Технология CANARY: принципы работы биосенсора, использование для обнаружения возбудителей инфекционных заболеваний

  • А. С. Горшков
  • Д. В. Печенкин
  • А. В. Кузнецовский
Ключевые слова: аэрозоль, B-лимфобласт, В-лимфоцит, безреагентный анализ, биосенсор, IgM-подобные В-клеточные рецепторы, индикация патогенных биологических агентов, технология CANARY, экворин

Аннотация

Биосенсоры многократного использования, предназначенные для детекции биохимических аналитов, широко внедрены в клинико-лабораторную практику, однако биосенсоры для выявления патогенных микроорганизмов еще находятся в стадии разработки или внедрения. Одним из таких устройств является биосенсор CANARY (англ. Cellular Analysis and Notification of Antigen Risks and Yields – клеточный анализ и определение рисков и наличия антигена), используемый, в том числе, военным ведомством США для индикации патогенных биологических агентов. Цель работы – рассмотреть принципы работы и молекулярно-биологические основы биосенсора CANARY, проанализировать возможные направления работ и перспективы создания отечественных биосенсоров на основе эукариотических клеток. Принципиальная схема CANARY состоит в том, что его рецепторным компонентом является модифицированный с помощью технологии генно-инженерии В-лимфоцит, несущий на поверхности цитоплазматической мембраны специфические IgM-подобные В-клеточные рецепторы. Эти клетки способны специфически распознавать целевой антиген и через белок экворин генерировать фотосигнал. В настоящее время на основе биосенсора CANARY созданы сенсоры для обнаружения возбудителей чумы (100–1000 КОЕ/мл), туляремии (100 КОЕ/мл), сибирской язвы (100–500 спор/мл), натуральной оспы (<500 КОЕ/мл), некоторых токсинов (рицина – 3 нг/мл, ботулинического токсина – 16 пг/мл). Учитывая высокие показатели чувствительности и специфичность метода, относительную простоту и высокую скорость анализа одной пробы, возможность анализа проб аэрозолей, данную технологию следует рассматривать как перспективную основу для создания отечественных биологических сенсоров, предназначенных для обнаружения опасных биологических агентов в биологических образцах, воде, пищевых продуктах, на объектах окружающей среды и в аэрозолях. Особую актуальность сенсорам на основе технологии CANARY придает ухудшение глобальной эпидемической обстановки, вызванное распространением различных штаммов SARS-CoV-2. Для создания отечественного аналога такого биосенсора потребуется тесная кооперация с научными учреждениями, специализирующимися в области молекулярной генетики, и производителями лабораторного оборудования. В статье также показана логика появления и развития технологии CANARY.

Опубликован
2020-12-21
Раздел
Биологическая безопасность и защита от биологических угроз