Лимфоциты в борьбе с био-терроризмом

Учёные, занятые поиском новых методов биоанализа, крайне редко заимствуют решения у природы. Но искусственные методы трудоёмки, дороги и требуют много времени. Группа американских микробиологов во главе с профессором Тоддом Райдером (Todd Rider) из Массачусетского технологического института в Кеймбридже в рамках программы мер по борьбе с биотерроризмом разработала на базе живых лимфоцитов экспресс-тесты, способные быстро выявлять возбудителей наиболее опасных инфекционных заболеваний.

Как известно, лимфоциты являются одной из разновидностей лейкоцитов, то есть белых клеток крови, и принимают участие в иммунных реакциях организма. Профессора и его коллег интересовали, прежде всего, так называемые В-лимфоциты, вырабатывающие специальные циркулирующие в крови антитела. Учёным удалось генетически модифицировать В-лимфоциты таким образом, что при встрече с возбудителями болезней они начинают светиться. Профессор Райдер поясняет:

- У нас уже есть прототипы. Они состоят из двух компонентов: собственно клеток, регистрирующих наличие патогенов, и вспомогательной системы, которая, во-первых, поддерживает жизнеобеспечение клеток наподобие чаши Петри, а во-вторых, измеряет интенсивность люминесцентного свечения. На сегодняшний день нам удалось культивировать 12 линий клеток, способных идентифицировать тот или иной патоген, в том числе возбудителей оспы, сибирской язвы, ящура. Наши системы представляют интерес не только как средство борьбы с биотерроризмом, но и для медицинских и природоохранных целей.

Сенсоры с высокой чувствительностью

Созданные Райдером сенсоры обладают высокой чувствительностью, выявляя патогены даже в очень малой концентрации. Взяв за основу одну из стандартных лабораторных линий мышиных В-лимфоцитов, исследователи внедрили в них гены, ответственные за образование тех или иных антител. Источником этих генов стали мыши, у которых был предварительно выработан иммунитет к соответствующей инфекции. А чтобы такие трансгенные лимфоциты в случае тревоги светились, учёные внедрили в них ещё и ген одного из низших морских животных. Профессор Райдер говорит:

- У белых клеток крови эти антитела расположены на поверхности мембраны. Они выполняют функцию рецепторов, своего рода антенн, настроенных на поиск определённого патогена. На наличие патогена, будь то бактерия или вирус, клетка реагирует целым каскадом сигналов. В результате в мембране открывается ионный канал, и через него внутрь лимфоцита начинает поступать кальций, так что интенсивность кальциевого обмена вдруг резко возрастает – в 10-20 раз. Это, в свою очередь, активирует ген, который мы позаимствовали у медузы. И белая клетка крови начинает светиться.

Решение подскажет природа

Пытаясь справиться с эпидемией атипичной пневмонии, микробиологи всего мира для обнаружения возбудителя инфекции – корона-вируса – использовали метод генетической идентификации – так называемую полимеразную цепную реакцию, именуемую также специфической амплификацией ДНК. Этот метод очень надёжен, но трудоёмок, дорог и требует много времени. Тодд Райдер, по его собственным словам, уже 5 лет назад обратил внимание на то, что учёные, занятые поиском новых методов биоанализа, крайне редко заимствуют решения у природы:

- Я хотел найти быстрый и высокочувствительный метод идентификации бактерий и вирусов. Полимеразная цепная реакция – метод искусственный, технический, в природе всё происходит совсем не так. И я был очень удивлён, что никому, похоже, не пришла в голову идея воспроизвести метод, который используют лимфоциты для распознавания патогенов.

Быстро и надежно

Сегодня метод профессора Райдера функционирует – быстро и надёжно. Таким образом, он годится для массового обследования больших групп населения. Учёный не без гордости говорит:

- Наш метод по чувствительности не уступает полимеразной цепной реакции, но он гораздо быстрее, а потому больше подходит для повседневной практики. Полимеразная цепная реакция даёт результат лишь через несколько часов, а наш метод – через одну минуту. Конечно, бывают ситуации, когда ошибка совершенно недопустима, когда необходима абсолютная уверенность в том, что патоген идентифицирован верно. В таких случаях можно провести и контрольный тест. То есть разумное сочетание нашего метода с методом полимеразной цепной реакции позволит обеспечить быструю и надёжную идентификацию возбудителей болезней.

Владимир Фрадкин, НЕМЕЦКАЯ ВОЛНА

Источник: Dw-world.de