Biochip για ανίχνευση καρκινικών κυττάρων. Το biochip ή micromatrix είναι μια συσκευή για την έγκαιρη διάγνωση καρκινικών κυττάρων, την παρακολούθηση της θεραπείας του καρκίνου και την παρακολούθηση της θεραπείας. Εργαστήριο γραμματοσήμων

Τα βιοτσίπ που δημιουργούνται στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας δεν χρειάζεται να εμφυτευθούν πουθενά.

Αυτά τα μικρά πράγματα μπορούν να πουν σε μια μέρα ποια φάρμακα για τη θεραπεία της φυματίωσης σε έναν δεδομένο ασθενή, να διακρίνουν τον τρομερό ιό της γρίπης των πτηνών από άλλους ιούς και να δείξουν εάν ένα άτομο είναι πιθανό να νοσήσει από καρκίνο.

ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ "ΡΩΣΙΚΟΥ ΒΙΟΤΣΙΠ"

Είναι δύσκολο να πιστέψουμε ότι μια μικροσκοπική συσκευή τοποθετημένη σε γυάλινη πλάκα (το είδος πάνω στο οποίο συνήθως τοποθετείται ένα φάρμακο για εξέταση στο μικροσκόπιο) μπορεί να αντικαταστήσει ένα ολόκληρο διαγνωστικό εργαστήριο. Αλλά είναι πραγματικά! «Όπως τα ηλεκτρονικά τσιπ, τα βιοτσίπ επεξεργάζονται μεγάλο όγκο πληροφοριών χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της παράλληλης ανάλυσης», εξηγεί ο Dmitry Gryadunov, υπάλληλος του εργαστηρίου βιολογικών μικροτσίπ IMB. Με απλά λόγια, ταυτόχρονα, πολλές -έως και αρκετές εκατοντάδες- κάθε είδους αναλύσεις γίνονται σε ένα τσιπ.

Ακόμη πιο εκπληκτική είναι η ιστορία της προέλευσης του biochip, το οποίο είναι ένα καθαρά εγχώριο προϊόν, δεν είναι τυχαίο ότι εξακολουθεί να ονομάζεται "ρωσικό biochip" στο εξωτερικό. Όλα ξεκίνησαν στα τέλη της δεκαετίας του 80 του περασμένου αιώνα, όταν μια ομάδα επιστημόνων από το Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (IMB), με επικεφαλής τον ακαδημαϊκό Αντρέι Μιρζαμπέκοφ, ο οποίος πέθανε δυστυχώς στις αρχές του 2003, ξεκίνησε την κατασκευή ένας γενικός αναλυτής μινιατούρας. Η ιδέα, φυσικά, ήταν ήδη στον αέρα. Αλλά μόνο οι ειδικοί μας κατάφεραν να φέρουν αυτή την ιδέα στη ζωή.

Όπως είπε κάποτε ο Αντρέι Μιρζαμπέκοφ, εκείνη την εποχή ολόκληρος ο κόσμος γοητεύτηκε από τη διαδικασία αποκρυπτογράφησης του ανθρώπινου γονιδιώματος και αυτός και οι συνάδελφοί του πρότειναν τη χρήση βιοτσιπ για το σκοπό αυτό. Πολύ σύντομα όμως συνειδητοποίησαν ότι οι νέες συσκευές θα μπορούσαν να είναι χρήσιμες για την επίλυση ποικίλων πρακτικών προβλημάτων, γι' αυτό έσπευσαν να κάνουν το επόμενο βήμα - να αναπτύξουν τεχνολογία. Και τα κατάφεραν! Οι Biochip ξεκίνησαν τη νικηφόρα πορεία τους σε όλο τον κόσμο.

Στα μέσα της δεκαετίας του '90, όταν η χρηματοδότηση για τη ρωσική επιστήμη σταμάτησε σχεδόν εντελώς, ο ακαδημαϊκός Mirzabekov προσκλήθηκε στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne των ΗΠΑ. Δήλωσε ότι θα δούλευε στο Σικάγο μόνο εάν δημιουργήσουν μια κοινή ερευνητική ομάδα, η οποία θα περιλαμβάνει τόσο Αμερικανούς όσο και Ρώσους ειδικούς. Έτσι οι Ρώσοι μοριακοί βιολόγοι κατάφεραν να επιβιώσουν στα «χαρούμενα 90s», τα πιο δύσκολα για τη ρωσική επιστήμη. Κατά τη διάρκεια της εργασίας τους στις ΗΠΑ, έλαβαν περισσότερες από 10 πατέντες. Με τα χρήματα που κέρδισαν αγόρασαν εξοπλισμό και δημιούργησαν ένα ολοκληρωμένο εργαστήριο στο ΙΜΒ.

Το "russian biochip", όπως ονομαζόταν στο εξωτερικό, έλαβε αναγνώριση. Το δικαίωμα χρήσης της τεχνολογίας αγοράστηκε από τη Motorola και την HP και στη συνέχεια κατοχύρωσαν το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τους για την τροποποιημένη τεχνολογία. Σε απάντηση, οι επιστήμονες του IMB έχουν αναπτύξει και κατοχυρώσει με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας καλύτερη τεχνολογία.

ΕΠΙΘΕΣΗ ΣΕ ΤΒ

Το πρώτο αντικείμενο για την έγκριση της νέας μεθόδου ήταν η φυματίωση. Κάθε χρόνο, περίπου 30 εκατομμύρια άνθρωποι στον κόσμο μολύνονται από αυτό, περίπου 2 εκατομμύρια πεθαίνουν από αυτό. Μια ιδιαίτερα δύσκολη κατάσταση με τη φυματίωση αναπτύχθηκε στη Ρωσία, όπου τη δεκαετία του 1990, λόγω πολλών κοινωνικά προβλήματααιτιολογικοί παράγοντες της φυματίωσης - μυκοβακτήρια, ή, όπως ονομάζονται επίσης, ραβδιά Koch, μεταλλάσσονται, καθίστανται άνοσοι στα παραδοσιακά φάρμακα. Μέχρι σήμερα, είναι γνωστά περίπου 40 μεταλλαγμένα στελέχη.

Στην παραδοσιακή προσέγγιση, αφού ένας ασθενής έχει διαγνωστεί με φυματίωση με ακτινογραφία, αντιμετωπίζεται με τα λεγόμενα φάρμακα πρώτης γραμμής, τα οποία περιλαμβάνουν ριφαμπικίνη και ισονιαζίδη. Παράλληλα, πραγματοποιείται μικροβιολογική μελέτη του παθογόνου για να διαπιστωθεί η ευαισθησία του σε αυτά τα φάρμακα. Αυτό διαρκεί δύο έως τρεις μήνες. Και όταν αποδεικνύεται ότι αυτά τα φάρμακα δεν λειτουργούν σε αυτή τη μορφή μυκοβακτηρίων, ο ασθενής παίρνει περιττά και, επιπλέον, επιβλαβή φάρμακα εδώ και αρκετούς μήνες, έχοντας καταφέρει να μεταδώσει την ανθεκτική στα φάρμακα μορφή της φυματίωσης σε όλους όσους ήρθε. επικοινωνήστε με. Φυσικά, οι γιατροί έχουν ακόμα φάρμακα δεύτερης γραμμής σε απόθεμα, αλλά η ίδια ιστορία μπορεί να συμβεί και σε αυτούς. Επομένως, η γρήγορη και ακριβής διάγνωση της φυματίωσης είναι πολύ, πολύ σημαντική.

Εάν χρησιμοποιηθούν βιοτσίπ, η διάγνωση μπορεί να γίνει σε λιγότερο από μία ημέρα. Το DNA απομονώνεται από το δείγμα ενός ασθενούς και εκτελείται μια αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) για να πολλαπλασιαστεί επανειλημμένα ένα τμήμα του DNA όπου μπορούν να εμφανιστούν μεταλλαγμένα γονίδια ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά. Η επακόλουθη ανάλυση σε ένα βιοτσίπ θα βοηθήσει στον προσδιορισμό με ποιο από τα δεκάδες μεταλλαγμένα στελέχη φυματίωσης έχει μολυνθεί ο ασθενής. Αλλά αυτά τα μαγικά βιοτσίπ δεν είχαν ακόμη δημιουργηθεί.

Από το 1998, επιστήμονες από το IMB, μαζί με ειδικούς από το Κέντρο Καταπολέμησης της Φυματίωσης της Μόσχας, αγωνίζονται να λύσουν αυτό το πρόβλημα. Το 2004, οι προσπάθειές τους στέφθηκαν με επιτυχία - πιστοποιήθηκε η διάγνωση με χρήση βιοτσιπ. Σήμερα παράγονται δύο τύποι συσκευών: για την ανίχνευση της ευαισθησίας των μυκοβακτηρίων σε φάρμακα πρώτης και δεύτερης γραμμής. «Παράγουμε 1,5-2 χιλιάδες βιοτσίπ το μήνα και στο μέλλον θα φτάσουμε τις 3-4 χιλιάδες», λέει ο Βίκτορ Μπάρσκι. «Αν και η χώρα χρειάζεται τουλάχιστον 2 εκατομμύρια βιοτσίπ ετησίως. Αλλά αυτό είναι το λεγόμενο αφερέγγυη ζήτηση Τα βιοτσίπ μας χρησιμοποιούνται σε ιατρεία 8 TB στη Ρωσία: στη Μόσχα, την Αγία Πετρούπολη, το Αικατερινούπολη, το Νοβοσιμπίρσκ, το Καζάν και το Σαράτοφ. Τώρα έχουμε λάβει παραγγελία να εξοπλίσουμε 10 ακόμη ιατρικά κέντραΣυνήφθη επίσης συμφωνία με την Κεντρική Διεύθυνση Εκτέλεσης Τιμωριών του Υπουργείου Δικαιοσύνης της Ρωσικής Ομοσπονδίας για τη διάγνωση της φυματίωσης στους κρατούμενους. Η σημασία αυτής της απόφασης δύσκολα μπορεί να υπερεκτιμηθεί, διότι στα ρωσικά στρατόπεδα Η ανθεκτική στα φάρμακα φυματίωση προήλθε και πήγε να καρπώσει την τρομερή σοδειά της σε όλο τον κόσμο.

Το BIOCHIP ΠΡΟΚΛΗΣΕ ΤΟΝ ΚΑΡΚΙΝΟ

Ωστόσο, οι ερευνητές του IMB δεν σταμάτησαν εκεί. Κατάφεραν να δημιουργήσουν βιοτσίπ για τη διάγνωση ορισμένων τύπων καρκίνου. Αυτά τα βιοτσίπ είναι πολλών τύπων και λειτουργούν θεμελιωδώς διαφορετικά.

Με τη βοήθεια ενός τύπου βιοτσίπ, είναι δυνατόν, για παράδειγμα, να εντοπιστεί μια προδιάθεση για καρκίνο του μαστού, των ωοθηκών, του προστάτη κ.λπ. «Αυτό επιτυγχάνεται λόγω του γεγονότος ότι τα βιοτσίπ μας βλέπουν εάν υπάρχουν μεταλλάξεις στο γονιδίωμα ενός συγκεκριμένου ατόμου με προδιάθεση για καρκίνο», εξηγεί ο Viktor Barsky. «Αλλά τέτοια βιοτσίπ είναι δύσκολο να πιστοποιηθούν, καθώς δείχνουν μόνο την πιθανότητα ασθένειας και, ευτυχώς, ένα άτομο μπορεί να μην αρρωστήσει».

Η κατάσταση είναι διαφορετική με τα βιοτσίπ για τη διάγνωση του καρκίνου του αίματος και της λευχαιμίας. Προκαλείται από διάφορες χρωμοσωμικές ανακατατάξεις. Εξωτερικά, αυτοί οι τύποι λευχαιμίας δεν διακρίνονται μεταξύ τους, αλλά πρέπει να αντιμετωπίζονται διαφορετικά. Με ορισμένες λευχαιμίες, ο ασθενής μπορεί να θεραπευτεί με σύγχρονα φάρμακα, ενώ με άλλες - δεν πρέπει καν να προσπαθήσετε, πρέπει να κάνετε αμέσως μεταμόσχευση μυελός των οστών. Τα Biochip σας επιτρέπουν να προσδιορίσετε αμέσως ποιος τύπος χρωμοσωμικών ανακατατάξεων προκάλεσε λευχαιμία, γεγονός που επιτρέπει στον γιατρό να επιλέξει αρχικά τη σωστή στρατηγική θεραπείας. Τώρα τα βιοτσίπ για τη διάγνωση της λευχαιμίας υποβάλλονται σε πιστοποίηση. Επίσης, τα βιοτσίπ σάς επιτρέπουν να διακρίνετε αμέσως ποια μορφή καρκίνου του μαστού - καλά ιάσιμο ή ανεπαρκώς ιάσιμο - πάσχει ο ασθενής.

Και, τέλος, χάρη στα biochips, το όνειρο πολλών γενεών γιατρών για τη διάγνωση του καρκίνου στα πρώτα στάδια της νόσου, όταν ακόμα είναι εύκολα ιάσιμος, έχει γίνει πραγματικότητα. Αυτή η τεχνική βασίζεται στο γεγονός ότι σε ορισμένους τύπους καρκίνου, ορισμένες πρωτεΐνες δείκτες όγκου εμφανίζονται στο αίμα και τα βιοτσίπ τις διαγιγνώσκουν. Είναι αλήθεια ότι για να βρεθούν και να αναλυθούν δείκτες όγκου, χρειάζονται όχι DNA, αλλά βιοτσίπ πρωτεϊνών. Οι ανιχνευτές σε αυτά είναι αντιγονικές πρωτεΐνες που αντιστοιχούν χωρικά σε πρωτεΐνες αντισωμάτων στο αίμα του ασθενούς. Ωστόσο, οι Ρώσοι επιστήμονες δεν είναι μόνοι σε αυτόν τον τομέα. Τέτοια βιοτσίπ παράγονται με μεγάλη επιτυχία στο εξωτερικό. Οι εγχώριοι επιστήμονες θα πρέπει να προσπαθήσουν πολύ σκληρά για να κερδίσουν σε αυτόν τον ανταγωνιστικό αγώνα.

γρύλος όλων των συναλλαγών

Αλλά το πεδίο εφαρμογής των βιοτσιπ δεν περιορίζεται σε αυτό. Τα βιοτσίπ παράγονται για διάφορους σκοπούς. Για τον εντοπισμό παθογόνων της γρίπης Α, συμπεριλαμβανομένης της γρίπης των πτηνών, του έρπητα, της ηπατίτιδας Β και C, διαφόρων λοιμώξεων σε έγκυες γυναίκες και νεογνά, για τον προσδιορισμό της προδιάθεσης για καρδιαγγειακές παθήσεις. Και υπάρχουν και αυτοί που μπορούν να εξυπηρετήσουν τους ποινικολόγους, γιατί αυτοί καθορίζουν το φύλο και την ομάδα αίματος. Οι επιστήμονες εργάζονται σε βιοτσίπ για την ανίχνευση σταφυλόκοκκων, χολέρας, διφθερίτιδας, τοξινών τετάνου, παθογόνων άνθρακα και πανώλης και ποικιλιών του ιού της ευλογιάς. «Με τη βοήθεια των βιοτσιπ, είναι δυνατό να καθοριστεί εάν ένα άτομο θα ανεχθεί αυτό ή εκείνο το φάρμακο και ακόμη και πόσο γενετικά κατάλληλος είναι ένας άνθρωπος για ένα συγκεκριμένο επάγγελμα», λέει ο Viktor Barsky. «Για παράδειγμα, υπάρχουν γονίδια που είναι υπεύθυνα για το καλή αντίσταση στην έλλειψη οξυγόνου. Αυτό σημαίνει "Οι ιδιοκτήτες αυτών των γονιδίων μπορούν να εργαστούν, για παράδειγμα, σε ύψος. Αυτά τα γονίδια μπορούν να αναγνωριστούν."

Πρέπει να πω ότι άλλες ερευνητικές ομάδες ασχολούνται επίσης με τα βιοτσίπ στη Ρωσία. Ένα βιοτσίπ για τη γρήγορη διάγνωση των ιών της γρίπης αναπτύσσεται από επιστήμονες από το Ινστιτούτο Ερευνών Γρίπης της Ρωσικής Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών στην Αγία Πετρούπολη μαζί με το Ινστιτούτο Βιοοργανικής Σύνθεσης στη Μόσχα. Αυτή η συσκευή μοιάζει με πιστωτική κάρτα με ενσωματωμένους υποδοχείς για την αναγνώριση ιών ανθρώπων και πτηνών. Όπως εξήγησε ο Oleg Kiselev, ακαδημαϊκός της Ρωσικής Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών, διευθυντής του ινστιτούτου, με την εφαρμογή βιολογικού υλικού από ένα άρρωστο πουλί σε ένα βιοτσίπ, μπορεί κανείς να ανακαλύψει γρήγορα από ποιον τύπο ιού γρίπης πάσχει.

Ειδικοί του Κρατικού Ερευνητικού Ινστιτούτου Πειραματικής Ιατρικής της Ρωσικής Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών αναπτύσσουν ένα βιολογικό μικροτσίπ για την ανίχνευση πρώιμο στάδιομία από τις σοβαρές επιπλοκές Διαβήτης- διαβητική νεφροπάθεια. Αυτό είναι ένα βιοτσίπ πρωτεΐνης, οι ανιχνευτές σε αυτό είναι θραύσματα μιας γενετικά τροποποιημένης πρωτεΐνης G που δεσμεύει την ανθρώπινη λευκωματίνη. Το βιοτσίπ είναι σε θέση να συλλαμβάνει πολύ μικρές συγκεντρώσεις λευκωματίνης στα ούρα, οι οποίες υποδεικνύουν νεφρική βλάβη, και να παρακολουθεί την αλλαγή σε αυτόν τον δείκτη κατά τη διάρκεια ολόκληρης της θεραπείας.

Στο Κέντρο Αιματολογικών Ερευνών της Ρωσικής Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών, δημιουργούνται πρωτεϊνικά βιοτσίπ βασισμένα σε ανοσοσφαιρίνες, τα οποία καθιστούν δυνατή την ανίχνευση παθογόνων στο αίμα. διάφορες ασθένειες, καθώς και αντισώματα, ορμόνες, κυτοκίνες και κύτταρα όγκου.

ΘΑ ΜΑΣ ΒΟΗΘΗΣΕΙ ΤΟ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ;

Από την εφεύρεσή τους, τα ρωσικά βιοτσιπ έχουν κερδίσει άξια δημοτικότητα τόσο στη χώρα μας όσο και στο εξωτερικό. "Υπάρχουν Ευρωπαίοι εταίροι που ενδιαφέρονται για την ευρύτερη δυνατή εισαγωγή της τεχνολογίας μας", λέει ο Alexander Zasedatelev, Αναπληρωτής Διευθυντής Επιστημών στο IMB RAS, Διδάκτωρ Βιολογικών Επιστημών. αντιμετωπίζουν διαφορετικά. Σύντομα θα χρησιμοποιηθούν και σε άλλα γαλλικά νοσοκομεία." Ρωσικά βιοτσίπ για τη διάγνωση του καρκίνου του αίματος χρησιμοποιούνται με επιτυχία στη Βραζιλία. Στις χώρες της πρώην ΚΑΚ, η τεχνολογία πρόκειται να χρησιμοποιηθεί στη Λευκορωσία, την Ουκρανία και το Κιργιστάν. Υπήρξε αίτημα και από την Κορέα. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, αρκετοί οργανισμοί διαθέτουν ρωσικές συσκευές και βιοτσίπ: τα Κέντρα Ελέγχου Νοσημάτων, η Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων και ένα νοσοκομείο στο Αρκάνσας που θεραπεύει τη φυματίωση μεταξύ των μεταναστών. «Δεν πουλάμε τα βιοτσίπ μας στο εξωτερικό, αλλά τα μεταφέρουμε στο πλαίσιο επιστημονικών έργων», τονίζει ο Βίκτορ Μπάρσκι. Εντελώς απροσδόκητες προοπτικές έχουν ανοίξει για τα βιοτσίπ: όχι πολύ καιρό πριν, η NASA άρχισε να ενδιαφέρεται για τη δυνατότητα χρήσης τους για τον εντοπισμό εξωγήινης ζωής.

Φυσικά, βιοτσίπ παράγονται και στο εξωτερικό: αρκετές εταιρείες βιοτεχνολογίας στις ΗΠΑ (Affymetrix, Clontech, Motorola κ.λπ.), στην Ιαπωνία (Hitachi, Matsushita, Fuji) και στην Ευρώπη. Οι Αμερικανοί πέτυχαν έναν αριθμό ρεκόρ ανιχνευτών DNA που τοποθετήθηκαν σε μια μήτρα: έως και δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες. Τα εγχώρια βιοτσίπ έχουν σχετικά λίγα ένας μεγάλος αριθμός απόκύτταρα με ανιχνευτές: από 1000 έως 4000. Αλλά για τη διάγνωση οποιασδήποτε ομάδας ασθενειών, αυτό είναι αρκετά. Λόγω της απλότητας, ήταν δυνατό να μειωθεί η τιμή και να απλοποιηθεί η ανάλυση. "Η τιμή μιας ανάλυσης με τη βοήθεια ενός ρωσικού βιοτσιπ είναι 500 ρούβλια", λέει ο Dmitry Gryadunov, "και στις Ηνωμένες Πολιτείες, μια ανάλυση κοστίζει 2.000 $. Επομένως, τα βιοτσίπ μας, σε αντίθεση με τα ξένα, είναι κατάλληλα για μαζική χρήση."

Τα τελευταία χρόνια, τα βιοτσίπ έχουν προσελκύσει επίσης το ενδιαφέρον στη Ρωσία. Το έργο Biochips έχει λάβει μια κυβερνητική σύμβαση με την Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Επιστήμης και Καινοτομίας (Rosnauka) ως μέρος του τομέα προτεραιότητας Living Systems.

ΕΝΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΓΕΘΟΣ Σφραγίδας

Το βιοτσίπ είναι διατεταγμένο ως εξής. Πάνω στη μήτρα-υπόστρωμα υπάρχουν πολλά κύτταρα με υδρογέλη (με διάμετρο περίπου 100 microns, έτσι ώστε να μπορούν να φιλοξενηθούν έως και χίλια κύτταρα ανά τετραγωνικό εκατοστό). Τα κύτταρα περιέχουν μόρια ανιχνευτή: ανάλογα με το σκοπό του βιοτσίπ, αυτά μπορεί να είναι θραύσματα DNA, RNA ή πρωτεΐνες. Κάθε κύτταρο είναι ένα ανάλογο ενός μικροσωλήνα στον οποίο λαμβάνει χώρα μια αντίδραση μεταξύ των μορίων του ανιχνευτή και των μορίων του δείγματος δοκιμής. Εάν αυτά τα μόρια ταιριάζουν μεταξύ τους σαν ένα κλειδί σε μια κλειδαριά, συμβαίνει ο λεγόμενος υβριδισμός - τα μόρια συνδέονται με χημικούς δεσμούς. Το κύτταρο στο οποίο έλαβε χώρα η αντίδραση φθορίζει (επειδή το δείγμα έχει υποβληθεί σε προεπεξεργασία με φωτεινή ετικέτα). Σε μια ειδική συσκευή-αναλυτή που ονομάζεται "chip-detector", η διαμόρφωση των φωτεινών κουκκίδων θα δείξει ποιες είναι οι μεταλλάξεις στα κύτταρα του ασθενούς, θα ανιχνεύσει βακτήρια και ιούς και θα αποκαλύψει τις γενετικές μορφές μικροοργανισμών - τους αιτιολογικούς παράγοντες της νόσου.

ΠΩΣ ΓΙΝΟΝΤΑΙ ΤΑ BIOCHIPS

Τα βιοτσίπ μπορούν να κατασκευαστούν με διάφορους τρόπους. Η αμερικανική εταιρεία Affymetrix, ηγέτης σε αυτή την κατεύθυνση, τα παράγει με τον ίδιο τρόπο όπως τα ηλεκτρονικά τσιπ (βρίσκεται στο Silicon Valley στην Καλιφόρνια). Σύμφωνα με αυτή την τεχνική, θραύσματα DNA - ανιχνευτές - δημιουργούνται απευθείας σε μια γυάλινη πλάκα χρησιμοποιώντας φωτολιθογραφία. Είναι το υψηλό επίπεδο ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής που κατέστησε δυνατή την επίτευξη τόσο εντυπωσιακών αποτελεσμάτων - δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες ανιχνευτές σε ένα μόνο βιοτσίπ.

Το IMB RAS χρησιμοποιεί μια διαφορετική προσέγγιση. Τα θραύσματα DNA συντίθενται χωριστά και στη συνέχεια εφαρμόζονται στο υπόστρωμα με αυστηρά καθορισμένη σειρά. Αυτή η εργασία εκτελείται από ρομπότ που ελέγχονται από υπολογιστή. Από 100 έως 4000 ανιχνευτές τοποθετούνται σε ένα εγχώριο τσιπ.

ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ ΕΠΙΤΕΥΓΜΑΤΑ

Οι τομείς εφαρμογής των βιοτσιπ διευρύνονται κάθε χρόνο. Εδώ είναι μόνο τα πιο ενδιαφέροντα από αυτά.

BIOCHIPS ΓΙΑ ΤΟΝ ΣΤΡΑΤΟ

Ειδικοί από το Πανεπιστήμιο Northwestern των ΗΠΑ έχουν αναπτύξει ένα βιοτσίπ για τον αμερικανικό στρατό που μπορεί να ανιχνεύσει βακτηριακή μόλυνση. περιβάλλον. Εάν εισέλθει DNA από παθογόνα μικρόβια, τότε παρατάσσονται θραύσματα ανιχνευτών DNA με μικροσκοπικά σωματίδια χρυσού συνδεδεμένα σε αυτά. Ένα ρεύμα ρέει μεταξύ των ηλεκτροδίων και το βιοτσίπ σηματοδοτεί μια απειλή.

BIOCHIPS ΓΙΑ ΑΘΛΗΤΕΣ

Ένα βιοτσιπ που σας επιτρέπει να προσδιορίσετε την επίδραση της προπόνησης στο σώμα των αθλητών εφευρέθηκε από την ισπανική εταιρεία Sabiobbi. Εξετάζει ταυτόχρονα 17 γονίδια που σχετίζονται με τις φυσικές και μεταβολικές δυνατότητες του σώματος. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων μπορούν να συσχετιστούν με τα φορτία που βιώνει ο αθλητής κατά τη διάρκεια της προπόνησης και το πρόγραμμα μπορεί να προσαρμοστεί. Αυτή η εφεύρεση, πιστεύουν οι συγγραφείς, θα αποφύγει περιπτώσεις πρόωρου θανάτου λόγω σωματικής υπερφόρτωσης.

BIOCHIPS ΓΙΑ ΑΣΤΥΝΟΜΙΚΟΥΣ

Τα τσιπ βιοαισθητήρα που βασίζονται σε μαγνητικά νανοσωματίδια και οι υπερευαίσθητοι μαγνητικοί αισθητήρες ανταποκρίνονται στη δέσμευση ορισμένων βιομορίων από ένα δείγμα από ανιχνευτές στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων. Οι προηγμένες εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα ανήκουν στα Ερευνητικά Εργαστήρια Philips. Ένας τέτοιος βιοαισθητήρας είναι ικανός να ανιχνεύει ίχνη συγκεντρώσεων μορφίνης στο σάλιο σε 1 λεπτό - 10 νανογραμμάρια ανά χιλιοστόλιτρο.

BIOCHIPS ΓΙΑ ΓΙΑΤΡΟΥΣ

Η ελβετική φαρμακολογική εταιρεία Roche άρχισε να προμηθεύει το πρώτο βιοτσίπ στον κόσμο στην αμερικανική αγορά, με τη βοήθεια του οποίου ένας γιατρός μπορεί να καθορίσει εκ των προτέρων πόσο αποτελεσματικό θα είναι αυτό ή εκείνο το φάρμακο για έναν δεδομένο ασθενή και τι ανεπιθύμητες ενέργειεςμπορεί να τον καλέσει. Το biochip βασίζεται σε μια τεχνολογία που αναπτύχθηκε από την αμερικανική εταιρεία Affymetrix. Το βιοτσίπ αναλύει μεταλλάξεις σε δύο γονίδια που παίζουν σημαντικό ρόλο στην αφομοίωση περίπου του ενός τέταρτου όλων των φαρμάκων που πωλούνται, όπως τα αντικαταθλιπτικά και τα φάρμακα που μειώνουν την αρτηριακή πίεση.

BIOCHIPS ΓΙΑ ΑΣΤΡΟΝΑΥΤΕΣ

Ειδικοί στο Διαστημικό Κέντρο Marshall των ΗΠΑ αναπτύσσουν τεχνολογία βιοτσίπ με ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Ένα τέτοιο τσιπ μπορεί να ανιχνεύσει βακτήρια, πρωτεΐνες, DNA και, σύμφωνα με τη NASA, θα είναι χρήσιμο για δύο τύπους εργασίας. Πρώτον, στο μέλλον αυτοματοποιημένα συστήματα που αναζητούν σημάδια ζωής στον Άρη και σε άλλους πλανήτες. Και δεύτερον, ως μέρος του συστήματος ασφαλείας των μελλοντικών επανδρωμένων διαστημικών σκαφών του Άρη και ερευνητικούς σταθμούςνα βρουν βιολογικούς ρύπους, πιθανώς απόκοσμης προέλευσης, μέσα σε κατοικήσιμους χώρους.

Ο καθένας από εμάς έχει εξεταστεί σε κλινικές και έχει μια ιδέα για το πόσο χρόνο και προσπάθεια χρειάζεται. Για να κάνουμε ένα σωρό εξετάσεις, λίτρα αίματος, και μετά να υπομείνουμε μια εβδομάδα αναμονής, ώστε οι γιατροί να ελέγχουν τους δοκιμαστικούς σωλήνες μας για βακτήρια και ιούς στα εργαστήριά τους. Ωστόσο, σύντομα όλα μπορεί να αλλάξουν ριζικά και οι εξετάσεις δεν θα φοβίζουν πλέον τους ανθρώπους. Τι θα βοηθήσει στη διάγνωση όλων των ασθενειών πολλές φορές πιο γρήγορα;

Πριν από περίπου είκοσι χρόνια αναπτύχθηκε τεχνολογία βιολογικών τσιπ. Αυτή η ανάπτυξη ανήκει στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας. Ένγκελχαρντ. Μπορούμε να πούμε ότι όλα αυτά τα είκοσι χρόνια η ανάπτυξη μάζευε σκόνη στα ράφια και κανείς δεν το δούλευε. Αλλά τώρα οι επιστήμονες αποφάσισαν να ξαναρχίσουν τις εργασίες στα τσιπ και στο εγγύς μέλλον πρόκειται να φτιάξουν μια ολόκληρη σειρά από μάρκες. Το κύριο πλεονέκτημα της τεχνολογίας σε σύγκριση με τις διαδικασίες για τη λήψη τεστ που είναι γνωστές σε εμάς είναι η αποτελεσματικότητα.

Υπάρχει μια σειρά από ασθένειες που ακόμη και οι καλύτεροι γιατροί χρειάζονται αρκετές εβδομάδες για να διαγνώσουν. Για παράδειγμα, για να προσδιορίσουν τον αιτιολογικό παράγοντα της φυματίωσης, για να κατανοήσουν ποια φάρμακα πρέπει να συνταγογραφούνται στον ασθενή, οι γιατροί μπορούν να περάσουν ακόμη και δέκα εβδομάδες και αυτός είναι ένας τεράστιος χρόνος για έναν άρρωστο οργανισμό. Όλο αυτό το διάστημα ο ασθενής βρίσκεται στο νοσοκομείο, λαμβάνοντας φάρμακα που δεν δίνουν 100% εγγύηση ότι θα βοηθήσουν τον οργανισμό. Για ορισμένους ασθενείς, αυτά τα φάρμακα είναι κατάλληλα, ενώ για άλλους δεν φέρνουν κανένα όφελος. Ως αποτέλεσμα, ένας άνθρωπος μπορεί να ξοδέψει πολλά χρήματα για θεραπεία και φροντίδα σε νοσοκομείο, ενώ δεν λαμβάνει την κατάλληλη θεραπεία. Μόνο ένα παράδειγμα μιλά για το πόσο θλιβερή είναι η κατάσταση στην ιατρική τώρα.

Εφαρμογή βιολογικών τσιπ

Βιολογικά τσιπ- Αυτή είναι η δυνατότητα ανάλυσης της υγείας του ασθενούς σε όχι περισσότερο από 24 ώρες. Δεν θα είναι μόνο μια μεγάλη εξοικονόμηση χρόνου και χρημάτων για τον ασθενή, αλλά θα βοηθήσουν ακόμη και όλη την ιατρική της χώρας να εξοικονομήσει σημαντικό μέρος του προϋπολογισμού. Η εισαγωγή αυτής της τεχνολογίας είναι μια τεράστια επένδυση στον ιατρικό τομέα και στην αποταμίευση Χρήματαχώρες. Υπάρχουν ακόμη και επίσημα στοιχεία που δείχνουν ότι σε μόλις ένα χρόνο το κράτος μπορεί εύλογα να εξοικονομήσει 5 δισεκατομμύρια ρούβλια χάρη στα βιοτσίπ.

Η εξοικονόμηση πόρων για τον ασθενή βασίζεται στο γεγονός ότι δεν χρειάζεται να ξοδέψει χρήματα σε έναν τεράστιο αριθμό εξετάσεων για να ελέγξει ολόκληρο το σώμα του για την παρουσία ασθένειας. Ένα διδακτορικό στη Χημεία δήλωσε ότι με μία μόνο ανάλυση χρησιμοποιώντας νέα τεχνολογίαο ασθενής θα μπορεί να ελέγξει το σώμα του για την παρουσία οκτώ δεικτών ογκολογικά νοσήματα. Επιπλέον, σύμφωνα με τα σημερινά δεδομένα, το τσιπ είναι ικανό να ανιχνεύει με ακρίβεια τη νόσο με πιθανότητα 90% και να τη διαγνώσει σωστά. Τώρα ένα άτομο πρέπει να πληρώσει περίπου επτά χιλιάδες ρούβλια για να εξεταστεί για όλους τους κοινούς καρκίνους. Με ένα τσιπ, ο ασθενής δεν θα ξόδευε περισσότερα από χίλια ρούβλια. Πάρτε την ίδια φυματίωση - μετά την εισαγωγή της τεχνολογίας, ο ασθενής θα χρειαστεί περίπου πεντακόσια ρούβλια για εξέταση για την παρουσία αυτής της ασθένειας. Σημειώστε ότι στο εξωτερικό το κόστος μιας μάρκας είναι περίπου δύο δολάρια.

Οι μικροβιολόγοι διεξήγαγαν την έρευνά τους και δήλωσαν ότι με τη βοήθεια της τεχνολογίας υπάρχουν πραγματικά όλες οι πιθανότητες να διαγνωστεί ένας τεράστιος αριθμός ασθενειών σε σύντομο χρονικό διάστημα. Για παράδειγμα, το τσιπ μπορεί να ανιχνεύσει πολλούς τύπους λευχαιμίας, HIV, ηπατίτιδας Β και C, αρκετούς τύπους γρίπης, έρπη και πολλές άλλες ασθένειες. Οι αναλύσεις θα είναι έτοιμες μέσα σε λίγες ώρες μετά την εξέταση. Εάν υπάρχει πιθανότητα επιδημίας, χρήση βιοτσίπθα παίξει σημαντικό ρόλο στην ιατρική λόγω της αποτελεσματικότητάς της.

Σε λιγότερο από μία ημέρα, οι ειδικοί θα έχουν την ευκαιρία να αξιολογήσουν τους κινδύνους κινδύνου που σχετίζονται με ορισμένους ιούς. Θα μπορούν επίσης να προσδιορίσουν το επίπεδο της πανδημίας. Και έχει ήδη αποδειχθεί. Ο Gryadunov, υποψήφιος βιολογικών επιστημών, είπε ότι τη στιγμή της εμφάνισης της γρίπης H1N1, πολλοί τον φοβόντουσαν τρομερά, αν και, στην πραγματικότητα, δεν αποτελούσε μεγάλο κίνδυνο για τους ανθρώπους, καθώς το πρωτεϊνικό του τρίχωμα ήταν εξαιρετικά ευάλωτο . Στην περίπτωση της γρίπης των πτηνών δεν υπάρχει πιθανότητα επιδημίας λόγω του ότι δεν μπορεί να μεταδοθεί από τη μια ανθρώπινη ασθένεια στην άλλη.

φωτεινό σημάδι

Ο σχεδιασμός των τσιπ δεν είναι τόσο περίπλοκος. Υπάρχει μια μινιατούρα πλάκα στην οποία είναι προσαρτημένη η μήτρα. Η μήτρα περιέχει πολλά κύτταρα. Το μέγεθός τους δεν ξεπερνά τα εκατό μικρά. Μόλις ένα τετραγωνικό χιλιοστό της μήτρας μπορεί να φιλοξενήσει αρκετές εκατοντάδες κύτταρα. Μπορούν να συγκριθούν με μικρούς δοκιμαστικούς σωλήνες.

Ο Alexander Chudinov, ο οποίος ασχολείται προσωπικά με την ανάπτυξη βιολογικών μικροτσίπ, είπε ότι η βάση της τεχνολογίας είναι μια ειδική ιδιότητα των μορίων DNA. Πρόκειται για μια διπλή έλικα, η οποία είναι κατασκευασμένη χρησιμοποιώντας 2 πολυμερείς αλυσίδες. Η αρχή της κατασκευής είναι συμπληρωματική.

Οι επιστήμονες πρέπει να δημιουργήσουν ανεξάρτητα μια αλυσίδα ενός τμήματος DNA, μπορούν επίσης να δημιουργήσουν ένα ολιγονουκλεοτίδιο. Το πιο σημαντικό πράγμα είναι να ληφθεί υπόψη η σωστή σειρά κατασκευής του κυκλώματος. Η αλληλουχία που σχηματίζεται μετά τη μετάλλαξη που αποκαλύπτει τη νόσο είναι σωστή. Οι επιστήμονες πρέπει να συνδέσουν αυτά τα τμήματα με μια κυψέλη τσιπ. Στη συνέχεια, η μήτρα πρέπει να τοποθετηθεί σε ειδική θήκη, όπου θα προστατεύεται ερμητικά. Απομένει να κάνουμε τη δουλειά του βοηθού εργαστηρίου - να διεξαγάγουμε μια αρμόδια ανάλυση. Το δείγμα μπορεί να είναι ένας ιός DNA που λαμβάνεται από αίμα ή σάλιο. Είναι δυνατόν να μελετηθεί το DNA ενός συγκεκριμένου ασθενούς; Φυσικά, εάν υπάρχει, για παράδειγμα, γενετική προδιάθεση για μια συγκεκριμένη ασθένεια, μπορεί να εντοπιστεί σε λίγες ώρες. Υπάρχουν ακόμη και πιθανότητες να διαγνωστεί η ατομική ανοχή σε ορισμένες ασθένειες.

Η εργασία του βοηθού εργαστηρίου έχει ως εξής. Η εικόνα που προκύπτει πρέπει να σταλεί σε δοκιμαστικό σωλήνα, μετά από τον οποίο προστίθενται μερικά ακόμη ένζυμα και νουκλεοτίδια (ένας αριθμός νουκλεοτιδίων επισημαίνεται με μια φθορίζουσα ουσία).

Ως αποτέλεσμα, αρχίζει η αντίδραση σύνθεσης. Αυτό οδηγεί σε σημαντική αύξηση του αριθμού των τμημάτων DNA. Και το πιο σημαντικό, κάθε τμήμα θα έχει έναν δείκτη φθορισμού. Τώρα το "έτοιμο" δείγμα χύνεται στο τσιπ. Εάν υπάρχουν αλληλουχίες στις οποίες υπάρχουν μεταλλάξεις, σχηματίζεται η σύνδεσή τους με τμήματα. Αυτά τα τμήματα έχουν αλλάξει τις αλληλουχίες τους μέχρι αυτό το σημείο. Ως αποτέλεσμα, οι ακολουθίες χρωματίζουν το επιθυμητό κελί με ένα δείκτη.

Η δουλειά δεν τελειώνει εκεί, γιατί πρέπει ακόμα να φροντίσετε για την επεξεργασία του τσιπ με ορισμένες λύσεις. Μετά από αυτή τη διαδικασία, αποστέλλεται σε ειδικό αναγνώστη. Ονομάζεται αναλυτής φθορισμού με τη βοήθεια υπολογιστή. Τώρα το πρόγραμμα αρχίζει να λειτουργεί. Αναλύει το μοτίβο των φωτεινών κυττάρων, χάρη στα οποία εμφανίζονται πληροφορίες ειδικά για εκείνα τα τμήματα του DNA που έχουν λάβει αλλαγές. Ως αποτέλεσμα, ο ειδικός έχει δεδομένα σχετικά με το ποια γονίδια έχουν αλλάξει, τι ασθένειες έχει ο ασθενής, τι είδους βακτήρια και ιούς μολύνουν τον οργανισμό του.

Η μορφή κελιού είναι τρισδιάστατη. Και αυτό παίζει στα χέρια των επιστημόνων, καθώς είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί ένας τεράστιος αριθμός τμημάτων DNA. Όσο περισσότερα τμήματα, τόσο μεγαλύτερο είναι το ποσοστό ακρίβειας των αποτελεσμάτων της ανάλυσης. Σήμερα υπάρχουν ακόμη και ειδικά 3D κύτταρα στα οποία μπορείτε να στείλετε μόρια και να είστε σίγουροι ότι θα χάσουν τα μόρια τους βιολογικές ιδιότητες. Για αυτό, δημιουργήθηκε μια υδρογέλη που είναι σε θέση να διατηρεί ιδιότητες. Μια υδρογέλη μπορεί να συγκριθεί με το περιβάλλον στο οποίο ζουν τα μόρια σε βιολογικές δομές, υπάρχουν πολύ λίγες διαφορές. Χάρη σε αυτές τις εξελίξεις Τα βιοτσίπ μπορούν να λειτουργήσουν για 12 μήνες. Όσον αφορά τη μεταφορά τους, δεν υπάρχουν απορίες - ειδικά δεν απαιτούνται κρίσιμες συνθήκες τεχνολογίας.

Πώς είναι η τεχνολογία τώρα;

Μέχρι στιγμής, βιοτσίπ δεν μπορούν να βρεθούν σε κλινικές, αφού η εργασία είναι μόνο στο στάδιο κλινικές δοκιμές. Οι διαγνώσεις τσιπ δεν είναι τυφλά αξιόπιστες - ελέγχονται με τις μεθόδους ανίχνευσης ασθενειών που είναι γνωστές σε εμάς. Ωστόσο, όλοι οι μικροβιολόγοι είναι σίγουροι ότι το μέλλον βρίσκεται πίσω από τα βιοτσίπ, είναι απαραίτητο μόνο να δοθεί αρκετή προσοχή σε αυτήν την τεχνολογία.

Σημειώστε ότι το 2016, πολλές μελέτες στράφηκαν προς την καταπολέμηση της νόσου του Αλτσχάιμερ. Η σχιζοφρένεια και ο αλκοολισμός μελετήθηκαν επίσης ενεργά. Δόθηκε επίσης προσοχή στην ανάπτυξη ενός συστήματος διαγνωστικών δοκιμών, η βάση του οποίου βρίσκεται ακριβώς χρησιμοποιώντας βιοτσίπικανό να αποκαλύψει προδιάθεση για τις παραπάνω ασθένειες.

Δεν μπορούμε να πούμε ότι τα τσιπ είναι μια εξέλιξη που δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί πουθενά αλλού εκτός από την υγειονομική περίθαλψη. Ακόμη και οι υπηρεσίες επιβολής του νόμου έχουν δείξει ενδιαφέρον για τα βιοτσίπ. Ειδικά για αυτόν τον τομέα, έχουν αναπτυχθεί ειδικά τσιπ που μπορούν να αντιμετωπίσουν την αναγνώριση είκοσι τριών δεικτών. Αυτός είναι ένας μεγάλος αριθμός, αφού αρκεί να εντοπιστούν δεκάδες χιλιάδες διαφορετικές παραλλαγές του ανθρώπινου γονιδιώματος. Σε γενικές γραμμές, το τσιπ θα παρέχει πληροφορίες υψηλής ακρίβειας σχετικά με το εάν ένα άτομο είναι ικανό να διαπράξει ένα συγκεκριμένο έγκλημα. Για την εξέταση θα χρειαστούν μόνο βιολογικά δείγματα, τα οποία μπορεί να είναι σάλιο, τρίχες κ.λπ.

Φυσικά, ενώ οι ανακριτικές ενέργειες δεν γίνονται με τη χρήση τσιπ, αφού δεν έχει ακόμη αποδειχθεί πόσο ακριβείς και αληθείς πληροφορίες παρέχει. Αλλά οι επιστήμονες λένε ότι η χρήση αυτής της τεχνολογίας θα έχει εξαιρετικά ευνοϊκή επίδραση στην ανάπτυξη του τομέα της επιβολής του νόμου. Τι μπορεί να ειπωθεί τελικά; Πριν από την εποχή που φαινόταν φανταστική στη μοριακή βιολογία, απομένει πολύ λίγος χρόνος.

Βιολογικό μικροτσίπ, βιοτσιπ (biochip, ελλην. βιο(α)- ζωή και λογότυπα- έννοια, δόγμα. Ελληνικά μικρος-μικρό και αγγλικό πατατακι- θραύσμα) - μια πλάκα φορέας στην οποία βρίσκονται πολυάριθμα κύτταρα (έως και αρκετές δεκάδες χιλιάδες) με μια ορισμένη σειρά με διάφορα μονόκλωνα ολιγονουκλεοτίδια ή ολιγοπεπτίδια ακινητοποιημένα σε αυτά, καθένα από τα οποία μπορεί να δεσμεύσει επιλεκτικά μια συγκεκριμένη ουσία που περιέχεται σε ένα πολύπλοκο μείγμα στο αναλυόμενο διάλυμα. Το biochip χρησιμοποιείται για τη μοριακή γενετική έρευνα, τη διάγνωση διαφόρων ανθρώπινων ασθενειών, τη γρήγορη διάγνωση ιών υψηλής παθογονικότητας, καθώς και στην κτηνιατρική, τη γεωργία, την ιατροδικαστική, την τοξικολογία και την προστασία του περιβάλλοντος. Η πρώτη εργασία για τα βιοτσίπ σε σύγχρονη μορφή (με θραύσματα DNA) δημοσιεύτηκε από τους A. D. Mirzabekov et al. το 1989

Τα βιολογικά μικροτσίπ (biochips), ή, όπως ονομάζονται πιο κοινά, μικροσυστοιχίες DNA, είναι ένα από τα νεότερα εργαλεία στη βιολογία και την ιατρική στον 21ο αιώνα. Επί του παρόντος παράγονται ενεργά από διάφορες εταιρείες βιοτεχνολογίας. Η τεχνολογία Biochip μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία τόσο για ερευνητικούς σκοπούς όσο και για διαγνωστικά σε ιατρικά ιδρύματα.

Με τη βοήθεια μικροσυστοιχιών, είναι δυνατό να αναλυθεί ταυτόχρονα το έργο χιλιάδων και δεκάδων χιλιάδων γονιδίων και να συγκριθεί η έκφρασή τους. Μια τέτοια έρευνα βοηθά στη δημιουργία νέων φάρμακα, μάθετε ποια γονίδια και πώς δρουν αυτά τα νέα φάρμακα. Τα βιοτσιπ είναι επίσης ένα απαραίτητο εργαλείο για βιολογική έρευνα, σε ένα πείραμα μπορείτε να δείτε την επίδραση διαφόρων παραγόντων (φάρμακα, πρωτεΐνες, διατροφή) στο έργο δεκάδων χιλιάδων γονιδίων.

Τα Biochip σας επιτρέπουν να προσδιορίσετε πολύ γρήγορα την παρουσία ιικών και βακτηριακών παθογόνων. Σπουδαίος ιατρική εφαρμογή biochips - αυτή είναι η διάγνωση της λευχαιμίας και άλλων ιογενών ασθενειών. Τα Biochips σας επιτρέπουν να διακρίνετε γρήγορα, μέσα σε λίγες μέρες ή και ώρες, να διακρίνετε εξωτερικά δυσδιάκριτους τύπους λευχαιμίας. Τα βιοτσίπ χρησιμοποιούνται για τη διάγνωση διαφόρων τύπων καρκινικών όγκων.

Το Southern blotting, που κατασκευάστηκε το 1975, χρησίμευσε ως το πρωτότυπο των σύγχρονων "ζωντανών τσιπ". Ed Southern. Χρησιμοποίησε ένα επισημασμένο νουκλεϊκό οξύ για να προσδιορίσει μια συγκεκριμένη αλληλουχία μεταξύ θραυσμάτων DNA στερεωμένων σε ένα στερεό υπόστρωμα. Στη Ρωσία, οι επιστήμονες άρχισαν να αναπτύσσουν ενεργά βιοτσίπ στα τέλη της δεκαετίας του 1980 στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών υπό την ηγεσία του A.D. Mirzabekov.

Τα βιοτσίπ περιγράφονται με μεγαλύτερη ακρίβεια με την αγγλική ονομασία DNA-microarrays, δηλ. είναι μια οργανωμένη διάταξη μορίων DNA σε έναν ειδικό φορέα. Οι επαγγελματίες αποκαλούν αυτό το μέσο πλατφόρμα. Μια πλατφόρμα είναι συνήθως μια γυάλινη πλάκα (μερικές φορές χρησιμοποιούνται άλλα υλικά, όπως το πυρίτιο), στην οποία εφαρμόζονται βιολογικά μακρομόρια (DNA, πρωτεΐνες, ένζυμα) που μπορούν να δεσμεύσουν επιλεκτικά τις ουσίες που περιέχονται στο αναλυόμενο διάλυμα.

Ανάλογα με τα μακρομόρια που χρησιμοποιούνται, υπάρχουν διαφορετικοί τύποι βιοτσίπ που προσανατολίζονται σε διαφορετικούς σκοπούς. Το κύριο μερίδιο των βιοτσιπ που παράγονται σήμερα είναι τα τσιπ DNA (94%), δηλ. πρότυπα που φέρουν μόρια DNA. Το υπόλοιπο 6% είναι τσιπς πρωτεΐνης.

Η οργανωμένη τοποθέτηση μακρομορίων καταλαμβάνει μια πολύ μικρή περιοχή στην πλατφόρμα, που κυμαίνεται από ένα γραμματόσημο μέχρι μια επαγγελματική κάρτα. Το μικροσκοπικό μέγεθος του βιοτσιπ επιτρέπει την τοποθέτηση ενός τεράστιου αριθμού διαφορετικών μορίων DNA σε μια μικρή περιοχή και την ανάγνωση πληροφοριών από αυτήν την περιοχή χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο φθορισμού ή μια ειδική συσκευή ανάγνωσης λέιζερ (Εικ. 2.50).

Τα χαρακτηριστικά μεγέθη κυττάρων των σύγχρονων μικροτσίπ βρίσκονται εντός 50-200 μm, ο συνολικός αριθμός κυττάρων ανά τσιπ είναι 1000-100000 και οι γραμμικές διαστάσεις του τσιπ είναι περίπου 1 cm. Στα βιοτσίπ επιφανειακής μήτρας, το DNA ακινητοποιείται στην επιφάνεια του μεμβράνες ή πλάκες από γυαλί, πλαστικό, ημιαγωγό ή μέταλλο. Στα βιοτσίπ γέλης, το DNA ακινητοποιείται σε ένα στρώμα γέλης πολυακρυλαμιδίου πάχους 10–20 μm που εναποτίθεται σε μια ειδικά επεξεργασμένη γυάλινη επιφάνεια. Τα τσιπς μπορούν επίσης να αναπτυχθούν απευθείας από γυάλινη πλάκα με φωτολιθογραφία χρησιμοποιώντας ειδικές μικρομάσκες. Το ακινητοποιήσιμο DNA εφαρμόζεται στην επιφάνεια είτε μέσω ράστερ με βελόνα (καρφίτσες) ενός μηχανικού ρομπότ είτε με τη χρήση τεχνολογίας εκτυπωτών inkjet. Ο ποιοτικός έλεγχος της εναπόθεσης πραγματοποιείται με χρήση εξειδικευμένων οπτικών και ανάλυσης εικόνας υπολογιστή. Τα μόρια DNA που έχουν επισημανθεί με μια βαφή υβριδοποιούνται περαιτέρω στο βιοτσίπ.

Το DNA που πρόκειται να υβριδοποιηθεί σε διάλυμα επισημαίνεται με φθορίζουσα ή ραδιενεργή επισήμανση. Στην περίπτωση ενός μείγματος μορίων DNA (για παράδειγμα, DNA άγριου τύπου και DNA με μεταλλάξεις), το καθένα επισημαίνεται με τη δική του φθορίζουσα βαφή. Οι ιδιότητες της βαφής δεν πρέπει να εξαρτώνται έντονα από τη σύνθεση (A/T ή G/C) του DNA και τη θερμοκρασία. Η ένταση φθορισμού στα κύτταρα μετριέται χρησιμοποιώντας έναν σαρωτή ή ένα μικροσκόπιο φθορισμού που μεταδίδει ένα σήμα σε ένα CCD. Ωστόσο, ο φθορισμός είναι η κύρια, αλλά όχι η μόνη μέθοδος για τη μελέτη του υβριδισμού. Συγκεκριμένα, δεδομένα για τη φύση του υβριδισμού μπορούν επίσης να ληφθούν χρησιμοποιώντας φασματομετρία μάζας, μικροσκοπία ατομικής δύναμης κ.λπ.

Η αρχή λειτουργίας όλων των τύπων βιοτσιπ με ακινητοποιημένο DNA βασίζεται στην ακριβή αντιστοιχία μεταξύ συμπληρωματικών DNA σύμφωνα με τον κανόνα Watson-Crick: A-T, G-C. Εάν η αντιστοιχία μεταξύ των νουκλεοτιδίων του ακινητοποιημένου και του υβριδισμένου DNA ικανοποιεί ακριβώς τις συνθήκες συμπληρωματικότητας, τότε τα διπλά που προκύπτουν θα είναι τα πιο θερμοδυναμικά σταθερά. Ως αποτέλεσμα, σε πεπερασμένες θερμοκρασίες θα υπάρχουν περισσότερα από αυτά από ατελή διπλά με παραβίαση των συνθηκών συμπληρωματικότητας και, κατά συνέπεια, ένα ισχυρότερο σήμα φθορισμού θα αντιστοιχεί σε τέλεια διπλά. Το έργο της συσκευής - αναλυτής βιοτσιπ συνίσταται στον εντοπισμό και τη σύγκριση των πιο έντονα φωτεινών κυττάρων.

Το DNA που πρόκειται να υβριδοποιηθεί συνήθως προ-παράγεται σε επαρκείς ποσότητες με PCR. Σε πιο προηγμένες τεχνολογίες, η PCR εκτελείται απευθείας στο τσιπ. Επιπλέον, ο κατακερματισμός, η φωσφορυλίωση, η σύνδεση DNA ή η μίνι αλληλουχία μπορούν να πραγματοποιηθούν απευθείας στο τσιπ, στο οποίο το μήκος της διπλής όψης αυξάνεται κατά ένα ζεύγος βάσεων. Η τελευταία τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για την εύρεση μεταλλάξεων.

Στη Δύση και στη Ρωσία, έχουν πλέον διαμορφωθεί δύο διαφορετικές κατευθύνσεις και δύο διαφορετικά πρότυπα για τη δημιουργία και τη χρήση βιοτσιπ. Τα ρωσικά βιοτσίπ είναι φθηνότερα, ενώ τα δυτικά είναι μεγαλύτερα. Ταυτόχρονα, στη Ρωσία, τα βιοτσίπ ασχολούνται κυρίως με ερευνητικά εργαστήρια, και στη Δύση, αυτή είναι, πρώτα απ 'όλα, στρατιωτική έρευνα και εμπορική παραγωγή τσιπ για διαγνωστικά.

Γιατροί της Ρωσικής Ογκολογίας επιστημονικό κέντροτους. N.N. Ο Blokhin, μαζί με συναδέλφους του από το Nizhny Novgorod, ανέπτυξαν ένα μοναδικό σύστημα δοκιμών για ανοσοκυτταροχημική έρευνα. Μπορεί να αντικαταστήσει ένα ολόκληρο εργαστήριο, δεν έχει ανάλογα στον κόσμο και έχει λάβει υψηλή βαθμολογία από κορυφαίους ογκολόγους της Ιαπωνίας. Με τη βοήθεια αυτής της καινοτομίας, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η παρουσία ή η απουσία κακοήθους νεοπλάσματος σε έναν ασθενή κατά την πρώτη επίσκεψη στην κλινική. Το σύστημα δοκιμών είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί εύκολα και γρήγορα σε όλη τη χώρα.

Η καινοτομία ονομάστηκε "Biochip". Ήταν το αποτέλεσμα μιας μακροχρόνιας κοινής εργασίας του Ρωσικού Κέντρου Έρευνας για τον Καρκίνο. N.N. Blokhin, Ιατρική Ακαδημία Nizhny Novgorod και το Ινστιτούτο Επιδημιολογίας και Μικροβιολογίας. ΣΕ. Μπλόχιν.

Το biochip είναι μια θεμελιωδώς νέα εξέλιξη, - είπε στην Izvestia ένας από τους συγγραφείς του συστήματος δοκιμών, επικεφαλής του εργαστηρίου κλινικής κυτταρολογίας του Ρωσικού Κέντρου Έρευνας για τον Καρκίνο που ονομάστηκε από την Izvestia. N.N. Blokhin, ογκοκυτταρολόγος Marina Savostikova. - Το 2016, καταχωρίσαμε ένα σύστημα δοκιμών στη Ρωσία για επιστημονικούς σκοπούς και λάβαμε διεθνές δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Συνάδελφοι από την Ιαπωνία ενδιαφέρθηκαν για το biochip. Στα τέλη του 2016 υπέγραψαν μαζί μας συμφωνία για τη μεταφορά της ανάπτυξης στις χώρες της περιοχής Ασίας-Ειρηνικού.

Το σύστημα δοκιμών έχει σχεδιαστεί για τη διάγνωση τυχόν κακοήθων διεργασιών: καρκίνος, μελάνωμα, λέμφωμα. Είναι ένα ίδιο το βιοτσίπ, ένας σαρωτής για την ψηφιοποίηση των αποτελεσμάτων και ένα μέσο μεταφοράς και θρεπτικών συστατικών για την αποθήκευση βιοϋλικού.

Ένα βιοτσίπ είναι ένα υπόστρωμα χωρισμένο σε 15 κύτταρα στα οποία εισάγονται διάφορα αντισώματα. Το βιοϋλικό που λαμβάνεται από έναν ασθενή για ανάλυση (παθολογικό σωματικό υγρό ή στίγματα από νεόπλασμα) πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία σε μια τυπική φυγόκεντρο, η οποία είναι διαθέσιμη σε οποιοδήποτε εργαστήριο, και στη συνέχεια να εισαχθεί σε κύτταρα όπου, όταν θερμανθεί στους 37 βαθμούς, εμφανίζεται μια αντίδραση. Για να οπτικοποιηθεί η αντίδραση, προστέθηκαν ετικέτες φθοροχρωμίου στα αντισώματα. Όταν το αντιγόνο ενός καρκινικού κυττάρου αντιδρά με ένα αντίσωμα, το κύτταρο λάμπει. Με αυτή τη λάμψη, μπορείτε να προσδιορίσετε αμέσως εάν υπάρχουν κύτταρα όγκου στο δείγμα ή όχι.

Αυτή είναι μια μέθοδος φθορίζουσας ανοσοκυτταροχημείας, - εξήγησε η Marina Savostikova. - Η αντίδραση είναι σχεδόν στιγμιαία. Η τεχνολογία επιτρέπει την ανάλυση τρεις φορές πιο γρήγορα από την τυπική μέθοδο και τρεις φορές φθηνότερα. Μπορείτε να πραγματοποιήσετε μια μελέτη στις συνθήκες οποιασδήποτε κλινικής όπου ο ασθενής έκανε αίτηση με οποιοδήποτε παράπονο.

Αν και το βιοτσίπ μπορεί να διακρίνει κακοήθη νεόπλασμααπό καλοήθεις, οι γιατροί δεν προτείνουν τον έλεγχο όλων για καρκίνο με αυτόν τον τρόπο. Για ανάλυση, λαμβάνεται υγρό ή κύτταρα παθολογικού ιστού που λαμβάνονται με παρακέντηση.

Για παράδειγμα, ένας ασθενής πήγε σε έναν θεραπευτή παραπονούμενος για πρήξιμο στον λαιμό, εξηγεί η Marina Savostikova. - Θα μπορούσε να είναι φυσιολογική λεμφαδενίτιδα, κύστη αυχένα, αλλεργική αντίδρασησε τσίμπημα εντόμου, σάρκωμα μαλακών ιστών του λαιμού. Και αν ένας ασθενής έχει υγρό στους πνεύμονες, η αιτία μπορεί να είναι φυματίωση, πνευμονία, μετάσταση καρκίνου, μεσοθηλίωμα. Με τη βοήθεια του νέου συστήματος δοκιμών, μπορούμε να τα αποκλείσουμε όλα αυτά και να δώσουμε συστάσεις στους γιατρούς πού να αναζητήσουν το πρόβλημα.

Για την ευρεία εισαγωγή αυτής της διαγνωστικής μεθόδου δεν απαιτείται η εγκατάσταση ογκοκυτταρολόγων στο εργαστήριο κάθε πολυκλινικής. Είναι απαραίτητο μόνο να εξοπλιστεί κάθε εργαστήριο με βιοτσίπ και σαρωτές. Είναι επιθυμητό να έχει εφοδιασμό δοκιμαστικών σωλήνων με θρεπτικό μέσο μεταφοράς (TPS). Αυτή είναι και η εξέλιξη των συγγραφέων του έργου. Το TPS είναι ένας σφιχτά πωματισμένος δοκιμαστικός σωλήνας στον οποίο εισάγεται ένα βιοϋλικό. Το σωληνάριο περιέχει συντηρητικά που αναστέλλουν την ανάπτυξη μικροβίων. Σε αυτό το περιβάλλον, το βιοϋλικό μπορεί να αποθηκευτεί χωρίς ψυγείο για έως και ένα μήνα.

Ο χειρουργός της πολυκλινικής ή του νοσοκομείου πρέπει να κάνει παρακέντηση και να εισάγει το παθολογικό υλικό στο TPS και μετά στο βιοτσίπ. Μετά από αυτό, τοποθετήστε το δοκιμαστικό σύστημα στον σαρωτή, ο οποίος θα στείλει την εικόνα στον ειδικό του κέντρου αναφοράς.

Έχουμε ήδη ξεκινήσει μικρής κλίμακας παραγωγή βιοτσιπ, - είπε ένας άλλος συγγραφέας του έργου, διευθυντής του NPP "Biochip" Svyatoslav Zinoviev. - Βρίσκεται στο Νίζνι Νόβγκοροντ. Κατασκευάσαμε εξοπλισμό για αυτοματοποιημένη εκτύπωση βιοτσιπ από την αρχή, καθώς δεν υπάρχουν ανάλογα στον κόσμο και επομένως δεν υπάρχουν κατάλληλες σχεδιαστικές λύσεις. Σαρωτές κατόπιν παραγγελίας μας και όροι αναφοράςπαράγει επίσης μια επιχείρηση Nizhny Novgorod.

Σύμφωνα με τον Svyatoslav Zinoviev, η παραγωγή σαρωτών είναι μια υποκατάσταση εισαγωγής. Το συνολικό κόστος κάθε συσκευής θα είναι 10 φορές μικρότερο εισαγόμενο ανάλογο. Οι σαρωτές έχουν περάσει την εργαστηριακή δοκιμή και τώρα οι προγραμματιστές υποβάλλουν έγγραφα για την εγγραφή τους.

Το βιοτσίπ εγκαθίσταται σε έναν σαρωτή που ψηφιοποιεί την εικόνα και την αποστέλλει στο περιφερειακό κέντρο αναφοράς. Εκεί, κυτταρολόγοι με μεγάλη εμπειρία κοιτάζουν την εικόνα, αναλύουν το υλικό που λαμβάνεται εξ αποστάσεως και στέλνουν το συμπέρασμα πίσω. Ο ασθενής στη δεύτερη επίσκεψη στον γιατρό λαμβάνει ακριβή διάγνωση και την ευκαιρία να ξεκινήσει θεραπεία. Ολα δύσκολες περιπτώσεις, το οποίο οι περιφερειακοί κυτταρολόγοι δεν μπόρεσαν να ερμηνεύσουν, θα εξεταστεί από το συμβούλιο του Ρωσικού Κέντρου Έρευνας για τον Καρκίνο. N.N. Μπλόχιν. Η επικοινωνία με το κύριο κέντρο αναφοράς οργανώνεται μέσω ενός πληροφοριακού και αναλυτικού συστήματος, η δημιουργία του οποίου περιλαμβάνεται επίσης στο έργο.

Είναι πολύ σημαντικό να γίνει η διάγνωση όσο το δυνατόν νωρίτερα. Για καρκινοπαθήςαυτοί οι όροι είναι ζωή. Στην εποχή των στοχευμένων τεχνολογιών, η ογκολογία αντιμετωπίζεται. Τώρα το όριο πενταετούς επιβίωσης είναι ο κανόνας. Υπάρχουν όγκοι από τους οποίους δεν πεθαίνουν πια. Για παράδειγμα, είναι ένας όγκος θυρεοειδής αδένας- είπε η Μαρίνα Σαβοστίκοβα.

Σύμφωνα με τον Svyatoslav Zinoviev, η διάγνωση με τη χρήση του νέου συστήματος δοκιμών μπορεί να είναι δωρεάν για τους ασθενείς, επειδή η ανοσοκυτταροχημική έρευνα περιλαμβάνεται στα πρότυπα της υποχρεωτικής ιατρικής ασφάλισης (CHI).

Το Nizhny Novgorod, το Cheboksary, η Αγία Πετρούπολη, το Yaroslavl, το Rostov-on-Don, το Krasnodar και άλλες περιοχές έχουν ήδη ανακοινώσει την ετοιμότητά τους να εργαστούν στο πλαίσιο του νέου συστήματος. Επικοινωνήσαμε με κυτταρολόγους, διευθυντές και επικεφαλής γιατρούς ογκολογικών ιατρείων, εκπροσώπους των υπουργείων ορισμένων περιοχών και παντού συναντηθήκαμε με μεγάλο ενδιαφέρον, - δήλωσε ο Svyatoslav Zinoviev.

Τώρα οι δημιουργοί του biochip περιμένουν το συμπέρασμα του Roszdravnadzor, χωρίς το οποίο είναι αδύνατο να ξεκινήσει η μαζική παραγωγή.

Για να μην χάνουμε χρόνο, έχουμε ήδη αρχίσει να εκπαιδεύουμε ειδικούς που θα συνεργαστούν νέο σύστημα, - διευκρινίζει η Marina Savostikova. - Οι κυτταρολόγοι θα εκπαιδευτούν μαζί μας, θα περάσουν εξετάσεις και θα λάβουν πιστοποιητικά. Και μόνο μετά από αυτό θα μπορούν να ερμηνεύουν ανεξάρτητα τα αποτελέσματα που λαμβάνονται στο βιοτσίπ.

Με μια θετική ετυμηγορία από το Roszdravnadzor, οι συμμετέχοντες στο έργο υπόσχονται μια πολύ γρήγορη υλοποίηση του έργου. Η πραγματική προθεσμία είναι ο Απρίλιος του 2017.

Οι ειδικοί-ογκολόγοι επιβεβαιώνουν την ανάγκη για μαζική εισαγωγή αυτού του τύπου διαγνωστικών.

Η ιδέα ενός βιοτσίπ δεν είναι νέα. Παρόμοια συστήματα δημιουργούνται στο ινστιτούτο μας, αλλά μέχρι στιγμής τα χρησιμοποιούμε μόνο για τη διάγνωση της λευχαιμίας, - Alexey Maschan, Αναπληρωτής Γενικός Διευθυντής - Διευθυντής του Ινστιτούτου Αιματολογίας, Ανοσολογίας και Κυτταρικών Τεχνολογιών του κρατικού δημοσιονομικού ιδρύματος "FNKTs DGOI με το όνομα Ο Ντμίτρι Ρογκάτσεφ» του υπουργείου Υγείας της Ρωσίας είπε στην Izvestia. - Πράγματι, υπάρχει πρόβλημα με τη διαθεσιμότητα διαγνωστικών σε απομακρυσμένες περιοχές και τέτοιες εξελίξεις μπορούν να το λύσουν. Το πλεονέκτημα της διάγνωσης με χρήση βιοτσίπ στον πραγματισμό της - ενόψει της έλλειψης χρηματοδότησης ιατρικά ιδρύματαένα τέτοιο σύστημα δοκιμής μπορεί να λύσει ορισμένα από τα προβλήματα. Αλλά μόνο αν έχει αντέξει σε σύγκριση με τις κλασσικές διαγνωστικές μεθόδους.

Σύμφωνα με τον επικεφαλής ογκολόγο του υπουργείου Υγείας, τέτοια συστήματα πρέπει να αναπαραχθούν και όχι μόνο στη χώρα μας.

Αυτό είναι ένα πραγματικά μοναδικό σύστημα δοκιμών για τον προσδιορισμό οποιωνδήποτε κακοήθων διεργασιών και μέχρι στιγμής δεν έχει ανάλογο πουθενά στον κόσμο, - δήλωσε στην Izvestia ο Mikhail Davydov, επικεφαλής ογκολόγος του ρωσικού υπουργείου Υγείας, Ακαδημαϊκός της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών. - Πρόκειται για μια σημαντική απόφαση στον τομέα της διάγνωσης του καρκίνου, η οποία πρέπει να αναπαραχθεί και να προβληθεί όχι μόνο σε εγχώριους, αλλά και σε ξένους συναδέλφους.

Το biochip είναι μια οργανωμένη τοποθέτηση μορίων DNA ή πρωτεΐνης σε έναν ειδικό φορέα - μια «πλατφόρμα».

Η πλατφόρμα είναι ένα πιάτο με εμβαδόν μόνο 1 cm2 ή λίγο περισσότερο. Είναι κατασκευασμένο από γυαλί ή πλαστικό ή πυρίτιο. Σε αυτό, με αυστηρά καθορισμένη σειρά, μπορούν να τοποθετηθούν πολλά μόρια DNA ή πρωτεΐνης. Εξ ου και η παρουσία στον όρο της λέξης - "micro".

Το βιοτσίπ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση των μορίων διαφόρων ουσιών. Για να γίνει αυτό, τα "αναγνωριστικά" μόρια στερεώνονται σε αυτό. Κάθε ένα από αυτά τα μόρια χαρακτηρίζεται με τον όρο «μόριο ανιχνευτή» και καθένα από τα μελετημένα μόρια είναι

«μόριο ανιχνευτή».

Το μόριο του ανιχνευτή στο βιοτσίπ καθορίζεται από τον ίδιο τον ερευνητή, δηλ. σχεδιάζει ποιο μόριο να αναζητήσει μεταξύ των μορίων του υπό μελέτη υλικού - σε ένα υγρό κ.λπ. Εάν το DNA εξετάζεται σε ένα μικροτσίπ, είναι ένα τσιπ DNA, εάν ένα μόριο πρωτεΐνης είναι ένα τσιπ πρωτεΐνης.

Πώς στερεώνονται τα μόρια του ανιχνευτή στο βιοτσίπ;

Σε πολλές χώρες, τα μόρια του ανιχνευτή συνδέονται απευθείας σε μια γυάλινη πλάκα, δηλ. στο υπόστρωμα χρησιμοποιώντας λέιζερ. Στη χώρα μας, μόρια ανιχνευτή τοποθετούνται σε κύτταρα γέλης, το καθένα με διάμετρο μικρότερη από 100 μικρά, τα κύτταρα στερεώνονται στην πλάκα κατά τη διαδικασία κατασκευής του μικροτσίπ. Ο αριθμός των κυττάρων σε ένα τσιπ φτάνει ήδη αρκετές χιλιάδες.

Στα κύτταρα, τα μόρια του ανιχνευτή είναι χημικά συνδεδεμένα και βρίσκονται σε λειτουργικά ενεργή κατάσταση.

Δεδομένου ότι τα κύτταρα είναι γεμάτα με ένα πήκτωμα τρισδιάστατης δομής, κρατούν μεγάλη ποσότηταμόρια ανιχνευτή αντί για τσιπ στα οποία τα μόρια ανιχνευτή είναι απλά προσκολλημένα σε μια πλάκα. Είναι επίσης σημαντικό ότι χημική αντίδρασημεταξύ του μορίου του ανιχνευτή και του μορίου του ανιχνευτή που εισάγεται στο κύτταρο από το πήκτωμα, προχωρά όπως στα υγρά, και επομένως, όπως σε έναν ζωντανό οργανισμό.

Η μελέτη του γονιδιώματος και του πρωτεώματος κάθε κυτταρικού τύπου στον κανόνα και σε οποιαδήποτε ασθένεια θα καταστήσει δυνατό να ανακαλύψουμε ποιο γονίδιο ή γονίδια προκαλούν μια συγκεκριμένη ασθένεια.

Στο τσιπ DNA, ανακαλύπτεται η αιτία της νόσου: ελαττώματα στη δομή του γονιδίου ή των γονιδίων ή αλλαγές στη δραστηριότητα του γονιδίου με την κανονική του δομή.

Σε ένα τσιπ πρωτεΐνης, οι συνέπειες των «καταστροφών» στο γονίδιο καθορίζονται από αλλαγές στο προϊόν του - πρωτεΐνες στο κύτταρο. Οι αλλαγές σε ένα γονίδιο ή πρωτεΐνη κυττάρου είναι η ετικέτα ή ο δείκτης τους (από το αγγλικό σήμα - ένα σημάδι, μια ετικέτα).

Ως εκ τούτου: ένα επισημασμένο γονίδιο είναι ένα γονίδιο δείκτη και μια πρωτεΐνη με ετικέτα είναι μια πρωτεΐνη δείκτης. Αυτοί οι δείκτες καθιστούν δυνατό τον εντοπισμό σε έναν ασθενή ενός ελαττωματικού ή άρρωστου κυττάρου που είναι χαρακτηριστικό μιας συγκεκριμένης ασθένειας, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου. βλαστοκύτταρο. Κατά τη διάγνωση μιας ασθένειας, ένα γονίδιο δείκτη και μια πρωτεΐνη δείκτης για έλεγχο συγκρίνονται με ένα φυσιολογικό κυτταρικό γονίδιο και το προϊόν του - πρωτεΐνες.

Είναι σαφές ότι σε ένα τσιπ DNA, το μόριο ανιχνευτή είναι ένα γονίδιο δείκτη, και για έλεγχο σε ένα ξεχωριστό κύτταρο, είναι ένα φυσιολογικό γονίδιο· σε μια μικροσυστοιχία πρωτεΐνης, είτε ένα αντίσωμα είτε ένα αντιγόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μόριο ανιχνευτή.

Μέθοδοι για την κατασκευή βιοτσιπ

1. Τα μόρια DNA ή πρωτεΐνης προσυντίθενται και στη συνέχεια τοποθετούνται σε μια μήτρα. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η χαμηλή πυκνότητα του μορίου του ανιχνευτή στη μήτρα, έως και 1000 μόρια, και η επίπονη διαδικασία σύνθεσής τους.

Αντίγραφα του γονιδίου δείκτη μπορούν να ληφθούν με τη μέθοδο PCR-MMC· δεν υπάρχει τέτοια μέθοδος για αντίγραφα της πρωτεΐνης δείκτη. Αντίγραφά του μπορούν να δημιουργηθούν με την εισαγωγή mRNA του γονιδίου της πρωτεΐνης δείκτη σε ένα βακτήριο: E. coli ή σε κύτταρα ζυμομύκητα.

2. Για τα τσιπ DNA, η σύνθεση των ολιγονουκλεοτιδίων πραγματοποιείται απευθείας στη μήτρα. Τέτοια τσιπ έχουν πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα μορίων ανιχνευτή.

3. Εφαρμογή ολιγονουκλεοτιδίων σε αυστηρά καθορισμένη περιοχή της μήτρας με εκτυπωτή inkjet.

Στη χώρα μας, τα βιοτσίπ - ένα τσιπ DNA και ένα τσιπ πρωτεΐνης παρασκευάζονται σύμφωνα με την πρώτη μέθοδο.

Το biochip είναι η πιο πρόσφατη συσκευή για ιατρική στον 21ο αιώνα. Σύμφωνα με τα μόρια των δεικτών, επιτρέπει:

1) για τη διάγνωση οποιασδήποτε ασθένειας: πριν από την εμφάνισή της ή στην αρχή της.

2) να βρείτε αυτόν ή τον άλλον ιό, βακτήρια και καρκινικά κύτταρα στο σώμα.

3) ένα τσιπ πρωτεΐνης μπορεί να βρει φάρμακα ανάμεσα σε ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους σε έναν αριθμό αναλυόμενων υλικών.

4) η επίλυση αυτών των προβλημάτων στα βιοτσίπ μπορεί να γίνει σε λίγες ώρες, όχι σε μέρες κ.λπ.

Αρχή λειτουργίας βιοτσίπ και στάδια ανάλυσης

1. Τσιπ DNA.

Γνωρίζουμε ότι το μόριο DNA αποτελείται από δύο συμπληρωματικούς κλώνους. Η βάση κάθε αλυσίδας είναι μια αλληλουχία τεσσάρων αζωτούχων βάσεων: αδενίνη (Α), γουανίνη (G), θυμίνη (G) και κυτοσίνη (C).

Σε αυτή την περίπτωση, η αλληλουχία των βάσεων στη μία αλυσίδα καθορίζει την αλληλουχία των βάσεων στην άλλη: A-T και G-C. Όταν σχηματίζονται αυθόρμητα δεσμοί υδρογόνου μεταξύ αυτών των συμπληρωματικών βάσεων, οι δύο κλώνοι ενώνονται, δηλ. υβριδοποιήστε σε διπλή έλικα και κρατήστε τους κλώνους μαζί. Η αρχή της λειτουργίας του τσιπ DNA βασίζεται στην ικανότητα των συμπληρωματικών βάσεων να συνδέονται μεταξύ τους: το A με το T και το G με το C.

Στάδια ανάλυσης με χρήση τσιπ DNA

1. Αντίγραφα ενός γνωστού γονιδίου δείκτη στερεώνονται στα κύτταρα του τσιπ με τη μορφή μιας μοναδικής αλυσίδας αυτού του γονιδίου, δηλ. Τα «μισά» του είναι cDNA.

2. Ένα αντίγραφο του γονιδίου δείκτη απομονώνεται από το πλάσμα του αίματος του ασθενούς, δηλ. mRNA.

3. Στο μόριο mRNA, χρησιμοποιώντας το ένζυμο της αντίστροφης μεταγραφάσης, συντίθεται μια άλλη αλυσίδα του γονιδίου δείκτη, δηλ. το άλλο του "μισό" - cDNA. Το PCR-MMC διαδίδει αυτό το cDNA - αυτά είναι μόρια ανιχνευτή και είναι σημασμένα με μια φθορίζουσα χρωστική.

4. Το ρομπότ τοποθετεί τα μόρια του ανιχνευτή σε ορισμένα κύτταρα στο τσιπ με ένα αντίγραφο των γονιδίων δεικτών του καρκινικού βλαστοκυττάρου.

Εάν το cDNA των γονιδίων από το δείγμα πλάσματος είναι συμπληρωματικό με το cDNA στα αντίστοιχα κύτταρα, τότε θα συμβεί υβριδισμός μεταξύ τους και τέτοια κύτταρα θα αρχίσουν να λάμπουν. Το τσιπ σαρώνεται με λέιζερ, παρακολουθώντας την ένταση του σήματος φθορισμού σε κάθε κυψέλη. Δηλαδή, υπάρχουν γονίδια-δείκτες στο πλάσμα, που σημαίνει ότι υπάρχουν καρκινικά βλαστοκύτταρα στο σώμα του ασθενούς.

Εάν δεν υπάρχει υβριδισμός μεταξύ αυτών των μορίων, τότε δεν υπάρχει γονίδιο δείκτη καρκινικών βλαστοκυττάρων σε αυτό το δείγμα πλάσματος.

Όταν υπάρχει ένα γονίδιο με μετάλλαξη, τότε θα υπάρξει υβριδισμός του cDNA του στο τσιπ με το cDNA του μορίου ανιχνευτή που έχει αυτή τη μετάλλαξη. Εάν αυτό είναι ένα κατασταλτικό γονίδιο wt53, τότε αυτό μπορεί επίσης να υποδηλώνει την παρουσία καρκινικού βλαστοκυττάρου ή κυττάρων στο σώμα του ασθενούς.

Ένα καρκινικό κύτταρο προκύπτει από ένα βλαστοκύτταρο ιστού λόγω της συμπερίληψης γονιδίων εμβρυϊκής πρωτεΐνης σε αυτό. Επομένως, στα μόρια δείγματος του πλάσματος του ασθενούς θα υπάρχει cDNA αυτών των γονιδίων και η απουσία τους στον έλεγχο.

Όσο χαμηλότερος είναι ο τίτλος των γονιδίων επιμεταλλαγμένων και μεταλλαγμένων δεικτών σε δείγμα πλάσματος από έναν ασθενή, τόσο λιγότερα καρκινικά κύτταρα στο σώμα του.

Η ανίχνευση καρκινικών κυττάρων σε δείγμα πλάσματος αίματος ή άλλων βιολογικών υγρών από έναν ασθενή - ούρα, σάλιο, δακρυϊκό υγρό κ.λπ. μικρομεταστάσεις καρκίνου. Και αυτό είναι πολύ πριν την ανίχνευσή τους με τυπικές μεθόδους - υπερηχογράφημα, ακτινογραφία, Η αξονική τομογραφίακαι τα λοιπά.

Ένα βιοτσίπ μπορεί να ανιχνεύσει την απειλή μιας ασθένειας από γονίδια-δείκτες. Έτσι, εάν βρεθούν γονίδια-δείκτες, αλλά τα προϊόντα τους - πρωτεΐνες στο κύτταρο - δεν έχουν βρεθεί ακόμη, τότε αυτή είναι η ανίχνευση της προ-ασθένειας. Σε σχέση με τον καρκίνο, πρόκειται για προκαρκινικά κύτταρα. Δεδομένου ότι σε αυτή την περίπτωση το βιοτσίπ αποκαλύπτει μόνο την πιθανότητα ασθένειας, ένα τέτοιο τσιπ δεν υπόκειται ακόμη σε πιστοποίηση.

Το πλάσμα του αίματος του ασθενούς είναι η κύρια δεξαμενή όπου διεισδύουν γονίδια-δείκτες από νεκρά ελαττωματικά ή νοσούντα κύτταρα σε μια συγκεκριμένη ασθένεια από διάφορα όργανα, συμπεριλαμβανομένων των καρκινικών κυττάρων. Τέτοια κύτταρα στο σώμα μπορεί να πεθάνουν λόγω νέκρωσης και απόπτωσης και τα γονίδιά τους στη συνέχεια εισέρχονται στο αίμα μέσω του μεσοκυττάριου υγρού.

Ένας χαμηλός τίτλος γονιδίων δεικτών στο πλάσμα του αίματος του ασθενούς, σύμφωνα με ανάλυση σε ένα τσιπ DNA και η απουσία του προϊόντος τους - πρωτεϊνών, μπορεί να σημαίνει προ-ασθένεια και εάν υπάρχουν, ασθένεια. Το ίδιο ισχύει και για τον καρκίνο. Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου - το επίπεδο II του.

2. Τσιπ πρωτεΐνης.

Η δομή του τσιπ για ανάλυση πρωτεϊνών είναι η ίδια με αυτή των τσιπ DNA. Μόνο εκείνα τα τσιπ στα οποία λαμβάνει χώρα η ενζυματική αντίδραση έχουν πιο σπάνια διάταξη κυττάρων και αυτά στα οποία λαμβάνει χώρα η αντίδραση DNA έχουν πιο συχνή διάταξη.

Οι πρωτεΐνες-δείκτες είναι το προϊόν «καταστροφών» ενός γονιδίου ή γονιδίων· μετατρέπουν ένα φυσιολογικό κύτταρο σε ένα ελαττωματικό ή άρρωστο κύτταρο σε μια συγκεκριμένη ασθένεια. Αυτές οι πρωτεΐνες εμφανίζονται στην επιφάνεια των κυττάρων και είναι αντιγονικές πρωτεΐνες και είναι διαφορετικές για κάθε ασθένεια.

Σε ένα καρκινικό βλαστοκύτταρο, εμφανίζονται εμβρυϊκές πρωτεΐνες και πρωτεΐνες υποδοχέα που δεν υπάρχουν σε ένα φυσιολογικό βλαστοκύτταρο. Είτε πρόκειται για πρωτεΐνες-αντιγόνα - το ερώτημα δεν έχει επιλυθεί.

Σε ένα τσιπ πρωτεΐνης ως μόριο ανιχνευτή, δηλ. η πρωτεΐνη δείκτης ενός ελαττωματικού ή άρρωστου κυττάρου μπορεί να είναι μια πρωτεΐνη αντιγόνου, τότε τα αντισώματα σε αυτήν προσδιορίζονται στον ορό του ασθενούς. Εάν ένα αντίσωμα ληφθεί ως μόριο ανιχνευτή, τότε μια πρωτεΐνη αντιγόνου αναζητείται στον ορό αίματος του ασθενούς.

Σε σχέση με την αποκωδικοποίηση του ανθρώπινου γονιδιώματος, είναι απαραίτητο να αναλυθούν οι λειτουργίες ενός τεράστιου αριθμού πρωτεϊνών στα κύτταρα. διαφορετικού τύπου, συμπεριλαμβανομένων προηγουμένως άγνωστων. Χιλιάδες πρωτεΐνες μπορούν να σταθεροποιηθούν σε διαφορετικά κύτταρα μικροτσίπ και ταυτόχρονα να αναλυθούν για την ικανότητά τους: να δεσμεύουν έναν γνωστό συνδέτη, να καταλύουν μια συγκεκριμένη ενζυματική αντίδραση, να αλληλεπιδρούν με αντισώματα, ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους κ.λπ.

Σε ένα καρκινικό κύτταρο, είναι σημαντικό να μελετηθούν, εκτός από πρωτεΐνες-δείκτες, πρωτεΐνες υποδοχέα και αντισώματα σε αυτά, πρωτεΐνες των ιδιοτήτων εισβολής, αγγειακός ενδοθηλιακός αυξητικός παράγοντας-1 και η πρωτεΐνη υποδοχέα του στην επιφάνεια ενός αιμοποιητικού κυττάρου κ.λπ. .

Η αρχή της λειτουργίας του τσιπ πρωτεΐνης

Βασίζεται επίσης στη συμπληρωματικότητα των μορίων που συμμετέχουν, αλλά πρωτεϊνών.

1. Αντιγόνο με το αντίσωμά του. Αντιγόνο είναι κάθε ουσία που συνήθως περιέχει κάποιο είδος πρωτεΐνης που μπορεί να προκαλέσει ανοσοαπόκριση.

Ένα αντίσωμα είναι ένα μόριο πρωτεΐνης που εκκρίνεται από ένα από τα κύτταρα ανοσοποιητικό σύστημα. Το σχήμα αυτού του μορίου και η κατανομή του ηλεκτρικού φορτίου στην επιφάνειά του το καθιστούν ικανό να δεσμεύει ένα αντιγόνο που είναι συμπληρωματικό του σε σχήμα και κατανομή φορτίου.

Για πρώτη φορά το 1942. Ο βραβευμένος με ΝόμπελΟ L. Pauling και οι συνεργάτες του διατύπωσαν το σωστό αξίωμα ότι η τρισδιάστατη δομή ενός αντιγόνου και του αντισώματος του

Είναι συμπληρωματικά και επομένως «υπεύθυνα» για το σχηματισμό του συμπλέγματος αντιγόνου-αντισώματος.

2. Υπόστρωμα με δικό του ένζυμο. Με βάση την υπόθεση της τοποχημικής αντιστοιχίας, η ειδικότητα της δράσης του ενζύμου σχετίζεται με την αναγνώριση εκείνου του τμήματος του υποστρώματος που δεν αλλάζει κατά την κατάλυση. Σημειακές επαφές και δεσμοί υδρογόνου προκύπτουν μεταξύ αυτού του τμήματος του υποστρώματος και του κέντρου του υποστρώματος του ενζύμου.

3. Πρωτεΐνη με ένωση χαμηλού μοριακού βάρους. Η αναστολή μιας πρωτεΐνης απαιτεί έναν δεσμό μεταξύ τους - μια συμπληρωματική επιφάνεια της σύνδεσης με τις ενεργές θέσεις του μορίου της πρωτεΐνης,

4. Ένα ένζυμο με ένωση χαμηλού μοριακού βάρους. Τα ένζυμα και άλλες πρωτεΐνες δημιουργούν όλες τις ιδιότητες ενός καρκινικού κυττάρου, επομένως αποτελούν τους κύριους στόχους για τα φάρμακα. Για τον αποκλεισμό ενός ενζύμου από μια ένωση χαμηλού μοριακού βάρους, είναι επίσης απαραίτητη η συμπληρωματικότητα μεταξύ τους: η επιφάνεια του μορίου της ένωσης πρέπει να είναι αντίγραφο της επιφάνειας της περιοχής του υποστρώματος, η οποία δεν αλλάζει κατά την κατάλυση.

Βήματα ανάλυσης χρησιμοποιώντας ένα τσιπ πρωτεΐνης

1. Μια γνωστή πρωτεΐνη στερεώνεται στα κύτταρα του τσιπ - ένα αντίσωμα σε μια πρωτεΐνη που δημιουργεί ένα ελαττωματικό ή άρρωστο κύτταρο μιας συγκεκριμένης ασθένειας. Η πρωτεΐνη στόχος είναι η πρωτεΐνη δείκτης.

2. Λαμβάνεται δείγμα ορού από τον ορό αίματος του ασθενούς για ανάλυση. Στο δείγμα προστίθεται μια φθορίζουσα χρωστική ουσία - κάθε μόριο πρωτεΐνης δείκτης λαμβάνει αυτή την ουσία.

3. Με τη βοήθεια ενός ρομπότ, σταγόνες ορού από το δείγμα τοποθετούνται σε ορισμένα κύτταρα του τσιπ. Τα μόρια ανιχνευτών αναζητούν τα συμπληρωματικά τους μόρια μεταξύ των μορίων ανιχνευτών. Εάν υπάρχει ένα τέτοιο μόριο, τότε συνδέεται με το μόριο ανιχνευτή στο κύτταρο του τσιπ. λαμβάνει χώρα μια χημική αντίδραση μεταξύ τους και αρχίζει να λάμπει.

4. Τα κύτταρα στα οποία εμφανίστηκε μια φωτεινή λάμψη θα υποδεικνύουν την παρουσία της επιθυμητής πρωτεΐνης δείκτη. Δεδομένου ότι αυτή η πρωτεΐνη είναι ένας δείκτης από ένα ελαττωματικό ή άρρωστο κύτταρο σε μια συγκεκριμένη ασθένεια, θα υποδεικνύει την εμφάνιση αυτής της ασθένειας σε έναν ασθενή. Ομοίως, η παρουσία καρκινικών κυττάρων στο σώμα του ασθενούς ανιχνεύεται από τις πρωτεΐνες-δείκτες τους.

Εάν μια πρωτεΐνη αντιγόνου είναι σταθεροποιημένη στα κύτταρα του τσιπ, τότε τα αντισώματα στην πρωτεΐνη δείκτη αναζητούνται στον ορό αίματος του ασθενούς. Εάν ο ορός περιέχει αντισώματα έναντι της πρωτεΐνης δείκτη, αυτό θα υποδηλώνει την παρουσία καρκινικών κυττάρων στο σώμα του ασθενούς, δηλ. ο ασθενής είναι άρρωστος. Και με πρωτεΐνες-δείκτες των ιδιοτήτων της εισβολής καρκινικών κυττάρων, για παράδειγμα, με την παρουσία της πρωτεΐνης Mts1 και άλλων, είναι δυνατό να καταγραφούν μικρομεταστάσεις καρκινικών κυττάρων κάπου στο σώμα του ασθενούς.

Γνωρίζουμε ήδη ότι οι πρωτεΐνες που παράγονται σε καρκινικά κύτταρα αλλά όχι σε φυσιολογικά κύτταρα είναι πρωτεΐνες-δείκτες ή αντιγόνα. Η παρουσία τέτοιων πρωτεϊνών είναι ένα σημάδι ότι το γονίδιο που προκαλεί τη μετατροπή ενός φυσιολογικού κυττάρου σε καρκινικό έχει αρχίσει το καταστροφικό του έργο. Η ανίχνευση καρκινικών κυττάρων από πρωτεΐνες-δείκτες καθιστά δυνατή τη διάγνωση του καρκίνου ή των μικρομεταστάσεων του πολύ πριν εντοπιστούν τα συμπτώματά του στον ασθενή. Ο τίτλος της πρωτεΐνης δείκτη στον ορό αίματος του ασθενούς καθορίζει τον αριθμό των καρκινικών κυττάρων στο σώμα του. Ένας χαμηλός τίτλος πρωτεϊνών-δείκτη από καρκινικά κύτταρα στον ορό του αίματος, καθώς και σε άλλα υγρά του ασθενούς, είναι σημάδι ενός μικρού αριθμού καρκινικών κυττάρων στο σώμα του ασθενούς. Αυτό θα μπορούσε να γίνει έγκαιρη διάγνωσηκαρκίνος - το επίπεδο II του.

Έτσι, στον 21ο αιώνα, καθώς εντοπίζονται γονίδια-δείκτες και πρωτεΐνες-δείκτες που προκαλούν μια συγκεκριμένη ασθένεια, η διάγνωσή της, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου, θα γίνει πρώιμη, δηλ. σε δύο επίπεδα: 1) "πριν από την αρχή" - από γονίδια-δείκτες και 2) "στην αρχή" - από πρωτεΐνες-δείκτες.

Τα γονίδια-δείκτες και οι πρωτεΐνες-δείκτες σε ένα ελαττωματικό ή άρρωστο κύτταρο είναι στόχοι ή στόχοι για νέα φάρμακα. Βάσει αυτών, θα δημιουργηθούν φάρμακα και άλλα μέσα, συμπεριλαμβανομένων των εμβολίων. Λόγω της συμπληρωματικότητας με τα μόρια-στόχους, τα φάρμακα θα δρουν επιλεκτικά χωρίς να βλάπτουν τα φυσιολογικά κύτταρα.

Ο γιατρός, ενεργώντας στα γονίδια-δείκτες της νόσου, θα μπορέσει να την αποτρέψει και δρώντας στις πρωτεΐνες-δείκτες των κυττάρων, μπορεί να θεραπευτεί στο ίδιο το «έμβρυο».

Με αυτούς τους δύο τρόπους, ο γιατρός θα αποκτήσει, θα λέγαμε, πλήρη εξουσία έναντι κάθε ασθένειας σε κυτταρικό επίπεδο.

Η αναζήτηση για γονίδια-δείκτες και πρωτεΐνες-δείκτες σε διάφορα περιβάλλοντα του σώματος του ασθενούς μπορεί να πραγματοποιηθεί γρήγορα και με ακρίβεια σε βιοτσίπ, ενώ τα γονίδια-δείκτες, επιπλέον, μπορούν να ανιχνευθούν χρησιμοποιώντας τις πιο ακριβείς μεθόδους: PCR-MMK και MS-PCR. Αυτό θα σημαίνει επανάσταση στην ιατρική.

Οι επιστήμονες θα εντοπίσουν γονίδια-δείκτες και πρωτεΐνες-δείκτες που προκαλούν μια συγκεκριμένη ασθένεια, συμπεριλαμβανομένης της εμφάνισης ενός καρκινικού κυττάρου. Τότε θα είναι δυνατή η ανάπτυξη έγκαιρη διάγνωσηοποιαδήποτε ασθένεια με ελάχιστα σύνολα: γονίδια-δείκτες και πρωτεΐνες-δείκτες. Θα συμπληρώνονται και θα τελειοποιούνται καθώς αποκτάται νέα γνώση. Αυτό θα είναι το γονίδιο και τα πρωτεϊνικά «προφίλ» της νόσου, και τα οποία θα μεταφερθούν σε βιοτσίπ.

Η δοκιμή ενός ατόμου για συγκεκριμένους δείκτες ασθένειας με ένα τσιπ DNA και ένα τσιπ πρωτεΐνης έχει πολλά πλεονεκτήματα.

Ένα αρνητικό αποτέλεσμα θα φέρει χαρά σε ένα άτομο και μπορεί να τον σώσει από την εξέταση με τυπικές μεθόδους: διαδικασία υπερήχων, ακτινογραφία κ.λπ.

Ένα θετικό αποτέλεσμα θα δώσει στο άτομο την ευκαιρία, αλλά και χρόνο, να λάβει μέτρα για τη μείωση του κινδύνου της νόσου ή κατά την έναρξη της νόσου, να ξεκινήσει την κατάλληλη θεραπεία.

Η έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου έχει ιδιαίτερη σημασία. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, πρώτον, η αιτία του καρκίνου είναι ένα καρκινικό κύτταρο και προέρχεται από ένα κύτταρο του οργανισμού του ξενιστή και, δεύτερον, μέχρι πρόσφατα, δεν υπήρχαν γνωστές απόλυτες διαφορές μεταξύ ενός καρκινικού κυττάρου και ενός φυσιολογικού κύτταρο.

Μέχρι τώρα, πιστεύεται ότι κάθε τύπος καρκινικού κυττάρου χαρακτηρίζεται από τα γονίδια και τις πρωτεΐνες «του». Αλλά το γονιδίωμα σε κάθε τύπο κυττάρου είναι το ίδιο. Εάν δεχθούμε ότι ένα καρκινικό κύτταρο είναι «δικό του» από κάθε τύπο κυττάρου, τότε γιατί οι ιδιότητες ενός καρκινικού κυττάρου οποιουδήποτε τύπου είναι ίδιες;

Ένας κυτταρικός τύπος δημιουργείται από την καταστολή ορισμένων γονιδίων λόγω μεθυλίωσης και την έκφραση άλλων γονιδίων με απομεθυλίωση του προαγωγέα τους.

Τώρα έχει επίσης αποδειχθεί ότι ένα κύτταρο οποιουδήποτε τύπου γίνεται καρκινικό λόγω της αποκαταστάσεως των γονιδίων της εμβρυϊκής πρωτεΐνης σε αυτό. Δηλαδή, ο σχηματισμός ενός κυτταρικού τύπου και η εμφάνιση ενός καρκινικού κυττάρου από ένα φυσιολογικό κύτταρο είναι ανεξάρτητος φίλοςδιαδικασίες μεταξύ τους. Από αυτά τα δύο γεγονότα, μπορεί να υποτεθεί ότι θα πρέπει να υπάρχουν κοινά γονίδια-δείκτες και το προϊόν τους - πρωτεΐνες για κάθε τύπο καρκινικού βλαστοκυττάρου.

Τα κοινά γονίδια και τα προϊόντα τους - πρωτεΐνες μπορεί να είναι: ένα γονίδιο και το ένζυμο του - τελομεράση, ένα γονίδιο και πρωτεΐνη με την κωδική ονομασία "5T4", το γονίδιο oct-4 και η πρωτεΐνη Oct-4, το γονίδιο Nanog και η πρωτεΐνη, το γονίδιο mts 1 και την πρωτεΐνη Mts 1, γονίδιο και πρωτεΐνη οστεοποντίνης κ.λπ.

Εάν επιβεβαιωθεί, αυτό θα ήταν μια πραγματική σημαντική ανακάλυψη στην επίλυση πολλών, αν όχι όλων, προβλημάτων καρκίνου:

Έγκαιρη και ακριβής διάγνωση οποιουδήποτε τύπου καρκινικού βλαστικού κυττάρου με βάση ένα κοινό γονίδιο δείκτη και το προϊόν του, μια πρωτεΐνη δείκτη.

Καθολικά φάρμακα και θεραπείες, συμπεριλαμβανομένου ενός εμβολίου, κατά ενός καρκινικού βλαστοκυττάρου και των μεταστάσεων του.