Научные достижения в области диагностики инфекционных заболеваний становятся все более актуальными. Как отмечается в сообщении Роспотребнадзора МО, острые респираторные инфекции представляют собой одну из самых распространенных причин обращений к врачам, особенно среди маленьких детей. К сожалению, часто бывает сложно установить конкретную причину заболевания, поскольку симптомы, такие как температура, кашель и слабость, могут говорить как о гриппе, так и о коронавирусе или бактериальной пневмонии.
Современные диагностические методы, такие как ПЦР, экспресс-тесты и иммунологические анализы, предоставляют врачам широкий арсенал инструментов, но, несмотря на это, многие случаи причин респираторных инфекций остаются невыясненными. Стандартные диагностические панели в основном фокусируются на самых распространенных патогенах, таких как грипп и COVID-19, оставляя в тени множество других возможных вирусов.
Однако в ФБУН ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора разрабатывается новый подход, который может значительно изменить ситуацию. Используя мультиплексную ПЦР и NGS (секвенирование следующего поколения), ученые смогли одновременно выявлять до 30 респираторных вирусов и их субтипов в одной пробирке. Это открывает новые горизонты в диагностике, позволяя не только определить наличие вируса, но и его конкретный тип и подтип. Таким образом, был получен ответ на важнейший вопрос — что именно вызвало заболевание.
Первые результаты применения этого метода на реальных образцах продемонстрировали его эффективность. У ряда пациентов, для которых стандартные методы не смогли выявить причину болезни, были обнаружены такие вирусы, как сезонные коронавирусы, вирусы парагриппа и другие, которые не всегда попадают в стандартные панели диагностики. Эти возбудители могут вызывать тяжелые формы заболеваний, особенно у людей с ослабленным иммунитетом. В результате было расшифровано на 40% больше инфекций, чем ранее.
Также исследователи столкнулись с коинфекциями, когда в одном образце находилось сразу несколько вирусов. Такие случаи составили до 15% от всех исследованных. Для проверки полученных данных использовалась диагностическая панель ARVI-screen short AmpliSens®, и результаты подтвердили находки.
Перспективы такого подхода многообещающие. Более точная информация о циркулирующих вирусах поможет врачам принимать обоснованные решения, например, отказаться от назначения антибиотиков, если установлено, что возбудителем является вирус. В случаях коинфекций лечение может быть скорректировано с учётом всех вовлеченных патогенов. Кроме того, выявление неожиданных возбудителей может дать повод для пересмотра рутинной диагностики.
На горизонте также маячит будущее, в котором четкое понимание структуры респираторных инфекций поможет направить усилия на разработку новых лекарств и вакцин.
Александр Тюменцев, кандидат биологических наук и заведующий лабораторией экспериментальной фармакологии ЦНИИ эпидемиологии, отмечает, что молекулярная биология стремительно развивается, открывая новые горизонты в области диагностики заболеваний. Одним из наиболее перспективных направлений является платформа CRISPR/Cas, которая изначально была разработана для редактирования генома, но теперь революционизирует диагностику.
В лабораториях ЦНИИ эпидемиологии уже созданы отечественные компоненты этой системы, что закреплено патентом. В природе CRISPR/Cas выполняет функцию «иммунитета» у бактерий, позволяя им запоминать вирусы и уничтожать их. В лабораторных условиях ученые адаптировали эту систему для точного обнаружения любых заданных ДНК или РНК. При нахождении определенного генетического следа, будь то вирус, бактерия или опухолевая мутация, система активируется и подает сигнал, превращая технологию в высокочувствительный поисковый инструмент.
Развитие CRISPR/Cas открывает огромные перспективы для здравоохранения. Новые тест-системы позволят проводить сложные генетические анализы прямо у постели больного, в полевых условиях или даже дома. В отличие от классических методов, CRISPR-тесты требуют меньшего оборудования и дают результаты за 30-60 минут.
Технология обладает высокой точностью распознавания и может выявлять даже точечные мутации, что критически важно для быстрой диагностики новых штаммов респираторных инфекций и определения устойчивости бактерий к антибиотикам. В онкологии она открывает новую эру ранней диагностики, позволяя обнаруживать опухоль-специфичную ДНК в крови задолго до появления симптомов. Оперативность перепрограммирования системы делает CRISPR идеальным средством для борьбы с новыми биологическими угрозами и пандемиями.
Вадим Петров, руководитель научной группы разработки новых молекулярно-биологических технологий ЦНИИ эпидемиологии, также акцентирует внимание на важности диагностики инфекционных заболеваний, особенно в свете пандемии COVID-19. Молекулярная диагностика позволяет напрямую выявлять возбудителей инфекций, и наиболее чувствительными методами являются методы амплификации нуклеиновых кислот.
Наиболее известным методом является полимеразная цепная реакция (ПЦР), которая позволяет провести амплификацию за 1,5-2 часа. Однако для увеличения пропускной способности лабораторий необходимы более быстрые тесты, такие как LAMP и ускоренная ПЦР (FAST-PCR).
В рамках федерального проекта «Санитарный щит» в ЦНИИ эпидемиологии были разработаны новые наборы реагентов на основе LAMP и FAST-PCR. Они позволяют ускорить этап амплификации РНК/ДНК в 3-4 раза (для LAMP) и в 1,5-2 раза (для FAST-PCR). В результате, время амплификации для большинства клинических образцов составляет всего 10-15 минут.
Более 25 наборов реагентов для выявления различных инфекций уже разработаны, из которых 18 зарегистрированы в России как медицинские изделия, многие из которых зарегистрированы впервые. Разработанные тесты на основе LAMP позволяют проводить амплификацию РНК или ДНК за 25-30 минут с высокой специфичностью, сопоставимой с ПЦР.
Важно отметить, что все разработки осуществляются с использованием ключевых компонентов собственного производства ЦНИИ эпидемиологии, что позволяет оставаться независимыми от внешних поставщиков и обеспечивать массовый выпуск реагентов для биобезопасности всей страны.
Таким образом, отечественная наука делает значительные шаги вперед в области диагностики инфекционных заболеваний, что может значительно улучшить качество медицинской помощи и биобезопасность в стране.