием. По такому принципу можно сделать чип для скрининга на любое заболевание, не только онкологическое.

Второй подход основан на ДНК-диагностике. То есть, если мы думаем, что у человека рак, клетки опухоли наверняка находятся в крови, а значит, они доступны. Дело, однако, в том, что ДНК опухоли мало отличается от ДНК простой ткани, но вот если секвенировать геном для анализа, можно наверняка сказать, что клетки относятся к опухолевым.

- Если говорить о тех тестах, которые уже существуют, какие из них дошли до клинической практики?

- На территории ЦНИИ эпидемиологии создано самое крупное производство по выпуску реагентов для самых разных групп заболеваний. Оно обеспечивает диагностическими наборами от трех до пяти тысяч лабораторий. В научном кластере работают около 1 тысячи человек, из них 111 ученых, 250 на производстве, остальные диагносты, вспомогательный персонал. В прошлом году нами был разработан тест, позволяющий выявлять РНК/ДНК ВИЧ в очищенных сперматозоидах, что позволяет ВИЧ-инфицированным парам рожать здоровых детей. Технология простая: семенной материал отмывается, далее с помощью теста он проверяется на наличие вируса. Таким образом, тест для дифференциации не зараженных ВИЧ сперматозоидов сводит риск рождения инфицированных детей к минимуму в отличие от зачатия естественным способом, при котором риск передачи вируса ребенку очень высок. Одна из последних разработок - набор для диагностики всех типов гепатита, и здесь мы опережаем иностранных партнеров, так как, помимо того, что тестируем на все виды гепатита, мы также можем выявлять мутации устойчивости к разным препаратам и дать врачу выбрать оптимальную схему терапии. Сейчас для лечения гепатита С используют не интерферон, а препараты, которые  действуют на сам вирус. Но некоторые из них из-за мутаций вируса могут быть неэффективны. То есть важно понимать, есть мутации или нет. Если есть, то использовать этот препарат бесполезно, его нужно заменить другим. Сейчас за рубежом зарегистрировано около десятка таких препаратов, в России — поменьше. То же самое касается и диагностики резистентности к препаратам для лечения заболеваний, передаваемых половым путем: сифилиса, трихомонадной и хламидийной инфекций, гонореи.

Нами разработаны уникальные наборы для диагностики всех природно-очаговых и особо опасных инфекций, присутствующих на территории России, включая тяжелый острый респираторный синдром, холеру, сибирскую язву, птичий и свиной грипп. Преимущества молекулярных методов тут несомненны, так как в отличие от клиницистов мы можем сказать, чем вызвана та или иная вспышка заболевания. Смысл в том, что мы в таких ситуациях можем действовать проактивно. Благодаря методам молекулярной диагностики, наборы можно разработать заранее. Например, есть вирус MERS — коронавирус, который передается в Саудовской Аравии от верблюдов. Его обнаружили, когда европейцы стали замечать, что люди, возвращающиеся из этой страны, умирают от непонятного заболевания. Сейчас в нашем ЦНИИ есть наборы для диагностики как MERS, так и других, не встречавшихся на территории России потенциально опасных возбудителей инфекций.

Мы также занимаемся разработкой протеомных биочипов, позволяющих вызывать антитела к широкому спектру инфекционных болезней. Благодаря этому мы можем научиться предсказывать вспышки заболеваний. Для этого нужно два компонента  — панель белков антигенов разных вирусов, и их должно быть много, то есть надо «клонировать» практически весь учебник вирусологии, и второе – нужна налаженная система скрининга.

Такие наборы также  можно применить для оценки эффективности вакцинации. Например, вы вакцинировались, но не знаете, подействовала ли прививка. Это возможно выяснить, если сделать заранее тест на антитела. Вот, к примеру, «гуляет» по территории дифтерия. И если у человека уровень защиты антител низкий, он может заболеть. Наша идея — создать чип, который позволит количественно оценивать эффективность вакцинации. То есть любой пациент, который хотел бы понять, есть ли у него, например, антитела к желтой лихорадке, мог бы сдать анализ и узнать, что защищен от 20 инфекций. Поэтому в тот регион, где распространена инфекция, он может ехать смело. Сейчас же человек едет, но не знает, может он заразиться или нет.

- Как могут все это использовать на практике врачи?

- Пять тысяч лабораторий, которые работают с нашими наборами, обслуживают все главные российские стационары. В этом году, например, мы уже выпустили свыше 4000 диагностических наборов, в каждом из которых реагенты на 50 реакций. Таким образом, наше производство обеспечивает примерно 20 млн анализов в год, включая кишечные, острые респираторные, половые, ТОРЧ-инфекции и многие-многие другие. К сожалению, из-за новых правил регистрации, принятых в 2012 году, стало значительно сложнее регистрировать новые медицинские изделия. В итоге, если раньше мы регистрировали порядка 20 наборов в год, сейчас не больше четырех, что существенно затрудняет внедрение в практику новых методов исследований.

- Что нового узнают специалисты на научно-практической конференции «Молекулярная диагностика 2017», которая начнется через несколько дней?

- Планируем охватить самый широкий спектр тем, касающихся диагностики инфекционных заболеваний, таких как ВИЧ, гепатиты, урогенитальные инфекции, ИППП, туберкулез, природно-очаговые, тропические и внутрибольничные инфекции. Ну и конечно, будем обсуждать новые технологии. Запланирована отдельная секция по NGS, это сравнительно молодая технология, позволяющая провести полный анализ генома любых живых существ. В чем заключается ее принципиальная новизна? Раньше из всего генома брали небольшой «кусок» и секвенировали только его, на обычном секвенаторе на это уходил день. NGS-метод позволяет в разы ускорить такое исследование, когда материал дробится на мелкие куски, они секвенируются, и уже потом компьютер складывает их, как пазлы. По сравнению с прежней технологией скорость секвенации выше в разы. Сейчас в нашем институте стоит порядка шести секвенаторов, но, конечно, секвенируем мы не геном человека, а геном бактерий, особенно в периоды вспышек. Например, недавно был случай в Иркутске, когда пятеро детей с наследственной патологией заболели дизентерией. Встал вопрос, отчего же все-таки умерли эти дети? Что это: такой опасный штамм, особенная генетика детей либо третий фактор? С помощью аналитических методов нам удалось доказать, что это была внутрибольничная вспышка герпесной инфекции. Кроме того, наши методы позволяют определить «родину» инфекций, откуда они пришли, к какой терапии у них имеется устойчивость. Сейчас нами создана аналитическая группа, которая будет заниматься такими предсказаниями, к примеру, насколько опасен тот или иной штамм патогена и каким образом он передается.

Нет комментариев

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь

Партнеры

Яндекс.Метрика