Премия за ViroChip

Среди множества полученных им призов и наград доктор Джозеф Деризи, молекулярный биолог и биохимик из Медицинского института Говарда Хьюгса, профессор Калифорнийского университета в Сан-Франциско, больше всего дорожит премией Heinz Award. И не только потому, что это — одна из самых престижных наград в мире науки, но и потому, что ею отмечено достижение, внесшее важнейший вклад в сохранение здоровья всех людей, и не только людей, на Земле.

…Во­семь лет на­зад Джо­зеф и его кол­ле­га Дейв Янг в один из пе­ре­ры­вов меж­ду ла­бо­ра­тор­ны­ми опы­та­ми об­суж­да­ли, как бы­ли от­кры­ты ви­ру­сы и ка­ким об­ра­зом их об­на­ру­жи­ва­ют и рас­поз­на­ют со­вре­мен­ные ви­ру­со­ло­ги. В те вре­ме­на на оп­ре­де­ле­ние ви­да не­из­ве­ст­но­го воз­бу­ди­те­ля бо­лез­ни ви­рус­но­го ха­рак­те­ра ухо­ди­ло от 10 до 20 лет, тра­ти­лись ог­ром­ные сред­ст­ва, при­вле­ка­лись до­ро­го­сто­я­щие и слож­ные при­бо­ры, в том чис­ле уни­каль­ные эле­к­трон­ные ми­к­ро­ско­пы.

Джозеф Деризи держит стеклышко, на которое нанесен каждый известный науке вирус. Каждый генетический образец появляется на стекле в виде отдельной точки. Их распознают современные вирусологи.

Де­ри­зи был тог­да ас­пи­ран­том Стэн­форд­с­ко­го уни­вер­си­те­та и за­ни­мал­ся ми­к­ро­па­не­ля­ми с при­креп­лен­ны­ми к ним фраг­мен­та­ми ДНК (на­пом­ним, что это на­след­ст­вен­ные струк­ту­ры, име­ю­щи­е­ся в клет­ках прак­ти­че­с­ки всех жи­вых ор­га­низ­мов), ко­то­рые ча­с­то на­зы­ва­ют ДНК-чи­па­ми. Они поз­во­ля­ют про­из­во­дить раз­лич­ные би­о­ло­ги­че­с­кие те­с­ты и ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в ге­не­ти­че­с­ких ис­сле­до­ва­ни­ях, при об­на­ру­же­нии ра­ка и со­зда­нии но­вых ле­карств.

А ведь эти про­стые ус­т­рой­ст­ва мог­ли бы иден­ти­фи­ци­ро­вать ви­ру­сы, по­ду­ма­ли мо­ло­дые уче­ные. Они на­нес­ли на стек­лян­ную пла­с­тин­ку бо­лее 20000 не­боль­ших фраг­мен­тов ДНК каж­до­го из ког­да-ли­бо об­на­ру­жен­ных ви­ру­сов и на­зва­ли ее ViroChip. За­тем Джо­зеф, ко­то­рый был рав­но си­лен в ком­пью­тер­ных си­с­те­мах и в би­о­ло­гии, спро­ек­ти­ро­вал и по­ст­ро­ил ро­бот, из­го­тав­ли­ва­ю­щий эти ус­т­рой­ст­ва в нуж­ных ко­ли­че­ст­вах, и на­пи­сал про­грамм­ное обес­пе­че­ние для ав­то­ма­ти­за­ции про­цес­са рас­поз­на­ва­ния.

Вот как это про­ис­хо­дит. Пер­вым де­лом у па­ци­ен­та бе­рет­ся не­мно­го на­след­ст­вен­но­го ма­те­ри­а­ла, ко­то­рый по­ме­ча­ет­ся флу­о­рес­цент­ной кра­с­кой. По­том этот ма­те­ри­ал по­ме­ща­ет­ся на ви­рус­ный чип. По­сколь­ку в жи­вых ор­га­низ­мах ни­ти ДНК при­тя­ги­ва­ют­ся друг к дру­гу, об­ра­зуя двой­ную спи­раль, со­от­вет­ст­вие ка­кой-то ча­с­ти на­хо­дя­щей­ся на чи­пе ДНК с ана­ло­гич­ным уча­ст­ком ис­сле­ду­е­мо­го би­о­ло­ги­че­с­ко­го об­раз­ца вы­зо­вет его све­че­ние. Это по­ка­зы­ва­ет ис­сле­до­ва­те­лю, с ка­ким ви­ру­сом он име­ет де­ло. А бла­го­да­ря ком­пью­те­рам, де­лать это мож­но с ты­ся­ча­ми ви­ру­сов од­но­вре­мен­но.

Очень важ­но, что с по­мо­щью ViroChip мож­но на­хо­дить и сов­сем не­ из­ве­ст­ные на­уке ви­ру­сы. Эта воз­мож­ность ос­но­вы­ва­ет­ся на том, что ви­ру­сы спо­соб­ны раз­мно­жать­ся, об­ла­да­ют на­след­ст­вен­но­с­тью и из­мен­чи­во­с­тью, при­спо­соб­ля­е­мо­с­тью к ме­ня­ю­щим­ся ус­ло­ви­ям ок­ру­жа­ю­щей сре­ды и, на­ко­нец, под­вер­же­ны би­о­ло­ги­че­с­кой эво­лю­ции, обес­пе­чи­ва­е­мой ес­те­ст­вен­ным или ис­кус­ст­вен­ным от­бо­ром.

Ес­ли по­смо­т­реть на эво­лю­ци­он­ное дре­во ви­ру­сов, мож­но най­ти ча­с­ти их ге­но­ма, ко­то­рые не из­ме­ни­лись за все вре­мя их су­ще­ст­во­ва­ния. Та­ким об­ра­зом, мож­но рас­поз­нать не­из­ве­ст­ный ви­рус, иден­ти­фи­ци­руя этот ма­лень­кий не­из­мен­ный ку­со­чек ге­но­ма, ко­то­рый и пред­став­лен на чи­пе.

Имен­но это Джо­зеф Де­ри­зи с кол­ле­га­ми и сде­ла­ли в 2003-м го­ду с ати­пич­ной пнев­мо­ни­ей (Severe Аcute Respiratory Syndrome — SARS). Они толь­ко что со­зда­ли пол­ную вер­сию ViroChip, ког­да про­чи­та­ли в га­зе­тах об этом не­по­нят­ном (ати­пич­ном!) за­бо­ле­ва­нии.

Ис­сле­до­ва­те­ли об­ра­ти­лись в на­ци­о­наль­ный Центр по кон­тро­лю над за­бо­ле­ва­ни­я­ми (CDC) с прось­бой вы­слать им об­раз­цы ви­ру­са-воз­бу­ди­те­ля не­ду­га. По­сле по­лу­че­ния их тут же по­ме­с­ти­ли на чип. Не про­шло и су­ток, как груп­па объ­я­ви­ла об от­кры­тии но­во­го ко­ро­но­ви­ру­са.

“Мы под­твер­ди­ли свое от­кры­тие по­сле­ду­ю­щей рас­ши­ф­ров­кой ге­но­ма это­го ви­ру­са, — рас­ска­зы­ва­ет Де­ри­зи. — Ни­че­го по­доб­но­го в ис­то­рии би­о­ло­гии ра­нее не слу­ча­лось. Это не­воз­мож­но бы­ло бы сде­лать да­же пя­тью го­да­ми ра­нее. С это­го вре­ме­ни, я ду­маю, не мо­жет воз­ник­нуть ни­ка­кой но­вой ви­рус­ной эпи­де­мии, ко­то­рую мы не бу­дем
в со­сто­я­нии рас­поз­нать в те­че­ние не­сколь­ких дней”.

Ко­неч­но, это не оз­на­ча­ет, что сра­зу же бу­дет най­де­но и ле­че­ние. Но мож­но от­де­лить лю­дей-но­си­те­лей это­го ви­ру­са от тех, у ко­го он в кро­ви от­сут­ст­ву­ет. К то­му же, ес­ли име­ет­ся на­деж­ный ди­а­гно­с­ти­че­с­кий ме­тод, мож­но по­ме­шать даль­ней­ше­му рас­про­ст­ра­не­нию бо­лез­ни. Имен­но так бы­ла по­став­ле­на под кон­троль ати­пич­ная пнев­мо­ния.

Вско­ре по­сле это­го ус­пе­ха к груп­пе Де­ри­зи об­ра­ти­лись ве­те­ри­на­ры из Из­ра­и­ля и Фло­ри­ды с прось­бой по­мочь ра­зо­брать­ся с бо­лез­нью, на про­тя­же­нии 30 с лиш­ним лет без­жа­ло­ст­но уно­сив­шей жиз­ни по­пу­га­ев и дру­гих эк­зо­ти­че­с­ких птиц. Спе­ци­а­ли­с­ты по пти­чь­им не­ду­гам по­до­зре­ва­ли, что име­ют де­ло с не­из­ве­ст­ным ви­ру­сом. Как толь­ко в ин­сти­ту­те по­лу­чи­ли об­раз­цы тка­ни боль­ных ав­ст­ра­лий­ских по­пу­га­ев и по­пу­га­ев ара, ViroChip под­ска­зал, что в их кро­ви по­се­лил­ся так на­зы­ва­е­мый бор­но­ви­рус, за­ме­чен­ный у ло­ша­дей и до­маш­не­го ско­та, но ни­ког­да ра­нее не встре­чав­ший­ся у птиц.

Ока­за­лось, что этот опас­ный воз­бу­ди­тель вы­зы­ва­ет у 50 раз­но­вид­но­с­тей одо­маш­нен­ных и ди­ких по­пу­га­ев очень за­раз­ное за­бо­ле­ва­ние, со­про­вож­да­ю­ще­е­ся на­ру­ше­ни­ем де­я­тель­но­с­ти нерв­ной си­с­те­мы, не поз­во­ля­ю­щим пти­цам гло­тать и пе­ре­ва­ри­вать пи­щу. По­нят­но, что это при­во­ди­ло их к ис­то­ще­нию и бы­с­т­рой ги­бе­ли.

Как и с ати­пич­ной пнев­мо­ни­ей, по­лу­че­ние ди­а­гно­с­ти­че­с­ко­го ин­ст­ру­мен­та и в этом слу­чае поз­во­ля­ет бы­с­т­ро от­де­лять боль­ных птиц от здо­ро­вых. Да, за­ра­жен­ные уже об­ре­че­ны, но на­ко­нец-то ве­те­ри­на­ры мог­ли ос­та­но­вить эпи­де­мию и по­ме­шать ей рас­про­ст­ра­нять­ся даль­ше.

В на­сто­я­щее вре­мя груп­па Де­ри­зи ис­поль­зу­ет ми­к­ро­па­не­ли с при­креп­лен­ны­ми к ним фраг­мен­та­ми ДНК для изу­че­ния ма­ля­рии. Воз­бу­ди­те­лем этой ин­фек­ци­он­ной бо­лез­ни яв­ля­ет­ся не ви­рус, а пе­ре­но­си­мый ко­ма­ра­ми од­но­кле­точ­ный па­ра­зит. Тем не ме­нее, уче­ные по­ст­ро­и­ли чип и для не­го. Он пред­став­ля­ет ге­ном это­го ор­га­низ­ма, со­сто­я­щий из 6000 ге­нов. По­том ис­сле­до­ва­те­ли вы­ра­с­ти­ли боль­шое ко­ли­че­ст­во воз­бу­ди­те­ля в со­су­дах с че­ло­ве­че­с­кой кро­вью, по­сколь­ку все кли­ни­че­с­кие при­зна­ки ма­ля­рии воз­ни­ка­ют лишь по­сле про­ник­но­ве­ния па­ра­зи­та в клет­ки кро­ви че­ло­ве­ка. Ис­поль­зо­вав чип, би­о­ло­ги су­ме­ли по­нять, ка­кой ге­не­ти­че­с­кой про­грам­мой эти ми­к­ро­ор­га­низ­мы уп­рав­ля­ют­ся в мо­мент за­ра­же­ния, и вы­да­ли по­лу­чен­ные дан­ные спе­ци­а­ли­с­там для раз­ра­бот­ки вак­ци­ны и не­об­хо­ди­мо­го ле­кар­ст­ва.

Ин­те­рес­но, что ав­то­ры от­кры­тия не ста­ли его па­тен­то­вать, ре­шив сде­лать его все­об­щим до­сто­я­ни­ем. Они пре­крас­но по­ни­ма­ют, что бес­плат­ное ис­поль­зо­ва­ние их тех­но­ло­гии при­ве­дет к бо­лее бы­с­т­ро­му про­грес­су в борь­бе за здо­ро­вье че­ло­ве­ка. А имен­но это и яв­ля­ет­ся их ко­неч­ной це­лью.

Ну, а свою пре­мию в $250000 Джо­зеф Де­ри­зи пу­с­тил на спе­ци­аль­ные ис­сле­до­ва­тель­ские про­ек­ты по ин­фек­ци­он­ным бо­лез­ням, в том чис­ле по ма­ля­рии, и на оп­ла­ту уче­бы в кол­ле­д­жах двух сво­их до­чек. Мо­жет быть, он на­де­ет­ся, в бу­ду­щем они про­дол­жат его де­ло.

Юрий Ко­лес­ни­ков

Метки: атипичная пневмония, вирус, вирусология, ДНК, доктор