Клетку в нокаут

Настоящей жемчужиной лаборатории, по словам ее заведующей Елены Фоминой, является коллекция культур клеток (КК) человека и животных. Сейчас коллекционный фонд включает 60 клеточных линий (41 культура человеческого происхождения и 19 — животного). Их используют для санитарно-эпидемиологического надзора за инфекционными заболеваниями: вирусы вне клетки — это инертные частицы, но, проникая внутрь, они полностью «подчиняют» себе живой организм. Эти культуры становятся универсальной платформой, благодаря которой можно понять процессы распространения вирусов в окружающей среде.

Елена Фомина.

— Коллекция многофункциональна: она необходима для диагностики инфекционных заболеваний, получения вакцин, а также для эффективного контроля качества иммунобиологических препаратов, поступающих в нашу страну, — рассказывает Елена Фомина. — Вакцины, гормоны, моноклональные антитела проходят тестирование именно на этих клеточных культурах. Лаборатория также поставляет КК в областные центры гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья, благодаря чему на местах возможно проведение мониторинга окружающей среды.

Одним из перспективных направлений деятельности лаборатории считается создание нокаутированных клеточных линий. Благодаря генетической инженерии ученые научились «выключать» гены, отвечающие за защиту клетки от проникновения вирусов. Эти знания помогут эффективнее выделять вирусы из окружающей среды и получать циркулирующие на территории Беларуси изоляты (то есть размноженные «в пробирке» вирусы), а значит, наладить молекулярно-эпидемиологический мониторинг ситуации в стране.

Также лаборатория поставляет КК в соседнюю лабораторию биотехнологии и иммунодиагностики особо опасных вирусных инфекций, которая получила грант на исследования вируса клещевого энцефалита и планирует разработать, по крайней мере, кандидатный штамм для производства отечественных вакцин.

— Нельзя не заострить внимание на еще одном нашем совместном с лабораторией диагностики сочетанных бактериально-вирусных инфекций проекте — выделении хламидийной инфекции, — продолжает Елена Фомина. — К сожалению, это актуальная проблема не только для нашей страны, но и для всего мира. Хламидийная инфекция достаточно часто протекает бессимптомно и может приводить к бесплодию. Увы, этот микроорганизм умеет очень хорошо маскироваться: даже молекулярно-генетическими методами его далеко не всегда получается выявить. Благодаря КК можно «подразмножить» микроорганизм из минимального количества, и таким образом появляется возможность самой точной на сегодня диагностики, а значит, и своевременной эффективной терапии.

Березовые слезы

Еще одно направление исследований лаборатории связано с получением генно-инженерных аллергенов. В прошлом году аспирант лаборатории Ольга Пархомчук получила патент на бактериальный штамм, который продуцирует рекомбинантный аллерген пыльцы березы. Аналогов такой разработки в стране нет.

Пыльца березы — один из наиболее распространенных сенсибилизаторов (факторов развития аллергии). По данным ВОЗ, именно аллергией на пыльцу березы страдает более 20 миллионов человек по всему миру. Только в Беларуси с этой проблемой к врачам обращается около 45 тысяч человек в год. Примерно 30 % пациентов подвержены осложнениям, которые могут привести к развитию бронхиальной астмы.

Все дело в том, что как только дерево испытывает стресс (например, суточный перепад температуры или загрязнение окружающей среды), в его пыльце начинается выработка определенных защитных белков. Таким образом береза пытается выжить, но тем самым создает массу проблем для человека с повышенной чувствительностью. Большинство импортных препаратов для лечения аллергии или снятия симптомов основаны на комплексе всех компонентов из пыльцы березы. Но с таким лекарством есть риск спровоцировать новую аллергию. Белорусские специалисты делают точечную выборку элементов из растения.

— Идеальный вариант диагностики на сегодня выглядит так: после забора крови обратившегося к нам пациента его биологический материал инкубируется с предварительно нанесенным на нитроцеллюлозную мембрану белком березы. Если в месте нанесения белка появилась окрашенная полоска, можно говорить о наличии сенсибилизации (чувствительности) к этому белку. В такой ситуации необходимо обратиться к врачу для получения персонифицированной и безопасной терапии, — объясняет Елена Фомина.

Сотрудники научно-исследовательского института в Минске уже получили патент на отечественную технологию. На ее базе фармкомпании смогут разработать более безопасный для организма препарат.

К слову, пик аллергии на пыльцу березы приходится на апрель — май. Но выявить повышенную восприимчивость к аллергенам растения и начать терапию медики рекомендуют заранее.

Иммунитет под рентгеном

Когда мы сдаем венозную кровь для анализа, специалисты определяют ее биохимические параметры. В лаборатории пошли другим путем: здесь предлагают оценить параметры белых клеток крови (лейкоцитов), поскольку именно они являются основным звеном иммунитета, с которым сталкивается любой патоген.

Специалисты лаборатории выполняют иммунограмму, которая представляет собой исследование показателей клеточного и гуморального иммунитета и служит методом оценки иммунологического статуса человека.

— По сути, это развернутый общий анализ крови. Однако в общем анализе крови определяется суммарное количество, например, лимфоцитов и моноцитов — основных клеток системы иммунитета. А в иммунограмме дается подробная характеристика этим клеткам, что позволяет выявить нарушения иммунитета, — уточняет Елена Фомина. — Эта услуга востребована у пациентов с различными иммунодефицитными состояниями и хроническими заболеваниями. С помощью метода можно оценить, какие клетки находятся в пределах нормы, какие — ниже или выше базовых значений. В среднем сейчас проводим около 80 таких исследований в месяц. Почему такой подход важен? К примеру, пациент, находящийся на антиретровирусной терапии, может в динамике видеть эффективность получаемого лечения. То же самое касается пациентов с онкогематологическими заболеваниями. Иммунограмма нужна и тем, кто часто болеет респираторными инфекциями.

Существует базовый вариант исследования, включающий анализ основных групп лимфоцитов, и расширенный — с оценкой, например, В-клеток памяти или клеток с другими иммунологическими маркерами. Конкретный объем иммунограммы определяет специалист исходя из задач диагностики или особенностей лечения. Получив результат анализа и обратившись к врачу-иммунологу для его расшифровки, они смогут узнать, все ли в порядке с защитными силами организма, не нуждается ли он в дополнительной «встряске» иммуномодулирующими препаратами.

«Клетки иммунной системы — то самое значимое звено иммунитета, с которым сталкивается любой патоген. Мы проводим так называемую иммунограмму, где оцениваем не только количественное содержание различных клеток крови, но и их подробные характеристики, включая работу отдельных звеньев иммунной системы. Эта услуга востребована у пациентов с различными иммунодефицитными состояниями и хроническими заболеваниями. Можно увидеть, какие клетки находятся в пределах нормы, какие — ниже или выше базовых значений».

ЧЕЛОВЕК ПРОСТЕЙШИЙ

Норвежский опыт внедрения молекулярно-генетических методов в диагностику паразитарных инвазий показал, что количество людей, которые страдают от паразитарных простейших, на самом деле существенно выше, чем считалось ранее. Несмотря на возможное отсутствие симптомов заболевания, они представляют угрозу как вероятные источники распространения инвазии в социуме.

Сегодня в лаборатории разработаны высокоспецифичные и чувствительные тесты для диагностики паразитарных инвазий, вызываемых наиболее распространенными простейшими микроорганизмами, среди которых криптоспоридии, лямблии и амебы. В прошлом году была создана и зарегистрирована отечественная тест-система для выявления простейших с помощью метода ПЦР-диагностики. В практическом здравоохранении по-прежнему широко используется микроскопия, но разработанный тест позволяет значительно повысить эффективность диагностики.

Кроме того, ученые лаборатории исследуют устойчивость простейших паразитов к антипротозойным препаратам. Из научных данных известно, что до 40 % возбудителей резистентны к препаратам первой линии лечения. А значит, на повестке дня поиск новых вариантов профилактики и терапии.

— Любопытный нюанс: до проведения исследований мы по умолчанию считали, что основным «поставщиком» лямблий в нашу популяцию являются животные — крупный рогатый скот, домашние питомцы, — говорит Елена Фомина. — Поэтому стали более детально рассматривать генетические особенности этих простейших паразитов. Известно, что генетическая подгруппа АII встречается исключительно у людей, а генотип В — как у людей, так и у животных. Каково же было удивление, когда в ходе исследований выяснилось, что в нашей популяции преобладает именно подгруппа АII, что указывает на большую эпидемическую значимость человека как источника лямблий.

ИСТОРИЧЕСКИЙ ЭКСКУРС

В XIX веке английский физиолог Сидней Рингер разработал солевой раствор, содержащий хлориды натрия, калия, кальция и магния, для поддержания биения сердца животных вне организма. В 1885 году немецкий ученый Вильгельм Ру установил принцип культивирования тканей, извлек часть костного мозга из куриного эмбриона и держал его в теплом физрастворе в течение нескольких дней. Росс Гранвилл Харрисон, работавший в Медицинской школе Дж. Хопкинса, а затем в Йельском университете, опубликовал результаты своих экспериментов в 1907—1910 годах, создав методологию культивирования тканей. В 1910 году американский патолог (позже — лауреат Нобелевской премии) Пейтон Раус, работая с культурой клеток саркомы цыпленка, индуцировал образование опухолей у здоровых животных. Позже это привело к открытию онкогенных вирусов.

Методы культивирования клеток получили значительное развитие в 1940 — 1950‑х годах в связи с исследованиями в области вирусологии. Выращивание вирусов в культурах клеток дало возможность получения чистого вирусного материала для производства вакцин. 

КСТАТИ

Клеточные культуры хранятся в специальном криохранилище в жидком азоте при температуре -196 градусов. Каждая культура помещена в отдельные криопробирки, уложенные в штатив, промаркированный цветной лентой для распознавания. В помещении тщательно следят за соблюдением техники безопасности. Перед тем как достать одну из пробирок, оператору необходимо надеть защитные рукавицы и очки: работа с жидким азотом крайне опасна и требует концентрации и аккуратности.