Як апарати ПЛР, які використовують в агровиробництві, допоможуть виявляти коронавірус?

31 марта, 2020

Саме тоді, коли медики виявилися на передовій у війні з коронавірусом, мало хто міг собі уявити, що їм на допомогу прийде агроном. Генеральний директор сільськогосподарського підприємства «Нібулон» Олексій Вадатурський запропонував за допомогою ампліфікатора CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System виявляти коронавірус методом полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР). За словами Вадатурського, за допомогою цього приладу можна аналізувати одночасно 40-48 проб біоматеріалів на наявність вірусу SARS-CoV-2. Таким чином, за добу можна робити до 400 зразків, а ціна одного такого «задоволення» 25 євро. Це дійсно обнадійлива новина не тільки для Миколаївської області, але й для всієї країни, бо такі апарати можуть бути в наявності й в інших регіонах. То спробуємо розібратися, що таке ПЛР з точки зору агрономії?

Почнемо з того, що про віруси людство знало дуже давно. Ще на зображенні єгипетського фараона Амінофіса І можна побачити, що його обличчя уражене віспою. Смертельна хвороба состерігалась протягом багатьох віків, а во всьому винен вірус. На щастя у минулому сторіччі ВОЗ офіційно оголосила про повну ліквідацію віспи на планеті. А ось вперше існування вірусу вдалося довести саме завдяки рослинам тютюну у 1892 році Д.І.Івановському. Вивчаючи хвороби тютюнових рослин ним були виявлені два різні збудники цих хвороб. Вченому вдалося з’ясувати, що одна хвороба викликається бактеріями, а ось інша – невідомим агентом. Згодом цей агент був виділений та описаний як вірус тютюнової мозаїки. Назва ж «Вірус» була запропонована вже голландським мікробіологом Мартіном Берінгом у 1898 році. По сей день спори про те, що віруси є живими істотами або мертвими речовинами, тривають. Як бачите, саме завдяки рослинам вдалося визначити дуже небезпечного ворога людства.

Вірус атакує живу клітину

Віруси є мікроскопічними патогенами, основна задача яких – самовідтворення. А для цього потрібна клітина живого організму. Яким чином відбувається зараження людини вірусом достатньо просто пояснив Девід Болінськи – досвідчений і відзначений нагородами медичний ілюстратор і аніматор, чия новаторська кар’єра в області цифрової анімації нараховує 34 роки. Обіймаючи посаду старшого медичного ілюстратора в Єльської школі медицини, Девід заснував Advanced Imaging, Inc. (1984), першу у світі цифрову медичну анімаційну компанію. «Уявіть собі, що поряд з вами пчихнула людина. В краплинах її слини вміщується багато частинок вірусу. Ці частинки неодмінно попадуть до іншої людини, яка є поруч. Припустимо, що вірус осів на клітинах горла. Поверхня вірусу покрита білковими утвореннями, деякі вірусологи їх називають «ключами». Клітина своєю чергою також має утворення, до яких можуть підійти «ключі» вірусу. Якщо ключі підходять, клітина запрошує вірус у гості, тобто вірус потрапляє всередину клітини. Після цього капсула вірусу розривається й з’являється формула того, як утворити ще більше вірусів у ядрі клітини. Фактично, ваша здорова клітина перетворюється на завод із виробництва нових вірусів. Готовий продукт цього заводу знову виходить через клітину зовні вже з готовими «ключами» та заражає все нові й нові клітини». (https://www.youtube.com/watch?v=Rpj0emEGShQ )

Зараз майже всім відомо, що SARS-CoV-2 являє собою одноланцюговий РНК-вірус. Ланцюг РНК має оболонку з білків та ліпідів, а зовні забезпечений своєрідними шипами, що утворюють подобу корони. Ця корона є саме тими «ключами», за допомогою яких вірус обманює клітину, яка помилково приймає його за необхідні для її метаболізму молекули (метаболізм клітини включає безліч хімічних реакцій, що відбуваються в органелах, що необхідні для підтримки життя клітини). Тому вірус без перешкод потрапляє всередину клітини та починає, мов на ксероксі, створювати собі подібних. Вчені стверджують, що таким же чином коронавірус обманює й імунітет. Імунітет людини розцінює його не як інфекцію, а як молекулу, необхідну для обміну білка і тому не знищує миттєво. За останніми даними корона з білків у вірусу руйнується від дії кисню, а від дії сонячних променів гине за 15 хвилин. Вбивчими для вірусу також є розчинники жирів, висока температура та етанол, що вбиває вірус за 30 секунд. За останніми дослідженнями вірус знищують й фітонциди – утворені рослинами летючі біологічно активні речовини.

Що ж таке ПЛР? Основні принципи ПЛР відкрив в 1983 році американський хімік Кері Б.Мюлліс, за що був відзначений Нобелівською премією. Полімеразна ланцюгова реакція є прямим методом швидкої діагностики інфекційних хвороб. Такий метод дозволяє виявити в аналізованій речовині специфічні для збудника інфекції ділянки його геному. Метод спрямований на виявлення нуклеїнових кислот вірусів і бактерій в різних типах біологічного матеріалу, характеризується високою чутливістю і специфічністю, дозволяє проводити стандартизацію процедури дослідження, контролювати процес обробки матеріалу на всіх етапах. Висока аналітична чутливість ПЛР забезпечується шляхом ампліфікації – багаторазового збільшення кількості фрагмента нуклеїнової кислоти збудника. Тобто, простими словами, полімеразна ланцюгова реакція дозволяє багаторазово збільшити обсяг мікробного середовища і визначити збудника.

За допомогою ампліфікатора у рослинництві можна оцінити генетичну різноманітність видів і сортів рослин. При ампліфікації праймерами виявляється також деяке споріднення між сортами, а також молекулярно-генетична ідентифікації та паспортизації сортів. У сучасній фітопатології (наука о хворобах рослин) ПЛР застосовують для діагностики патогенів рослин, моніторингу хвороб рослин, виявленні збудників хвороб в органах вегетуючих рослин, насінні, фруктах і інших продуктів рослинництва, що зберігаються. ПЛР була застосована для виявлення вірусів багатьох економічно важливих сільськогосподарських культур та інших культивованих рослин. Метод ПЛР застосовується також для виявлення фітопатогенних нематод, зокрема з метою контролю золотистої і блідої картопляних нематод, які є небезпечними карантинними об’єктами. Застосовують ПЛР-діагностику для виявлення бактеріальних та вірусних інфекцій й у ветеринарії.

Дійсно, в силу багатьох факторів, робота з РНК-вірусами складніша ніж з ДНК-вірусами, бо РНК – це достатньо нестабільна молекула, але цю проблему можна вирішити за допомогою сучасних реагентів.

Японці говорять: «Одна маленька радість здатна прогнати тисячу печалей». Для Півдня України створення лабораторії з можливістю швидко та у великій кількості зробити такий необхідний аналіз у наш час, стало не тільки радістю, а й надією на те, що все буде добре, що наші медики зможуть швидко та точно виявити вірус, що людина отримає вчасне лікування, а головне – одужає. Тому не важливо яка у тебе професія, важливо те, що у важкий час ти не залишився осторонь, а все зробив для того, щоб допомогти. Ось це і є справжня перемога у війні з небезпечним ворогом.

Нагадаємо, завдяки приладам компанії «Нібулон» запрацювала лабораторія з виявлення коронавірусу.

Текст: Євгенія Ткачова

Новости по теме

|