Ученые МГУ совместно с коллегами из РАН разработали экспресс-тест по определению вируса гриппа А. Новая методика позволит определять наличие и концентрацию вируса в биологических жидкостях за несколько минут. Результаты работы опубликованы в журнале PLoS ONE.
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 дети, у которых иммунная система еще 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 недешевый и небыстрый метод.
Химики Московского университета 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 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.
Ученые 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 тысяч вирусов в образце биологической жидкости. Пока мы тестируем нашу методику на модельной жидкости куриных эмбрионов, зараженных 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.
Работа проведена молодыми учеными: к.х.н. Еленой Завьяловой (МГУ) и к.ф.-м.н. Владимиром Кукушкиным (ИФТТ РАН) в группе профессора Алексея Копылова на кафедре химии природных соединений химического факультета МГУ совместно с коллегами из Института физики твердого тела РАН и Федерального научного центра исследований и разработки иммунобиологических препаратов им. М.П. Чумакова РАН.