Новосибирские учёные создают чипы для диагностики рака и аллергии по одной капле крови

В новосибирском Академгородке, на базе Института медицины и медицинских технологий НГУ, создают технологии, которые могут сделать диагностику онкологических и аллергических заболеваний такой же простой, как измерение температуры. Учёные лаборатории микрофлюидных технологий разрабатывают компактные лабораторные чипы, способные по одной капле крови за 15–20 минут выявить ключевые биомаркеры рака предстательной железы и яичников, а также определить предрасположенность к распространённым аллергенам.

Разработкой микрофлюидных устройств для определения биомаркеров в крови человека для скрининга онкологических заболеваний и оценки риска развития аллергических заболеваний занимаются научные сотрудники лаборатории микрофлюидных технологий Института медицины и медицинских технологий Новосибирского государственного университета (ИММТ НГУ), которая в дальнейшем будет располагаться на площадях нового кампуса НГУ.

Микрофлюидное устройство (микрофлюидный чип) — это компактный лабораторный прибор, который управляет микроскопическими объемами жидкостей (от нескольких микро- до пиколикров), протекающими по системе тонких каналов размером в десятки или сотни микрометров. Сами чипы изготавливают из полимерных материалов, стекла, кремния, керамики или металлов. Устройство представляет собой сеть микроканалов, вырезанных, вытравленных или отлитых в материале подложки (стеклянной, кремниевой или полимерной).

В настоящий момент научные сотрудники лаборатории заняты тремя ключевыми разработками. Они создают микрофлюидную платформу для количественного анализа простат-специфического антигена (ПСА), онкомаркеров (CA-125 и HE4) рака яичников и для полуколичественного определения иммуноглобулинов класса Е специфических к бытовым аллергенам. Уже созданы первые прототипы аналитических чипов для количественной детекции ПСА с целью скрининга рака предстательной железы. На данный момент в лаборатории проводится отработка методов для комбинированного анализа онкомаркеров для верификации гинекологических новообразований на ранних стадиях.

В процессе разработки также находится и экспресс-чип для аллергодиагностики, который станет важным элементом портативной системы для оценки риска развития аллергического заболевания. Всего за 15–20 минут по одной капле крови тест выявляет аллергию на кошек, собак или клещей домашней пыли. Своевременное обнаружение триггеров позволяет пациенту сразу исключить контакт с аллергеном, скорректировать быт и вовремя начать направленную терапию.

Устройство работает следующим образом: капля крови пациента попадает в зону введения образца, где отделяется плазма, которая движется по микроканалу в зону конъюгации. Если целевой белок присутствует в крови, происходит его связывание с меченным антителом и далее потоком по микроканалу он движется до зоны детекции, которая начинает светиться, что позволяет быстро считать сигнал и получить результат. Сейчас учёные оптимизируют реагентную базу и методику иммобилизации антител и антигенов на полимере, чтобы добиться высокой чувствительности. Сначала фокус на точном определении одного биомаркера на чипе; следующим шагом станет переход к мультиплексной платформе, позволяющей параллельно анализировать несколько биомаркеров. Также они получают меченные антитела, с помощью которых можно качественно или количественно определять искомые биомолекулы в крови. Также рассматривается возможность полной автоматизации от считывания сигнала с помощью смартфона или специального ридера до появления результатов на компьютере или в специальном приложении, что сделает использование устройства более удобным и эффективным.

Параллельно ведется работа по оптимизации технологии создания прототипов микрофлюидных устройств из термопластичных полимеров с помощью метода лазерной абляции.