В России создали мобильную генетическую лабораторию, аналогов которой в мире пока нет. Эта аппаратура позволяет в полевых условиях провести полное исследование любого биологического материала по ДНК. Лаборатория умещается в средних размеров кейс и стоит минимум вдвое дешевле любого зарубежного стационарного оборудования. За десять минут ее может развернуть всего один человек - и сразу приступить к исследованиям. В начале 1990-х, когда сократилось финансирование российской науки, два научных коллектива - физики из Института физики высоких энергий (ИФВЭ) города Протвино и биологи московского ГНЦ «Институт иммунологии» - объединились и решили создать собственное предприятие. Нашли друг друга ученые очень просто: Юрий Трофимов руководил одной из групп ИФВЭ, а его сын, Дмитрий Трофимов, работал биологом в Институте иммунологии. Так родилась компания «ДНК-Технология». Именно в год основания компании, в 1993-м, американский биохимик Керри Мюллис получил Нобелевскую премию за разработку полимеразной цепной реакции (ПЦР), метода, который совершил революцию в диагностике наследственных, бактериальных и вирусных заболеваний. Тогда диагностическое оборудование и технологии, основанные на данном методе исследований, были в новинку не только в России, но и на Западе. Поняв, что сочетание молекулярной биологии и физики может дать интересный результат, российские ученые стали работать в никем не занятой на тот момент нише - они занялись медицинским оборудованием для ДНК-диагностики. Физики-инженеры из ИФВЭ хорошо понимали во всем, что нужно для подобных аппаратов: термостатировании, оптических схемах и так далее. Все разработки велись с нуля: западные аналоги на тот момент достать было невозможно, существовало лишь общее представление о них. Поэтому все ноу-хау были на 100% российскими, а большинство принципов работы оборудования - собственными. «На всей линейке оборудования, которая была создана в компании, сказался принцип "бритвы Оккама”», - говорит директор по науке «ДНК-Технология» Денис Ребриков. Напомним, что английскому монаху-францисканцу философу Уильяму Оккаму принадлежит знаменитая формулировка: «Не следует плодить новые сущности без самой крайней на то необходимости». Основой философии Оккама были простота и бережливость. Следуя этому принципу, разработчики компании делали оборудование как можно более экономичным и не усложняли его конструкцию без крайней надобности. Приборы получались компактными, надежными, дешевыми и энергоэффективными. В свое время из-за этого даже возникла проблема - приборы выглядели несолидно по сравнению с внушительными западными образцами. Однако впоследствии именно это позволило создать мобильную лабораторию. Мгновенная вспышка Одним из главных успехов компании стала уникальная технология Flash (по-английски - «вспышка») - метод исследования ДНК, позволяющий избежать ложно-положительных результатов (когда в ДНК-материале находят вирус и говорят, что человек болен, хотя на самом деле он здоров). Ложно-положительные результаты оставались очень серьезной проблемой при использовании популярного до недавнего времени метода исследования ДНК с помощью электрофореза в агарозных гелях и слабым местом такого чувствительного метода, как ПЦР. Дело в том, что метод полимеразной цепной реакции представляет собой наращивание цепочек ДНК. Для этого ее помещают в пробирку и нагревают в специальном аппарате - термоциклере. В результате молекулы патогенного вируса разрастаются настолько, что их становится легко обнаруживать. В случае применения электрофореза каждую пробирку открывают, «разросшиеся» ДНК помещают в гель и включают электрическое поле. Силы поля заставляют фрагменты ДНК пробираться через гель. Молекулы разной длины и формы двигаются с разной скоростью - это их и выдает. Затем в пробирку подливают краситель, который придает цвет молекулам, и в зависимости от того, насколько длинный путь прошла ДНК, идентифицируют ее. Исследование длится около получаса, а лаборант при этом вынужден, рискуя собственным здоровьем, работать с мощными канцерогенами. Огромная проблема заключается еще и в том, что во время исследования пробирку приходится открывать, а, поскольку концентрация ДНК в ней очень велика (на этом и основан метод ПЦР), вероятность того, что молекула случайно попадет в «чужой» материал, колоссальна. Чтобы пояснить масштабы бедствия, Денис Ребриков приводит пример: «Представьте себе стандартный пятидесятиметровый бассейн. Если растворить в этом бассейне всего одну каплю материала, то потом, взяв из бассейна всего каплю воды, мы снова обнаружим там ранее наработанные фрагменты ДНК. Вот насколько велика чувствительность метода и концентрация молекул после ПЦР». К счастью, зарубежные ученые предложили регистрировать результаты исследований с помощью флуоресценции. В этом случае пробирку уже не нужно открывать. Если в пробе есть патогенный вирус или бактерия, то он в буквальном смысле высвечивается. Первые приборы, которые позволяли проводить подобный анализ, стоили сотни тысяч долларов. И тогда «ДНК-Технология» разработала уже упоминавшуюся технологию Flash, которая позволяла обнаруживать молекулы с помощью флуоресцентных меток. Разница была в том, что зарубежные приборы регистрировали появление флуоресцентных меток во время реакции, и это были совершенно новые дорогие приборы - старое оборудование для этого не подходило. Российские же ученые предложили добавлять в пробирку флуоресцентные метки до начала анализа и регистрировать их появление после завершения реакции, а не во время, что не требовало замены уже имеющегося у клиентов оборудования, необходимо было лишь докупить небольшой приборчик - «Джин». Как рассказывает Денис Ребриков, на тот момент ничего подобного в мире не предложил никто. В основу технологии заложили принцип работы на молекулярном уровне с реагентами, которые добавляют в пробирку перед началом полимеразной цепной реакции. Основанный на Flash-технологии детектор флюоресценции «Джин» четыре-пять лет назад буквально сметали - вместе с термоциклером оборудование обходилось российским медикам и ученым в 3-4 тыс. долларов против сотен тысяч долларов, которые стоили зарубежные приборы. Несколько лет в «ДНК-Технологии» - до тех пор, пока прошлом году не построили свое собственное заводское здание в Протвине - не могли прийти к балансу между спросом и предложением. По этой же причине не стремились выходить на западный рынок. Военно-полевая генетика Немногим позже «ДНК-Технология» разработала еще один инновационный прибор - амплификатор, который регистрировал результаты исследований непосредственно во время реакции (а не после нее, как обычно), что позволяло не только выявить наличие или отсутствие вируса, но и количество его частиц. Он получился дешевле зарубежных аналогов и к тому же фиксировал наличие генетически модифицированных организмов. «В конце концов у нас накопилась линейка продуктов: целый комплекс оборудования, с помощью которого можно проводить полный цикл исследования, - рассказывает Денис Ребриков. - Так уж получилось: мы разрабатывали все эти приборы для стационарных лабораторий, но они оказались очень компактными. И тогда мне в голову пришла интересная мысль: зарубежные аналоги больше, они потребляют больше энергии, а можно ли сделать наше оборудование пригодным для полевых условий? Мы проверили и выяснили, что ничего подобного на рынке нет, а потребность есть. Наши разработчики немного переработали оборудование, собрали его в ударопрочный и водостойкий кейс, снабдили переносным аккумулятором. Объем рынка для подобной разработки можно назвать лишь примерно, потому что для этой лаборатории может быть очень много разных приложений и, соответственно, разных вариантов использования. Сегодня в России порядка трех тысяч стационарных лабораторий: на санэпидемстанциях, в больницах, научных учреждениях. Соответственно, может понадобиться сопоставимое число мобильных лабораторий для полевых исследований. У службы СЭС есть мобильные станции на базе автоплатформ, чтобы выехать куда-то в регион. Например, начался падеж кур, и надо выяснить, в чем причина. СЭС может собрать пробы, чтобы отвезти их в райцентр, но транспортировка патогенных материалов потенциально опасна даже при соблюдении всех мер безопасности. Намного удобнее и безопаснее сделать анализ на месте». Весь комплекс оборудования стоит 300 тыс. рублей, примерно соответствует стоимости комплекта оборудования для стационарных лабораторий. Сейчас в «ДНК-Технологии» надеются, что Минобороны и МЧС, которые пока закупили лишь небольшие партии (гораздо меньше, чем может потребоваться в будущем), ощутив все преимущества инновационного оборудования, будут делать более масштабные заказы, а после этого мобильной лабораторией заинтересуются и гражданские организации. «Мы легко конкурируем с иностранным оборудованием, помимо небольшой цены, наши аппараты надежнее, информативнее зарубежных аналогов Есть только одна проблема - российский покупатель не привык доверять отечественному, и, если у него есть деньги, зарубежное возьмут скорее», - говорит Денис Ребриков. «ДНК-Технология» имеет еще один большой плюс - развитую сервисную поддержку и квалифицированных инженеров, которые готовы проконсультировать клиента в любой момент. Такого в России нет ни у одного из западных конкурентов. Починка иностранного оборудования занимает месяцы, отечественного - дни. «Из зарубежных партнеров мы работам в основном по СНГ: с Казахстаном, Белоруссией, Украиной. Есть заказчики из Западной Европы. Сейчас получаем сертификаты ЕС, чтобы выйти на западный рынок», - рассказывает Денис Ребриков. Мобильная лаборатория - лишь один из 20 продуктов, и это только то, что касается оборудования. Кроме этого «ДНК-Технология» выпускает более 200 наименований реагентов. Существенную часть бюджета компания тратит на новые исследования, последняя разработка, которой занимаются ученые, - полностью роботизированная лаборатория, позволяющая вовсе уйти от труда лаборанта. Екатерина Филиппенко