Аллергочип - инновационный подход к диагностике аллергии

Журнал "Санкт-Петербургский университет" №16(3841), декабрь, 5, 2011 

сайт журнала:  http://journal.spbu.ru/

Что это за разработка, способна ли эта инновация принципиально изменить подход к  выявлению и лечению аллергии и почему сегодня ученые все чаще обращаются к теме аллергодиагностики, - об этом мы беседуем с автором  концепции и разработчиком аллергочипа Александром Павловым.

- Александр, расскажите, когда началась разработка аллергочипа и почему в центре внимания вашего научного коллектива оказалась именно диагностика аллергии?

- Эта идея родилась в начале 2010 года потому, что ранее нами уже была освоена технология микрочипирования, и одними из первых в России применена для разработки диагностических наборов. Помимо этого, наша Компания имела и имеет хороший задел в области классической аллергодиагностики.

- Получается, вы первые в этой области?

- До нас технологию микрочипирования в России применяли лишь в единичных лабораториях для исследовательских проектов, а также была одна не совсем успешная попытка введения ее в клиническую практику.  В нашей же лаборатории на основе этой платформы была разработана диагностическая тест-система «МВ25-ЧИП» для выявления мутаций в гене CFTR. Эта тест – система  предназначена для определения 25 мажорных мутаций, вызывающих развитие тяжелых форм самого частого наследственного заболевания человека - муковисцидоза. Встал вопрос о том, как можно применить эту интересную и многообещающую платформу для диагностики  других патологий. Отличительной особенностью этой технологии является то, что она позволяет проводить параллельные измерения образца сразу по многим параметрам. Применение такого подхода, к примеру, в случае с тяжелым наследственным заболеванием муковисцидозом – оправданно, т.к.  увеличение количества исследуемых мутаций до 25, характерных для российской популяции, позволяет выявлять до 92% всех случаев муковисцидоза. Если не брать в расчет молекулярно-генетические исследования, а обратиться к проблемам рутинной лабораторной диагностики, например, диагностике инфекций, онкологических заболеваний, гормональной, аллергодиагностике, то, безусловно, особый интерес здесь представляет последняя. Во-первых, спектр маркеров, по которым проводится специфическая  аллергодиагностика, чрезвычайно широк, и, во-вторых, in vitro (вне живого организма) аллергодиагностика оперирует полуколичественными значениями, что, безусловно, важно, потому что микрочип, к сожалению, не позволяет проводить точную количественную оценку признака. В настоящее время известно несколько сотен специфических аллергенов, способных вызывать у человека реакции гиперчувствительности. Соответственно, чем больше мы будем включать в тест-систему маркеров, в случае с аллергочипом -  специфических аллергенов, тем более точный получим  результат, поймем, на что именно у человека аллергия.

- Для того чтобы минимизировать расходы пациентов, количество использованных реагентов и временные затраты лаборантов, врачи стараются оптимизировать методологию постановки диагноза. Поэтому первым проводится тест на общий иммуноглобулин класса Е (общий IgE). Этот анализ позволяет в целом определить уровень иммуноглобулинов класса Е в сыворотке крови. Если уровень общего IgE повышенный, это говорит о высокой вероятности аллергии и тогда есть смысл начать поиск, на что конкретно у человека вырабатывается специфический ответ. Врачи нередко применяют следующий подход: объединяют аллергены в группы, например, деревья раннего цветения, деревья позднего цветения, травы раннего цветения, травы позднего цветения и так далее. Такие группы, зачастую, включают 5-10 отдельных аллергенов. После того, как круг более ли менее очерчен, врач либо на этом останавливается и сообщает пациенту, что вероятнее всего у него аллергия, скажем, на деревья раннего цветения. Либо, если картина не вполне ясна и требуется дополнительное изучение, назначает пациенту конкретный тест или тесты: на тополь, орешник и т. д.

А в идеальном случае, помимо тестов на конкретные деревья,  врач назначает еще и несколько тестов на пищевую аллергию. Ведь давно известно, что бывают случаи, когда человек, к примеру, думает, что у него аллергия на березу, а оказывается, что у него аллергия на яблоко. Потому что эти аллергены очень похожи. И таких нюансов  множество, поэтому грамотные аллергологи - достаточно большая редкость.

- Какова стоимость одного такого теста?

- Она достаточно высока, по той простой причине, что получить аллерген в стандартизированном очищенном виде довольно трудно. К тому же, скажем, лещина, которая растет у нас и лещина, которая произрастает в южной Европе, сильно отличаются друг от друга, следовательно, и реакция организма на них может быть разной. Поэтому  аллергены должны быть привязаны к локальным географическим условиям.

В идеале, для того чтобы получить более ли менее полную картину, например, по спектру пыльцевых, пищевых и бытовых аллергенов необходимо поставить порядка 50 отдельных тестов. Каждый тест стоит около 300 руб. В результате исследование обойдется пациенту примерно в 15 тыс. руб. И никакой гарантии, что попали в точку - нет. Это первый нюанс. Второй нюанс: каждый из аллергенов – банан, яблоко, береза и т.д.- это целый набор индивидуальных компонентов. Это 5-6 отдельных белков, каждый из которых сам по себе может вызывать реакцию. Причем, у разных людей спектр чувствительности в пределах одного аллергена может различаться.

- Ну и что? Если я знаю, что у меня аллергия на яблоки, я просто не стану их есть. И, в таком случае, какая мне разница, из каких белков состоит этот аллерген?

- И, тем не менее, важно определить, какой именно из белков яблока влияет вот таким специфическим образом на пациента. Потому что у ряда аллергенов может проявляться кросс-реактивность, то есть, если у вас есть реакция на березу, то возможна и аллергическая реакция на яблоко, грушу и даже фундук. Потому что в состав пыльцы березы входит белок, который очень похож на белок из яблока. Эти два белка имеют чрезвычайно сходную структуру, а потому и иммунная система отвечает на них сходным образом. Поэтому-то аллергия такое многофакторное заболевание: если у вас развился аллергический ответ на один из таких белков, то тут же может появиться ответ сразу на несколько других аллергенов.

Более того, если аллерген определен не верно, нельзя назначать аллергоспецифическую терапию, когда пациенту проводят терапевтический курс инъекций аллергена,  чтобы выработать невосприимчивость к нему. Эта процедура очень длительная, занимает, зачастую, несколько лет и стоимость ее - десятки тысяч рублей. А в случае, если  диагноз поставлен неправильно - неправильно определен тип аллергии, неверно определен основной аллерген -  можно вызвать совершенно противоположную реакцию. То есть у пациента появляется аллергическая реакция на то, на что ее прежде никогда не было.

Так что, одна из причин, почему мы начали разрабатывать нашу тест-систему, аллергочип – это попытка минимизировать риск неправильной постановки диагноза и дать сразу, на первом этапе диагностики, полную картину возможной чувствительности пациента к широкому спектру аллергенов.

- Я правильно понимаю, что во избежание вышеназванных ошибок, пациента необходимо проверять не столько на аллергены, сколько на те компоненты, белки, из которых они состоят?

-  Да, очень важно определять не просто наборы аллергенов, а аллергенные компоненты, входящие в состав этих аллергенов. Поэтому задача определения чувствительности, скажем, к 50 аллергенам вырастает в задачу определения чувствительности к 150 аллергенным компонентам. А поставить 150 анализов на одного пациента - задача более чем не тривиальная и по трудозатратам и по стоимости. Поэтому и возникла идея использовать высокопроизводительную платформу микрочипа для диагностики аллергии. Это позволит существенно сократить сроки анализа, снизить трудоемкость исследования и уменьшить его стоимость. Микрочип позволяет разместить на своей поверхности сразу несколько сотен, до тысячи, отдельных компонентов и провести реакцию в одной капле  крови. Так что, и это тоже немаловажно, аллергочип позволит делать  полномасштабный скрининг аллергии у детей. Ведь у детей можно взять на анализ очень ограниченный объем крови, что делает невозможной проверку на большое количество аллергенов. Для работы же с аллергочипом требуется количество крови как на один стандартный анализ. Соответственно, это очень упрощает и неонатальный скрининг (скрининг новорожденных). А известно, что идентификация потенциального аллергена в раннем возрасте может существенно облегчить дальнейшую аллергическую судьбу  человека во взрослом состоянии. 

- Принято считать, что медицина довольно консервативна. Поэтому возникает вопрос: насколько просто или, скорее, сложно внедрять в медицинскую практику такие инновационные технологии? Ведь, по-видимому, потребуется специальное оборудование, возникнет необходимость в обучении лаборантов, осуществляющих исследования?

- Что касается оборудования, то здесь следует сказать, что существуют западные аналоги таких тестов, их разрабатывает одна из очень крупных шведских компаний, при этом шведская тест-система в этом году была зарегистрирована и у нас в России. Для того чтобы проводить анализ с использованием их платформы необходимо специализированное дорогостоящее оборудование, лазерный сканер, который многим лабораториям и кабинетам аллергологов, действительно, просто не по карману. Оснащение подобным оборудованием могут позволить себе лишь очень крупные медицинские центры. Но проблема аллергии крайне широка, зачастую, ей не уделяется должное внимание, а если бы подобный анализ был максимально доступен, я уверен,  это бы позволило облегчить жизнь очень многих аллергиков. Поэтому одной из наших задач при инициации проекта был отказ от дорогостоящей системы считывания и применение более упрощенной схемы. Что нам, в принципе, и удалось реализовать. Это является немаловажным отличием   нашего чипа от аналога.

Что же касается обучения лаборантов, то здесь задача лаборанта чрезвычайно проста, поскольку этот анализ проводится быстрее и проще, чем стандартный иммуноферментный анализ: лаборант берет кровь человека, разводит его в буфере, наносит на поверхность  стекла (аллергочипа), выдерживает необходимое время, смывает, наносит проявляющий  компонент и анализирует чип. Лаборант видит, что некоторые точки окрасились, а остальные - бесцветные. Там, где произошло окрашивание - реакция есть, а, следовательно, именно эти аллергены вызывают у пациента аллергическую реакцию.

По поводу консервативности медицины: это, безусловно, так. Поэтому внедрение новых методов - очень трудоемкий процесс. Но я надеюсь, как только аллергочип покажет свою эффективность, процесс распространения этой новой технологии пойдет достаточно быстро. 

- Ваша тест-система  еще чем-то отличается от импортной?

- Да. У нас будет применена иная схема детекции, что позволит повысить специфичность анализа. Нами был применен очень интересный подход, о котором я пока не буду рассказывать, позволяющий существенно повысить точность результата.

- Когда работа над этим проектом будет закончена?

- Данная тест-система была выполнена на аллергенных экстрактах уже в начале 2011  года. Была подготовлена и опубликована научная статья, посвященная этой разработке. Сама технология нанесения аллергенов на поверхность микрочипа достаточно сложная и требует очень чистых препаратов, то есть самих аллергенов. Поэтому сегодня продолжается работа по замене  экстрактов на отдельные аллергенные компоненты. Для этого нам необходимо получить эти аллергенные компоненты в достаточном количестве. При этом важно, чтобы они сохраняли свои аллергенные свойства. Полагаю, что сама платформа и ограниченное количество аллергенов будут доступны уже к лету следующего года. А далее уже будет происходить процесс увеличения количества доступных для анализа аллергенов, то есть по мере того как мы будем получать все новые и новые компоненты, мы будем их анонсировать и включать в нашу тест-систему.

- Это нанотехнология?

- Нанотехнологией здесь является метод активации стекла для печати аллергенов. Сами же капельки имеют размер порядка 250 микрометров. Они очень маленькие, но не нано.

Анна Соснора

статья также опубликована:

http://www.rusnanonet.ru/articles/67945/

http://topvesti.kiev.ua/index.php?dn=article&to=art&id=31

http://www.medlinks.ru/article.php?sid=47956