Генетики из троицкой фирмы ReadSense, входящей в группу компаний «ТехноСпарк», создали первую в России систему быстрой диагностики штаммов коронавируса. Это набор реагентов и облачный сервис, позволяющий за три-четыре часа целиком расшифровать геном вируса и определить его «версию».

Руководитель геномного центра ReadSense Глеб Спешилов показывает онлайн-диаграмму. Это открытая база данных, куда лаборатории всего мира загружают свежие результаты. В декабре 2019-го на графике была одна линия, теперь целый лес штаммов — до 40 изменений в геноме. Они отличаются уровнем заразности, летальности, могут «уходить» от вакцин. Знание, какой вариант вируса у пациента, поможет в подборе терапии и понимании, как распространяется пандемия. ПЦР недостаточно, нужны новые методы.

В ПЦР за образец для детектирования выбирается фрагмент генома, имеющийся у всех штаммов: результат — «да/нет». А здесь исследователь, зная, что вирус есть, должен определить геном целиком, чтобы сравнить его с базой штаммов. Расшифровкой генома занимается прибор-секвенатор.

«Суть разработки — реагенты, позволяющие быстро прочитать геном вируса, — рассказывает Глеб Спешилов. — Анализ делается за три-четыре часа, это сопоставимо с ПЦР, альтернативные методы занимают несколько суток. Также в разработку входит облачный сервис для интерпретации данных, без которого использование тест-системы было бы невозможно».

Диагностика начинается, как обычно, с мазка. Сначала делается ПЦР анализ, если он дал положи- тельный результат, часть препарата проходит пробоподготовку с использованием тест-системы, созданной в ReadSense. Молекула РНК SARS-CoV2 выделяется, превращается в ДНК, разбивается на блоки примерно по 1 000 «букв», в конец добавляются коды, индивидуальные для каждой пробы, проходит размножение (амплификация) и расшифровка генома (секвенирование). Используется метод третьего поколения — мономолекулярное нанопоровое секвенирование. Приборы для него выпускает британская компания Oxford Nanopore, есть они и в российских лабораториях. На столе самый компактный из них — MinION. По размеру он почти как флешка и подключается к компьютеру так же. В него закапывается проба, внутри мембрана, на которой закреплены белковые молекулы — каналы-нанопоры, через которые под действием электрического тока проходит ДНК. Разные нуклеотиды при этом вызывают разные колебания тока ионов в мембране; расшифровавэти данные, можно получить геном (до 96 образцов одновременно). Обработка происходит в облачном сервисе ReadSense, размещённом в России на мощностях «Яндекса» (Yandex Cloud).

«Есть набор готовых программных решений, мы оптимизировали его для своих целей, в правильном порядке и с правильными настройками, — поясняет Спешилов. — Анализ массива сырых данных в облаке занимает несколько минут, а на ПК — полдня».

Подобными тест-системами в мире уже занимаются, но, как считает Глеб, западные решения жертвуют ради скорости эффективностью и точностью. В «ТехноСпарке» же задействуют по максимуму преимущество MinION — способность обрабатывать длинные цепочки.

«Мы использовали оригинальную технологию амплификации SMART, которая позволяет получать максимально длинные фрагменты ДНК, — уточняет Спешилов. — Методика была создана в конце 1990-х — начале 2000-х учёными из России, которые затем работали в США, я лично знаю её авторов. Она была актуальна для технологий секвенирования первого поколения, потом о ней забыли, а мы её реанимировали, чтобы „вытягивать“ целевые РНК при наличии огромного количества других матриц».

Тест-системы для анализа — это коробки с реагентами на 96 образцов. Производственные мощности в «ТехноСпарке» есть, можно выпускать до 5 000 таких наборов в месяц.

«Наша методика — практически универсальная, — заключает Глеб Спешилов. — Набор реагентов и облачная платформа могут быть легко оптимизированы под другие задачи. Например, детекцию бактериальных инфекций».

Но это в перспективе, сейчас главное — побороть ковид.