Биология

«Это доступно во всех медицинских пунктах страны»: две полоски в тесте на гепатит С

Две Нобелевки, один проект

Андрей Буйневич/iGEM Moscow 2020

Как российские студенты и аспиранты ищут способ детектировать гепатит С по простому анализу крови, могут ли в этом помочь Cas-белки и как собрать команду для выступления в престижном международном конкурсе синтетической биологии, читайте в интервью с Дарьей Смоляровой, лидером команды iGEM Moscow 2020.

В 2020 году Нобелевские премии присудили за исследования гепатита C (физиология или медицина) и CRISPR/Cas (химия). По неожиданному совпадению обе эти темы оказались созвучны проекту, с которым команда студентов и аспирантов МГУ, Московского Политеха, РНИМУ им. Н.И. Пирогова, Сеченовского и Тяньцзиньского университетов собираются выступить в крупнейшем и самом престижном международном конкурсе синтетической биологии — iGEM (International Genetically Engineered Machine). О находящемся в поисках поддержки проекте мы поговорили с лидером команды команды iGEM Moscow 2020 Дарьей Смоляровой — студенткой второго курса магистратуры биологического факультета МГУ и сотрудницей Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН.

— Расскажите, пожалуйста, простыми словами о принципах работы вашей системы. Как белки Cas помогают вам определять разные варианты вирусов?

— Наша система устроена достаточно просто. У пациента берется кровь, дальше потенциальный вирус в крови нейтрализуется. Поскольку это РНК-вирусы, РНК преобразуется в ДНК (это называется обратной транскрипцией) и детектируется с помощью белка CasX. У этого белка есть гидовая РНК — последовательность, по которой он ориентируется. Белок садится на последовательность ДНК из пробы пациента, и, если он присоединился, проявляется никазная активность. С помощью своей никазной активности CasX разрезает другой маленький кусочек ДНК с меткой. В результате образуется фрагмент с этой меткой, который окрашивает полоску. Если есть определенный генетический вариант вируса, то будет две полоски, а если его в смеси не было, будет одна полоска (почти как в тесте на беременность). Наш тест помогает очень точно и быстро определить нужную нам последовательность.

— Для своей работы в этом году вы выбрали SARS-CoV-2 и вирус гепатита C. Почему именно их? Насколько для этих объектов генетические различия актуальны? Учитывая, что для SARS-CoV-2 нет специфической терапии, должно ли лечение для разных вариантов отличаться?

— Вы абсолютно правы, о коронавирусной инфекции сейчас не очень много известно. Но когда мы начинали, была весна, все исследования только начинались, и нам попалась одна из статей, которая показалась нам очень перспективной. Там было выделено несколько типов вируса, и было предположение, что именно от генотипа вирусов будет зависеть тяжесть заболевания и лечение. Когда мы нашли больше статей про эволюцию, про мутации коронавирусов, эту статью раскритиковали, и стало понятно, что в ближайшее время не будет никакого специального лечения для каждого из типов. Однако идея осталась, и мы предположили, что наверняка есть такие вирусы, для которых лечение будет зависеть от генотипа. Мы спросили у ученых, наших руководителей, у менее знакомых нам экспертов в вирусологии и медицине и выяснили, что лечение в зависимости от варианта вируса будет отличаться и по длительности, и по виду терапии вируса гепатита C. Чтобы пациенту диагностировать один из генотипов вируса, нужно сдать целых три теста, и не все пациенты до этого доходят. Мы бы хотели с помощью нашей тест-системы сократить это число до двух.

— Как это будет устроено? Человек должен будет сдать два анализа крови, и в них будут искать последовательности, кодирующие вирусные белки?

— Сначала, чтобы узнать, болеют или болели ли когда-либо люди гепатитом C, сдают тест на антитела. То же самое делают и для коронавирусной инфекции. Дальше нужно определять, есть ли вирус в крови в данный момент. Это уже ПЦР-тест, он дороже, и его не все пациенты могут себе позволить. Третий тест, который вынуждены сегодня делать пациенты, это еще один ПЦР-тест или секвенирование, чтобы определить генотип вируса. Мы хотим совместить два последних теста, чтобы можно было одновременно идентифицировать и вирус, и его генотип. Мы пока не определились с конкретным белком, пока что мы занимаемся поиском последовательностей, которые отличаются у разных типов вируса гепатита C.

— Как вам пришла идея такого проекта? Есть ли у него аналоги?

— Во-первых, наша команда основана на команде прошлого года: это те же ребята и руководители, которые работали с белками системы CRISPR/Cas. Во-вторых, для проведения теста на вирус гепатита C необходимо сложное оборудование, оснащенная лаборатория, обученные лаборанты, которые умеют проводить все эти операции при соблюдении определенных правил безопасности. Не во всех регионах России такое возможно, поэтому мы задались целью сделать портативный и быстрый детектор. Единственное, что нужно будет сделать в медицинском учреждении, — это взять кровь. Это доступно во всех медицинских пунктах страны. То есть белки Cas позволяют создать небольшой портативный прибор — в отличие от секвенаторов, которые могут занимать всю комнату, или требуемых для ПЦР тоже довольно сложных аппаратов. Потребуется реакционная смесь для нейтрализации вируса, увеличения количества его копий, а также белки Cas.

— Интересно, что ваша работа пересекается сразу с двумя Нобелевскими премиями этого года: за развитие методов геномного редактирования при помощи белков Cas и за открытие вируса гепатита C. Можно ли сказать, что ваши исследования в каком-то смысле продолжают эти работы?

— И да, и нет. Конечно, мы были безумно рады, что целых две Нобелевские премии этого года относятся к нашей теме, что мы выбрали актуальную область. С одной стороны, эти исследователи положили начало и изучению вируса гепатита C, и целому направлению редактирования генома. Но мы вряд ли продолжаем те идеи, которые заложили нобелевские лауреаты по химии, потому что редактированием мы не занимаемся. Но без их подачи не было бы открыто такого большого количества Cas-белков, а на этом основаны технологии, которые мы сейчас используем. Если говорить про премию по физиологии или медицине, то здесь мы скорее продолжаем работу нобелевских лауреатов, помогая в лечении этой инфекции, чтобы выявить ее на ранних стадиях и избежать развития осложнений.

— Сейчас вы готовитесь к международному конкурсу iGEM-2020. Расскажите о нем в двух словах. Что нужно сделать, чтобы в нем поучаствовать?

— Это одна из самых больших конференций по биоинженерии, в которой могут поучаствовать студенты, аспиранты, есть даже номинация для школьников. Команды со всего мира могут предлагать свои проекты — это может быть и диагностика, и какие-то новые методы терапии, и биотехнологии растений… В общем, что угодно, имеющее отношение к биоинженерии. Чтобы туда попасть, нужно собрать свою команду или присоединиться к уже существующей. В конце этого сезона — то есть в ноябре — мы будем проводить лекции, чтобы набрать участников на следующий год как можно раньше. К нам приходили ребята и посреди сезона — весной, летом, осенью присоединялись. С одной стороны, поучаствовать легко, с другой — надо собрать команду, которая будет плодотворно работать, найти тему и руководителя, а также финансирование для проекта.

— Среди ваших участников есть студенты и аспиранты из нескольких российских университетов и даже одного китайского. Как сформировалась ваша команда?

— Довольно важный аспект iGEM — это public engagement, то есть вовлечение людей (и команды, и просто распространение информации о биотехнологиях). Команда предыдущего года провела несколько лекций и вебинаров на биологическом факультете МГУ, привлекая людей с других кафедр (раньше это в основном была кафедра биоинженерии). Мы читали лекции на Дне биолога, в аудиториях, на летних школах, школьных лекториях. Так к нам прибавилась школьница и студенты Сеченовки. Еще одна участница, Вера Сысоева, учится в Китае. Вера давно знала об iGEM, поскольку в Китае это развито лучше. Она приехала на каникулы в Россию, а потом не смогла вернуться обратно. Ее не взяла китайская команда, поскольку нужно было ходить в лабораторию. И тогда Вера присоединилась к нам, чему мы очень рады.

— Насколько успешно наши соотечественники выступают в этом соревновании? Например, на карте золотых медалистов Россия отмечена, но в списках победителей числятся в основном другие страны.

Медали конкурса iGEM по странам

— Это довольно грустный вопрос, потому что Россия плохо представлена на этом конкурсе. Очень много команд из Китая, из Америки, где конкурс зародился, из Европы. Из России было считанное количество команд. В прошлом году команда iGEM Moscow была единственной от нашей страны. С учетом того, что нам статистически сложнее попасть в число победителей, сам факт, что у России была хотя бы одна золотая медаль, — очень большое достижение. Мы надеемся, что со временем больше студентов узнают о таких возможностях, найдут себе спонсоров и смогут поучаствовать.

— В прошлом году вы разрабатывали проект Lime Express — тест-системы для идентификации бактерий боррелий, вызывающих болезнь Лайма. Какое развитие получил этот проект после соревнования?

— Этот проект не завершился после конкурса, и участники прошлого года, которые сейчас задействованы в основном в качестве руководителей и инструкторов, участвуют в программе After iGEM (организаторы конкурса не бросают успешные проекты, помогая им). Команда прошла в VCL (Venture Creation Lab), обсуждали патентование и бизнес-модель с экспертами. После программы ребята решили расширить спектр детектируемых объектов и найти более актуальные варианты для России. Отмечу, что это одна из самых распространенных инфекций, которую могут встретить студенты на полевых практиках.

— Планируете ли вы продолжать проект, которым занимаетесь в этом году?

— В этом году есть возможность растянуть проект на два года. Из-за самоизоляции у большинства команд не было постоянного доступа к лабораториям, так что первый год — это развитие идеи проекта, разработка бизнес-модели, а следующий год — разработка прототипов. Так что да, мы собираемся объявить набор новых участников в команду и довести проект до реализации.

— В заключение хотелось бы попросить сказать несколько слов будущим командам. Есть ли у вас какое-то напутствие для них?

— Я бы хотела сказать, что самое главное — это найти людей, с которыми будет комфортно продуктивно работать дальше. Даже не так важно, какой проект вы делаете, — важнее наладить коммуникацию, постоянно общаться, хотя в период пандемии это сложно.

— Спасибо большое. Мы хотим пожелать вам успехов, и пусть как можно больше российских команд выступает на конкурсе каждый год.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.