Как работают эпидемиологи Роспотребнадзора

/blockquote>

Успехи и достижения

Василий Акимкин рассказывает, что делают в эпидемиологии РФ сегодня. За год в лабораториях Роспотребнадзора проводят 20 миллионов клинических исследований, выпускают 210 тысяч различных наименований продуктов с общим объемом более миллиона штук ежегодно.

Среди основных научных достижений ЦНИИЭ:

• В 2021 году ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора со своими разработками оказался в пятерке лучших медицинских изобретений по итогу первого квартала.
• За период 2019-2021 центру выдано 9 патентов на изобретения РФ.
• Новые инструменты для исследования и редактирования генома при антибиотико-резистентных позициях. Это главные возбудители, которые вызывают гнойные инфекции. За период трех лет организации выдано 6 международных патентов.
• Создание инновационных тест-систем. Собственные ферментные базы, производство новых тест-систем на основе изотермической амплификации — их нет в мире в массовом производстве. Они были произведены на базе института. Сегодня это целое новое направление. Быстрые тесты, которые можно создавать в кратчайшие сроки — за 3-4 дня.
• Сегодня институт является российской и европейской площадкой по созданию препаратов и ПЦР-тестов.
   

ФБУН ЦНИИ Роспотребнадзора — учреждение, которое может проводить исследования лекарственных препаратов в пробирке и реальной клинической практике. Центральный институт эпидемиологии определяет ГМО и наличие антибиотика в продуктах.

Экскурсия по производственному цеху

Руководитель Черкашин Евгений Александрович рассказывает о цехе, где изготавливают генно-инженерные конструкции и все необходимое для ПЦР производства. Этот метод делает возможным определение одной молекулы ДНК в любом объекте. Технология была отмечена Нобелевской премией в 1993 году.

Евгений Александрович объясняет, что основа ферментных препаратов и ПЦР-тестов — ферменты:

Мы сами их производим. Чтобы получилось 50 миллилитров чистого фермента, нам нужно 30 килограмм кишечной палочки. Мы не можем столько вырастить, работа заключается в том, чтобы пересеять ее.

Спикер проводит экскурсию по помещению, где кишечная палочка растет в больших количествах:

Мы стоим у ферментера, он нагрет до 37 градусов. Там как раз культивируются микробы. Как только мы перенесли из стерильных условий бактерию в эту среду, у нас начинает размножаться кишечная палочка.

Очистка ферментов для ПЦР

Далее экскурсия перемещается в помещение, где происходит очистка ферментов. Используют такие методы очистки ферментов как фильтрация, центрифугирование, а также современные способы очищения из сферы генной инженерии. Спикер разбирает процесс подробно:

Ген белка встраивается в остатки ферментов. За него как за хвостик можно вытащить любой фермент из самой грязной среды. Когда для ПЦР кишечная палочка уже нарастила нужный фермент, мы концентрируем ее, и с помощью ультразвука разрушаем клеточную стенку. В раствор входит все, что нам необходимо. После этого с помощью хроматографов или ручными способами наносим на колонки фермент при определенных условиях. Фермент связался — мусор пролетел, затем мы просто несколько раз промываем его. После этого меняем фермент раствора и очищаем его. Затем фермент накапливается в специальных пробирках и его можно сконцентрировать, убрав воду. Для этих целей используется хроматограф — своего рода система фильтрации, только она работает под давлением и с раствором сорбента. Под большим давлением пропускается фермент, он связывается, конвертируется в небольшом количестве.

Чтобы подтвердить качество полученного материала, его отправляют в лабораторию. Готовые наборы отправляются по всей России и миру. Более 50 стран покупают эти наборы компонентов для ПЦР.

Редактирование генома

Когда экскурсия переходит в следующее помещение, спикер объясняет, что здесь занимаются редактированием генома. Сама процедура состоит из следующих шагов:

●       подбор штаммов;
●       соединение температурных условий и условий экспрессии;
●       получение генно-инженерной конструкции и добавление ее внутрь клетки бактерии;
●       поддержание оптимальной температуры для роста клеток;
●       разрушение клеточной стенки с помощью ультразвука или френч-пресса для получения белков;
●       после получения пула всех бактерий и белков использование хроматографа для очищения белка от самой клетки;
●       получение белков, очищение и проверка на эффективность.

Спикер поясняет:

В данном помещении мы оцениваем эффективность ранее полученных белков. Первый этап — доставка белков до клетки мишени. После того как произошла доставка, через неограниченный период времени мы отслеживаем эффективность доставки. Если клетки зеленые — то процент эффективности доставки большой. Следующий этап: процент редактирования клеток. По классике более 70% клеток редактировались, после проверки уже показало более 90%. Эти клетки не содержат рецептора, через который проникает ВИЧ, значит клетки уже устойчивые к нему.

До пандемии респираторные вирусы, которые передаются воздушно-капельным путем, вызывали 90% всех инфекционных заболеваний. При этом поражение, которые вызывает ковид в легких, похожи на поражения, которые вызывают вирусы гриппа. Также похожие поражения могут быть инфекционной природы. Для того чтобы врачи понимали, как правильно лечить пациентов, очень важно понять причину заболевания, то есть какой инфекционный агент вызвал воспалительный процесс. Лабораторная диагностика для изучения причины — является основой. Важно изучать изменение и распространение возбудителей, чтобы можно было прогнозировать ситуацию, отслеживать количество летальных исходов, сколько и каких тестов или препаратов потребуется. Сейчас в приоритете исследование генома возбудителей, как объясняет спикер.

Далее экскурсия переходит в помещение, где проводится экстракция нуклеиновых кислот возбудителей. После этого — инкубация образцов, и уже на последнем этапе добавляются ферменты и запускаются другие реакции.

Спикер говорит:

Для того чтобы провести этот процесс и создать диагностический набор, мы сначала проводим биотехнологический анализ. Сравниваем геном возбудителей бактерий и вирусов и находим уникальные для каждого возбудители. Из нуклеотидов синтезируем фрагменты — праймеры, которые соединяются со своими возбудителями. Дальше ферменты увеличивают в миллиарды раз.

Сборка реакции и получение результата

Следующее помещение — полимеразная цветная зона, где происходит сборка цепной полимеразной реакции. Добавляется термостойкий фермент, также ферменты для получения ДНК и нуклеотиды. Участки генома возбудителя достраиваются ферментами. Реакции запускают в специальных штативах, где расположены амплификаторы — приборы, поддерживающие температуру 90 градусов. На следующем этапе температуру меняют, чтобы фермент смог выстраивать цепочки до конца второго участка.

Василий Акимкин объясняет:

То, что мы наблюдаем в результате — аналог живого организма, когда размножается вирус. За счет запущенной реакции за каждый цикл происходит удвоение ДНК возбудителя. Под конец мы получаем миллионы копий молекул. Одновременно с удвоением увеличивается уровень флюоресценций. За счет программного обеспечения амплификатора мы можем увидеть рост флуоресцентных кривых.

Подводя итоги экскурсии, спикер говорит, что без того, что происходит в лаборатории, ни один врач не смог бы поставить точный диагноз. Чтобы понять, что происходит в организме, нужно сделать соответствующие анализы, и только потом переходить к постановке диагноза.

Кроме отдела эпидемиологии в ФБУН ЦНИИ есть также отдел аллергологии, где проводят исследования на аллергены, антитела, а также другие редкие тесты.