Биотестирование: персональные технологии

В первый день работы 11-го Красноярского экономического форума проходил региональный этап Russian Startup Tour —совместного проекта крупнейших российских институтов развития (фонда «Сколково», Федерального агентства по делам молодёжи, ОАО «РВК», фонда инфраструктурных и образовательных программ РОСНАНО). Цель тура — формирование в каждом городе стартап-сообществ из молодых талантливых предпринимателей и авторов инновационных проектов, инвесторов, представителей технопарков, ведущих региональных вузов и научных институтов. Инновационные проекты в Красноярске оценивали порядка 40 ведущих экспертов. Из более чем 110 поданных на конкурс проектов только 18 были отобраны для публичной презентации на форуме.

По результатам презентации 4 проекта получили приглашение принять участие в международной конференции Startup Village, которая пройдёт 2–3 июня 2014 года в иннограде Сколково. Все четыре стартапа были представлены студентами СФУ. В их числе проект «Портативные устройства для персональной медицины и экологии» команды Международной открытой лаборатории перспективных исследований и технологий (МОЛПИТ) кафедры биофизики ИФБиБТ СФУ. По замыслу авторов высокотехнологичные биосенсоры позволят сделать доступнее экспресс-диагностику состояния окружающей среды и ряд несложных медицинских тестов, что откроет новые возможности в персональной медицине, экологическом тестировании воды и продуктов питания. Перед экспертами проект представлял магистрант второго года обучения Кирилл ЛУКЬЯНЕНКО (на фото).

— Идеей создания нового прибора для биотестирования нас вдохновила заведующая кафедрой биофизики, профессор Валентина Александровна КРАТАСЮК, — рассказывает Кирилл. — Сотрудники и студенты кафедры уже несколько лет занимаются разработкой нового направления в биотестировании — ферментативными биолюминесцентными биотестами. Перед нами стояла задача — обеспечить техническую поддержку разрабатываемых биотестов для выведения их на рынок, создать недорогой отечественный портативный прибор для регистрации слабых потоков света, выделяемых в ходе реакций свечения. На сегодняшний день мы завершили работу над первым прототипом наиболее простой версии компактного биолюминометра и подали заявку на патент. Изготовление этого прибора позволило завершить работу над школьным биолюминесцентным лабораторным практикумом по биологии, в который помимо прибора входит учебник и набор реагентов «Энзимолюм» для биолюминесцентного анализа. Таким образом, есть реальная возможность для его коммерческой реализации. Использование практикума в школах Красноярского края позволит расширить тематики учебно-исследовательских работ школьников и познакомить их с современными биотехнологиями на уроках биологии.

В основе ферментативных экспресс-биотестов лежит уменьшение яркости свечения ферментов из светящихся бактерий (реагент «Энзимолюм»), которое мы регистрируем с помощью нашего прибора. По сравнению с классическими методами биотестирования на организмах (бактериях, водорослях, млекопитающих) метод даёт более быстрый результат и лучшую повторяемость. На кафедре биофизики студенты и школьники уже несколько лет проводят мини-исследования по оценке количества загрязняющих веществ в воде и в снегу, оценке ингибиторов ферментов в слюне при физических нагрузках. Школьники берут на анализ снег в различных районах города, определяют, где он наиболее загрязнён. Но до нашего прибора работы проводились на импортных биолюминометрах.

— Чем отличается ваш прибор от отечественных и зарубежных аналогов?

— Конкурентов много, так как средства измерения света сегодня актуальны, они лежат в основе многих биосенсорных систем.

Однако наш прибор на сегодняшний день — самый компактный и более чем в 10 раз дешевле зарубежных аналогов. В приборе используются самые современные полупроводниковые лавинные технологии регистрации света (кстати, тоже российская разработка), а питание обеспечивается через обычный USB-разъём.

— На Russian Startup Tour вы представляли ещё одно направление…

— От имени нашей группы я презентовал также концепцию дальнейшего развития портативной приборной линии. По сути это тот же портативный биолюминометр, но вместо традиционной кюветы предполагается использование линейки микрофлюидных чипов под разные тесты. Эти чипы позволяют автоматизировать многие химические лабораторные операции, такие как дозирование, смешивание и пр. Картина выглядит примерно так: пластиковый одноразовый чип под действием капиллярного эффекта затягивает пробу в свои каналы, где происходят процессы смешивания пробы с веществами, необходимыми для аналитической реакции. При этом затрачивается ничтожное количество реагентов. Буквально месяц назад совместно с коллегами из Института био­физики СО РАН по гранту РФФИ мы приступили к переносу на платформу методики иммуноферментного анализа для диагностики ишемической болезни сердца.

— Но диагностика ишемической болезни сердца настолько щепетильное дело, что, мне кажется, только врач может поставить диагноз. Как можно доверить такую ответственность прибору?

— Мы обеспечиваем врача объективным инструментом для постановки диагноза. К тому же речь идёт не о новом методе, а о новой технической реализации существующей методики. Несомненно, потребуется проведение соответствующих проверок и сертификация модифицированной таким образом методики, основанной на анализе известных биомаркеров ишемической болезни — специфических биомолекулах, выделяющихся в кровь при разрушении мышечной ткани сердца и свидетельствующих о наличии болезни. При помощи микрофлюидных технологий и нашего прибора мы адаптируем эту методику для автоматизации процесса.

Сейчас в мире многие промышленные гиганты, выпускающие медицинские приборы, стараются перевести свои технологии на микрофлюидную платформу, потому что она позволяет снизить расход реагентов, упростить процедуру и сократить время анализа.

В перспективе наш прибор может быть использован для экспресс-диагностики и других недугов. Представьте себе: вместо целой лаборатории для проведения анализа вам потребуется только один небольшой прибор, актуальное программное обеспечение и набор чипов к нему.

Портативный прибор может быть использован для предварительной диагностики заболеваний в удалённых селениях, в туристическом походе или экспедиции, инвалидами на дому, при неотложной медицинской помощи.

И ещё мы рассчитываем на новые поколения и новую моду в гаджетах. Сегодня у людей сенсорный голод, телефоны себя исчерпали, сейчас себя исчерпывают и планшеты. Пришла пора тесного взаимодействия потребителя с реальностью, оцифровки самых разнообразных данных об окружающей среде, о своём организме, своей наследственности. Например, на основе нашего прибора можно предложить датчик состояния организма человека, определяемого по слюне или поту. Станет возможным предсказывать возникновение стресса в результате спортивных и других перегрузок. В анализе этих данных кроме врача помогут современные программы с элементами искусственного интеллекта, и такие наработки уже есть у нашей команды.

— Каким образом ваша группа предлагает использовать прибор в экологических целях? Известно, что СКТБ «Наука» и Институт биофизики СО РАН создают микробиосенсоры для быстрого обнаружения отравляющих и вредных веществ, которые могут оказаться, например, в системе городского водоснабжения…

— Особенность нашего подхода состоит в создании миниатюрного устройства, которое может быть использован не только профессионалами в экологических службах, но и частными лицами, так как появляется возможность перевести вопрос биотестирования токсичности в разряд персональных технологий. В разработке портативных устройств с высокой чувствительностью наша команда является передовой.

— Кирилл, представьте, пожалуйста, вашу команду.

— Команда сформировалась на кафедре биофизики в виде молодёжной лаборатории (МОЛПИТ), а затем мы стали ещё и сотрудниками Лаборатории биолюминесцентных биотехнологий, созданной по мегапроекту с Нобелевским лауреатом по химии профессором Осамой ШИМОМУРОЙ. В настоящий момент нашу работу поддерживает ООО «НПП «Прикладные биосистемы» (учредитель — СФУ). Я занимаюсь разработкой трёхмерных моделей и их анализом, лабораторными испытаниями, продвижением проекта в фондах и на конкурсах.

В группу входят: Антон ЯКИМОВ, аспирант кафедры биофизики, специалист по микрофлюидике (разработка канализированных чипов, поддержка стратегического идейного фронта проекта и конструкторской работы); Владимир СОРОКИН, инженер, специалист по радиоэлектронике (разработка оригинальных схем для прибора); Иван ДЕНИСОВ, ассистент кафедры, ведущий инженер проекта (руководство разработкой и координацией группы, разработка программного обеспечения, создание и тестирование электронных схем); Пётр БЕЛОБРОВ, профессор кафедры биофизики, д.ф.-м.н., научный консультант проекта (фундаментальная подготовка кадров в проекте и анализ современных трендов); Альберт ОЮН, директор фирмы «Прикладные биосистемы» (бизнес-планирование, реализация прямых продаж, финансовая поддержка).

Наша команда является частью большой научной группы сотрудников и студентов, которые работают над развитием биолюминесцентных методик.

— Если говорить о финансировании проекта, можете озвучить цифру?

— Проект рассчитан на пять лет, и нам понадобится ориентировочно 500 тысяч долларов. Движемся планомерно и уверенно к нашей цели, максимально используя «бесплатные» деньги и знания на стадии НИР и НИОКР (АФГИР, ФЦП «Кадры», мегагранты, программа УМНИК, гранты РФФИ, программы развития в СФУ). После «Стартап-тура», где смогли познакомиться со всем комплексом возможностей, которыми располагает сегодня система поддержки новых разработок в России, пришла определённая уверенность в том, что мы можем рассчитывать на венчурные капиталы. Нам рассказали о частых ошибках стартапов, наработке «репутационного капитала», способах избежать банкротства, привлечь информационную поддержку и продвинуть свой проект перед возможными инвесторами.

Вера КИРИЧЕНКО
Средняя оценка: 3.3 (проголосовало: 4)