Генетична диагностика с помощта на микрочипове

За справка: биочипа като продукт е резултат от сливането на двете области на експертиза - биотехнологии и полупроводникови технологии. Biochip в компактен формат дава възможност за откриване на различни вътреклетъчни процеси, анализ, докато стотици или хиляди едновременни реакции. Първите опити за създаване на чипове са направени в развитието на сензорните технологии, като например преносими рН-електроди. След това с развитието на знания за структурата на ДНК, секвенционни методи (определяне на нуклеотидната последователност на ДНК в пробата за изпитване) и PCR (умножение заинтересовани изследователи част на гена, така че да може да се види визуално се използват всякакви методи), става възможно да се създаде биологични чипове в която ролята на сензорите на молекулата на ДНК. Да започнат разработването на различни платформи биочипове започват през 90-те години на миналия век. Един от първите търговски чип е създаден от Affimetrix - генен чип. Тя съдържа няколко хиляди SNP (Engl единичен нуклеотиден полиморфизъм, SNP -. Единичен нуклеотиден полиморфизъм - разлики в размера на ДНК последователност на един нуклеотид (А, Т, G или С) в генома), по-специално гени като р53, BRCA1 и BRCA2. Този чип е произведено microlithography технология.

За когато е приложимо днес биологични чипове, и защо досега технологията не се използва широко в медицинската практика, ние говорим с завършилия Санкт Петербург държавен университет, учен, генетик, научен директор на фирмата "ген" компании Алкор Bio Група, Ph.D. Grigoriem Deminym.

- Грегъри прилича на биочип?

- Нека започнем с факта, че mikrobiochipy - технология, която сега се използва доста активно в молекулярната биология и е метод за откриване, а именно метод за определяне на някакви генетични варианти на мутант или нормално. Преди става откриване на чипове, гени са специални варианти на полимеразна верижна реакция, PCR (в действителност е - разплод области имат гена от интерес, така че да може да се види визуално чрез използване на всяка техника). Това е един от начините, чрез които можете да видите размножени ген сайт, а са биочипове или микрочипове.

Какво е чип? Това е парче стъкло, подобно на предметно стъкло, добре познат ни от училище. На тази стъклени покрити микрокапки (специална комбинация от реагенти), те могат да се разглежда в светлината с невъоръжено око. Тези капки се появява и детектиране на наличието или липсата на мутации. Когато реакцията се проведе във всички капките, те изглеждат в специално устройство, чиповете на скенера. И чрез който капчици са осветени, и какво - не, изследователите заключават: има мутация, или не. За това изследване приемали биоматериал, който съдържа човешка ДНК, например, слюнка. Но това е само специална опция, която прилича на тази технология.

- Как и с каква цел, на практика, тази технология се използва?

- Има различни чипове, те са разделени в два класа. Най-широко използваните в изследователските сега имам чипове. На тези чипове могат да бъдат стотици, хиляди, десетки хиляди и дори милиони анализирани точки. За анализа на резултатите, получени с помощта на тези чипове ще изисква значителни софтуерни системи, които obschityvayut констатации и опит, за да се изолира желаният резултат. Един от най-разпространените начини на използване на тези чипове - т.нар сравнение на профилите на изразяване (когато в действителност, изглежда дейност на десетки или стотици хиляди човешки гени).

При използване на експресионните профили на външен вид, например, като човешкото тяло реагира на някакъв ефект. Вземете, например, интоксикация: сравнителни проби са били взети от човешки клетки, които са били отровени от някое вещество и проби от здрави човешки клетки. И след това погледнете, да сравните и направят изводи: кои гени са активно работещи в отговор на отравянето, тоест кои гени започва да произвежда протеини. По този начин, може да се предположи, че защитните механизми, които противодействат на отровата, са включени тези гени. Освен това има и подробно проучване на тези гени.

Също проучване и различни заболявания. Така например, в сърдечно-съдови заболявания гледане на изразяване профил на човек, който не разполага с сърдечно-съдови заболявания, както и лицето, което, например, е получил удар. Сравнете две снимки, които се състоят от милиони клетки и да видим, че милиони от тях, да кажем, две хиляди блясък по-търпелив от здравословен, а други две хиляди, а напротив, да свети по-слаб от здрави. Заключение: само на тези клетки (т.е., тези гени, тези мутации) и свързани с развитието на болестта.

Основните недостатъци на изследователски чипове - на дължина и трудност на полученото информация анализ. В голям брой от данните може да се разбере само една много обучени професионалисти, и отнема много време. В същото време, за да се прилагат тези знания на практика тя все още е много далече, а по-скоро предварителни данни, за да стесним търсенето.

Вторият тип чипове - са диагностични чипове. Диагностични чипове се използват в медицинската практика. От изследователски чипове те се различават по броя на точките, които са много по-малки (от десетина до няколко стотин) и прецизност - това е значително по-висока от тази на научните изследвания. вероятността от грешки в диагностични чипове - фракция от процента, и е приемлив за диагностика.

За справка: муковисцидоза - сериозен наследствено заболяване, което се проявява в ранна детска възраст, често веднага след раждането. Муковисцидоза засяга почти всички органи и системи на тялото, особено на дихателните и храносмилателната системи. В този случай, много висока ранна смъртност от заболяването, но ако се открие навреме, а след това с помощта на пациенти на поддържаща терапия може да доведе сравнително нормален живот. Установена от конкретен метод за диагностика на мутация в определен ген, и ген понякога се нарича - "муковисцидоза ген" - мога да кажа със сигурност, че един човек ще се развие тази патология. В допълнение, муковисцидоза - най-често на наследените моногенни болести (моногенна заболяване - болест, причинена от мутация в един ген), в България, един за десет хиляди бебета се раждат с това заболяване. В някои страни, заболяването се среща по-често: един на хиляда новородени има кистозна фиброза. В същото време, според статистиката, един на всеки двадесет души в европейските страни е носител на муковисцидоза ген.

- Детето има муковисцидоза ще се развива само ако и двете от майката и на папата, той ще наследи един дефектен, мутантния ген - муковисцидоза ген. Затова е много важно да се провеждат генетични тестове на сцената на планиране на бременността. Освен това, е възможно да се извърши пренатални (пренатален) диагноза, за да не се налага едно дете с тази патология. Е, ако не е направена нито едното, нито другото, той остава ранна диагностика на муковисцидоза. В нашата страна, кистозна фиброза, е един от петте заболявания, които се извършват неонатален скрининг, т.е. скрининг на всички новородени. Ето защо, в България всяка година около 1 милион. Новородените са тествани за муковисцидоза. Как работи: кръв на детето е взето от петата, тя пусна на филтърна хартия, която след това се изпраща в специализирана лаборатория за анализ. В нашата страна е приела скрининг три нива за муковисцидоза. Извършва се биохимична тестване и генетична диагностика е само препоръка, въпреки че е на базата на генетични тестове може да се направи точна диагноза. Ето защо в повечето страни на света, където това се извършва диагностика, генетичното изследване са включени в задължителната част на прожекцията. Създаване на страната ни на фиброза биочип кистозна ще позволи използването на сертифицирани и модерна система за тест за генетична диагностика, която отговаря както на най-новите международни знания и последните препоръки на Международната асоциация Муковисцидоза. Той също така позволява да се открие 90% от всички пациенти, значително по-добри от сега съществуващите генетични системи за изпитване и сравними с биохимични ефективност скрининг, превишавайки по този начин нейната точност. Предимството на чипа на муковисцидоза е и фактът, че тя е проверен, така и диагностициран т.е. избягва няколко скринингови процедури: вместо три етапа, като поддържа една от друга, ще бъде само една или две.

- Кой притежава технологията създател Лора биологични чипове?

- България, в нашия кредит, е един от пионерите в разработването на чип технологията. В Москва, в биология Институт по молекулярна. Енгелхард Руската академия на науките, начело с акад A.D.Mirzabekova в продължение на две десетилетия работи за създаване на тази технология. В резултат на това т.нар насипни биочипове са разработени където капчици са специален гел нанася върху стъклото. Тази технология се използва и днес най-вече за диагностициране на туберкулоза.

- Според Вас, биологични микрочипове - обещаващ технология? И колко широко се използва днес в клиничната практика?

- Това безспорно е обещаваща технология в случаите, когато това е необходимо да се определи в същото време достатъчно голям брой на мутации. Като пример, при диагностицирането на кистозна фиброза, когато чип 25 се тества веднага мутации. В такива ситуации, разбира се, технология на микрочип е от голямо значение, тъй като значително спестява време и реагенти и веднага дава пълна картина. Ако искате да тествате по-малък брой на анализираните, които се прилагат други техники, като например ПВР в реално време.

Днес, обаче, с помощта на тестове на микрочип в здравеопазването рядко се използва, много по-широк от използваната технология за научна дейност, което е характерно за България и Западна Европа и Съединените щати. Много изследователски институции по целия свят са изложени на тези системи и да ги използват за вътрешни цели (за вътрешни диагностика в Института или в стените на клиниката), но не и за търговско разпространение.

- Защо тази технология не се използва широко?

- Когато започнахме развитието на микрочипа на кистозна фиброза, при нас дойде да се разбере защо тази технология не е широко разпространена. Това се дължи, от една страна, на високата цена на оборудването, необходимо за производството на чипове. Цена на специален робот, който се отнася капчици върху стъклото, много, много важно. От друга страна, има някои научни и технически трудности, пред които са изправени разработчиците на такива системи за изпитване, а може би това е и отчасти се дължи на факта, че технологията не е отишло. И ние също може да се предположи, че броят на случаите на Запад просто преминали към алтернативни технологии, като например - секвениране (четене на целия геном). Разбира се, някои институции просто нямат възможност да стана обект на търговия тази технология и затова го използват за собствените си нужди. А търговски дружества са склонни да използват други технологии. Комбинация от научна разработка и внедряване на търговски принцип не се е случило. Но за диагностициране на някои заболявания чип технология - това е определено интересно решение, което няма аналог.

- Какво трябва да имат образование, за да се справят с такива разработки?

- Специалисти, които работят в тази област - е, на първо място, генетика. В Санкт Петербург държавен университет от експерти, приготвени на биология и почвознание на, в Катедрата по генетика и селекция. И други отдели, по един или друг, свързан с молекулярната биология начин, железопътни специалисти, които могат да вземат участие в тези събития. Например, Катедра по биохимия Катедра или цитология и хистология.