Рекордная чувствительность

Коллектив ведущих научных институтов РАН при поддержке Минобрнауки России ведет разработку нового поколения автоматизированных диагностических анализаторов. Оборудование, не имеющее отечественных аналогов, предназначено для сверхчувствительного выявления маркеров опасных инфекционных заболеваний, в первую очередь инвазивных грибковых инфекций, уровень смертности от которых в мире кратно превышает смертность от туберкулеза.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Проект реализуется синергичной командой исследователей из Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН (ИОХ РАН), Института биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН (ИБХФ РАН) и Института теоретической и прикладной электродинамики РАН (ИТПЭ РАН). К созданию лабораторного прототипа прибора уже присоединились инженеры Центра технологий и микрофабрикации ФМБА России, имеющие опыт разработки высокотехнологичного медицинского оборудования. Завершение работ и выход на пилотные испытания запланированы на конец 2026 года.

Ключевое преимущество разрабатываемой системы — применение передового метода детекции: спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР). Это позволяет достигать рекордной чувствительности и специфично детектировать целевые маркеры патогенов при ультранизких, пикограммовых концентрациях, что недостижимо для стандартных методов диагностики.

«Необходимость в таких отечественных разработках продиктована не только вопросами технологического суверенитета, но и острой потребностью современной медицины,— отмечают авторы проекта.— Инвазивные микозы — это “тихая” угроза, диагностикумы для которых в России практически отсутствуют. Наша цель — создать платформенное решение, которое позволит быстро и точно выявлять эти опасные инфекции на ранней стадии, когда лечение наиболее эффективно».

В основе диагностических тест-систем лежат уникальные углеводные производные, впервые в мире синтезированные в ИОХ РАН. Для детекции маркеров исследуются два высокоэффективных подхода: усиленный иммуноферментный анализ и прямой метод с использованием специфичных спектральных пиков ГКР на специальных наноструктурированных подложках, созданных в ИТПЭ РАН. Принципиальные результаты, подтверждающие работоспособность методов, были опубликованы в 2025 году в журналах Sensors и International Journal of Molecular Sciences.

Будущий анализатор предназначен для оснащения крупных диагностических центров и лабораторий клиник, что позволит значительно повысить качество и скорость диагностики опасных заболеваний и укрепить технологическую независимость российского здравоохранения.

Николай Нифантьев, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией химии гликоконъюгатов Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН (ИОХ РАН), ответил на вопросы «Ъ-Науки»:

— Почему создание отечественных диагностических анализаторов — это вопрос технологической независимости и развития медицины, а не только ответ на санкции?

— Мы делаем платформенный диагностический анализатор, опережающий по своим характеристикам приборы, которые известны сегодня. Скорее всего, такие разрабатываются и зарубежными компаниями, так как они очень нужны для увеличения качества здравоохранения. Если сейчас мы не будем сами разрабатывать передовую технику, то совсем попадем в технологическую зависимость, а отсутствие необходимых диагностических систем не позволит эффективно противостоять новым инфекциям. Проблемы такого рода видны сегодня из-за санкций.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

— В чем уникальность и преимущество научного подхода, объединяющего фотонику, химию углеводов и нанотехнологии?

— Фотоника и нанотехнологии (нанофотоника) — это физические методы, которые позволяют детектировать биологический сигнал в диагностических системах. Химия же углеводов и их специальным образом функционализированные производные, отражающие маркерные структуры на поверхности патогенов (грибки, бактерии и пр.), необходимы для создания собственно диагностических систем, детектирующих конкретные инфекции.

— Почему для испытания платформы выбраны именно возбудители инвазивных грибковых инфекций?

— Сегодня в РФ и во всем мире есть большая проблема с быстрой, специфичной и высокочувствительной диагностикой заболеваний, вызванных возбудителями инвазивных грибковых инфекций. Поэтому такие актуальные объекты нами и выбраны в качестве достойных примеров для отработки новых технологий. Кстати, выше деликатно написано «Недавние исследования показали, что эти патогены вызывают мировую смертность, в разы превышающую смертность от туберкулеза, причем эти данные даже считаются заниженными». На самом деле «в разы» — это практически в три раза, но статистика еще хуже, так как значительная часть умерших не контролируется на инвазивные грибковые инфекции. Еще один пример: смертность госпитализированных пациентов с коронавирусом увеличивалась в два с лишним раза при наличии инвазивной грибковой коинфекции. Это еще раз иллюстрирует актуальность разработки методов обнаружения инвазивных грибковых инфекций.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

— Как достигается рекордная, пикограммовая чувствительность детектирования патогенов и что это дает врачам на практике?

— Пикограммовая диагностическая чувствительность достигается за счет применения передовых методов нанофотоники, а также синтетических углеводных компонентов диагностических систем, которые, со своей стороны, увеличивают специфичность разрабатываемых тестов. Врачам на практике это дает возможность миниатюризации, скорости и специфичности проведения анализа. Кстати, выше отмечено, что мы разрабатываем два протокола для реализации с помощью анализатора. Так вот в одном из них для анализа не требуются какие-то специальные реагенты, что очень упрощает протокол его проведения. Такое усовершенствование достигается благодаря применению инструментов искусственного интеллекта.

— Какую роль в проекте играет ЦТМ ФМБА и каковы этапы превращения лабораторного прототипа в серийный прибор?

— Замечательные инженеры и конструкторы ЦТМ ФМБА участвуют в разработке собственно самого анализатора. Они имеют базу для выпуска небольших серий прибора, но при необходимости разработанная техническая документация может быть передана более крупному производителю.

— Ожидаете ли вы, что данная диагностическая платформа будет адаптирована для выявления других опасных инфекций в будущем?

— Конечно, ведь мы разрабатываем платформенную установку. Используя соответствующие углеводные реагенты, можно диагностировать самые разные актуальные патогены. У нас уже есть полезные наработки по химическому синтезу углеводных маркеров многих патогенов, актуальных для клинической диагностики. Их список мы постоянно расширяем.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

— Когда и где можно ожидать появления этих анализаторов и как они изменят работу диагностических лабораторий?

— Наш проект очень четко спланирован, мы все делаем, чтобы соблюдать график всех работ. Завершение создания пилотного образца анализатора запланировано на конец 2026 года. Создание серийного производства будет проводиться параллельно с клиническими испытаниями самих диагностических протоколов и расширением их перечня.

Подготовлено при поддержке Минобрнауки