Разработанная в Институте химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН технология сканирующей проточной цитометрии позволяет определять характеристики эритроцитов и тромбоцитов в крови, количественно оценивать загрязненность воздуха и водоемов, измерять качество молока и имеет множество других практических применений.

"Наша технология - это усовершенствованная версия проточной цитометрии. В ее основе лежит измерение светорассеяния от одиночной частицы в любых дисперсных средах, что позволяет определять множество характеристик исследуемых частиц, в том числе и самые уникальные - динамические, которые трудно или даже невозможно измерить другими способами", - рассказывает инженер лаборатории цитометрии и биокинетики ИХКГ СО РАН Елизавета Мирошниченко.

Поскольку большое количество промышленных и живых жидкостей содержат отдельные частицы (именно такие системы называются дисперсными), принцип работы технологии настолько универсален, что обладает широкой областью применения - от медицинской диагностики до контроля качества молока и анализа загрязненности экологических сред.

Практически все системы, которые нас окружают - дисперсные, гомогенных сред очень мало. Например, вода Обского водохранилища - это тоже дисперсная система, а вот вода Байкала - пока еще гомогенная.

Рассмотрим работу технологии на примере анализа бактерий: берется проба, содержащая бактерии одного или нескольких видов, разбавляется физиологическим раствором (чтобы их концентрация не была слишком высокой), а затем запускается в прибор. Он иглой всасывает пробу, и с помощью гидрофокусировки формирует струю из последовательно пролетающих отдельных бактерий - это и есть одиночные частицы дисперсной системы. Лазер освещает каждую из них, и мы получаем от всех пролетевших частиц сигналы светорассеяния - зависимость интенсивности рассеяния от времени. Затем этот сигнал обрабатывается с помощью сложных формул, математических моделей - и таким образом исследователи восстанавливают размер, форму и другие характеристики частицы. Это как по отпечаткам следов определить высоту, вес, пол, например, медведя.

Технология проточной цитометрии разработана доктором физико-математических наук Валерием Павловичем Мальцевым, ныне заведующим лабораторией цитометрии и биокинетики, и его коллегами около 20 лет назад. За это время было построено пять все более усовершенствованных приборов, в которых удалось повысить точность и качество измерения. На существующем анализаторе проводятся исследования и студенты выполняют лабораторные работы. В последние годы ученые сосредоточились на проработке практических направлений применения технологии.
Валерий Мальцев
"У нас есть два кластера, которые мы развиваем. Один из них - тот, в который мы вкладываемся сами и для реализации которого готовы искать партнеров, а второй - тот, на который нам пока просто не хватает "валентности" (заниматься одновременно всем и сразу не получается)", - рассказывает Валерий Мальцев.

К первому кластеру относятся совместные работы с Сибирским федеральным биомедицинским исследовательским центром имени академика Е.Н. Мешалкина, посвященные измерению эритроцитов, тромбоцитов и микрочастиц крови, а также создание современного варианта нефелометра - прибора, осуществляющего иммунохимический анализ антител в сыворотке крови.

«Сейчас идёт стадия, когда мы свои методические наработки проверяем на донорах из клиники. Мы уже научились правильно измерять эритроциты. Причём, если самый лучший из существующих сегодня анализаторов оценивает всего 7 параметров эритроцитов, то наш — 37. Результаты этой работы недавно опубликованы в ведущем журнале по проточной цитометрии Cytometry A. Можно не спрашивать, для чего все эти параметры нужны, потому что никто этого пока не знает, ведь раньше их никто не измерял. Следующий этап работы: нам необходимо вместе с клиникой Мешалкина начинать набирать статистику о связи заболеваний с этими параметрами, чтобы в будущем оценивать риск возникновения патологии при отклонении связанного с ней параметра от нормы», — говорит Валерий Мальцев. 
 
Несколько ранее вышла статья и по тромбоцитам. Исследователи ИХКГ СО РАН впервые в мире научились количественно определять тромбоциты в трёх состояниях: неактивированном, частично и полностью активированном (тогда как существующие на сегодняшний день цитометры измеряют всего лишь их концентрацию и объём). Здесь тоже необходимо набирать статистику по заболеваниям — это будет следующим этапом работы с СФБМИЦ им. ак. Е.Н. Мешалкина.
 
Третье направление сотрудничества с клиникой касается измерения характеристик хиломикронов (остатков пищи в крови). У здорового человека надолго они не задерживаются: вы вечером поели, и если все нормально, то утром хиломикронов в крови уже нет, а у людей, которые страдают определёнными заболеваниями, в частности — атеросклерозом, они присутствуют. В лаборатории уже научились измерять их количество, размеры и плотность. «Это все статические характеристики. Необходимо научиться измерять скорость вывода хиломикронов из крови, что очень важно. Если организм не выводит их в течении восьми часов, значит произошло нарушение работы печени или чего-то ещё (к таким последствиям могут приводит разные факторы), — объясняет исследователь. — Это интересная работа, которую мы собираемся осуществлять в любом случае, вне зависимости от наличия финансирования, потому что это реальная помощь пациентам клиники Мешалкина».  
 
Пока проточный цитометр ИХКГ СО РАН есть только в институте, и кровь для анализов приходится привозить сюда. Для того чтобы подобный прибор заработал в СФБМИЦ им. ак. Е.Н.Мешалкина (перевозка проб искажает результаты измерения характеристик клеток), необходимо дополнительное финансирование

Цитометры производят ограниченное число стран - здесь требуются современные технологические решения в электронике, гидродинамике, оптике, лазерной физике. В нашей стране созданием таких приборов занимается только лаборатория цитометрии и биокинетики ИХКГ СО РАН. "Мы сами производим цитометры: разрабатываем нужную конфигурацию с нуля, изготавливаем, собираем и запускаем. Сервисное обслуживание и обновление? Не вопрос. Это же наша технология от первого винтика до самой длинной строки в программном обеспечении. Надо сказать, что название "проточный цитометр" в большинстве случаев неверное. Весь мир производит не проточные цитометры, а проточные цитосчетчики, которые просто подсчитывают определенные типы клеток. А наш анализатор именно измеряет их. Так что, по сути, сегодня в мире существует всего лишь один проточный цитометр - наш", - отмечает Валерий Мальцев.

Четвертое из развиваемых собственными силами направлений связано с разработкой самого современного варианта нефелометра - прибора для измерения оптики рассеивающих сред. Этот аппарат в сравнении с основной технологией достаточно прост, но зато он может быть использован для выявления заболеваний у населения в малонаселенных пунктах, где нет разветвленной базы медицинского анализа. При проведении иммунохимического анализа сыворотки крови аппарат выявляет наличие антител к определенным заболеваниям (гриппу, гепатиту и многим другим).

На сегодняшний день в лаборатории существует четыре проработанных проекта, по которым промышленники уже сейчас могут выпускать приборы. Это оригинальный гематологический анализатор распределенного типа, анализатор риска преждевременных родов для роддомов и перинатальных центров, высокочувствительный иммунохимический анализатор сывороток крови и анализатор эритроцитов "Эриана" для спортивной медицины.

"Остальные проекты находятся в стадии НИОКР, где нам нужен партнер, которому этот анализ интересен. Например, до сих пор нет никакого экспресс-анализа устойчивости палочки Коха к антибиотикам. Мы можем такой анализ разработать на базе технологии сканирующей проточной цитометрии, но почему-то Новосибирскому научно-исследовательскому институту туберкулеза Минздрава России такой проект неинтересен", - говорит Валерий Мальцев.

К проектам, требующих участия партнера-пользователя, относятся и анализатор жирности молока (с определением количества жиров растительного происхождения), исследование дисперсного состава водоемов и аэрозолей в воздухе и промышленных выбросах, анализаторы качества нефтепродуктов и дисперсности гуматов при производстве удобрений. Исследователи гарантируют, что качество анализа этих дисперсных систем будет превышать мировой уровень.

Диана Хомякова

Похожие новости

  • 17/10/2016

    Новосибирские учёные исследуют искусственные наночастицы

    ​Группа специалистов из лаборатории радиоуглеродных методов анализа Новосибирского государственного университета и ряда институтов СО РАН провела исследование с помощью ускорительной масс-спектрометрии, результаты которого убедительно показали — искусственные наночастицы, которых в окружающей атмосфере становится всё больше, очень плохо выводятся из организмов млекопитающих.
    820
  • 02/09/2016

    Наночастицы: невидимые и влиятельные

    Прибор, сконструированный в Институте химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, помогает обнаружить наночастицы за несколько минут.— Есть работы российских, украинских, английских и американских исследователей, которые показывают, что в городах с высоким содержанием наночастиц отмечается повышенный уровень заболеваемости сердечными, онкологическими и легочными заболеваниями, — подчеркивает старший научный сотрудник ИХКГ СО РАН кандидат химических наук Сергей Николаевич Дубцов.
    986
  • 18/05/2016

    Лечить и не калечить: сибирские ученые придумали, как снизить дозу лекарства в десятки раз

    Даже самые лучшие препараты имеют серьезные побочные эффекты. Не случайно в ведущих лабораториях мира пытаются создать "золотую пулю". Она должна не стрелять "пушкой по воробьям", круша здоровые клетки, а поражать только больные.
    868
  • 25/04/2016

    Разработки ИХКГ СО РАН улучшают свойства медикаментов

    Более половины представленных на рынке лекарств относятся к малорастворимым или нерастворимым, что существенно снижает их биодоступность (усвояемость). В итоге для достижения терапевтического результата приходится увеличивать дозу, что не только приводит к различным побочным эффектам, но и повышает стоимость лечения.
    654
  • 29/03/2016

    В ИХКГ СО РАН создали аппарат, который даст характеристику клеткам крови

    ​Ученые Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН создали самый точный в мире аппарат для анализа клеток крови, по результатам которого можно оценить, например, риск преждевременных родов.
    1212
  • 21/10/2015

    Диабет и атеросклероз предотвратит облепиха

    ​Новосибирск. 20 октября. ИНТЕРФАКС-СИБИРЬ - Облепиха может послужить природным источником хрома для организма человека, способствующим профилактике атеросклероза и диабета, говорится в публикации издания СО РАН "Наука в Сибири".
    750
  • 15/04/2016

    Новосибирские химики очищают водоёмы с помощью растений

    ​Учёные Новосибирского государственного университета занимаются исследованием растений, способных накапливать в своих тканях тяжёлые металлы, чтобы применять их для очистки водоёмов и почв от ядовитых веществ, которые попадают в окружающую среду с отходами промышленных предприятий.
    1442
  • 09/06/2016

    Надежда на прорыв: медики сотрудничают с институтами СО РАН

    Надежда на прорыв. Именно такими словами учёные Новосибирского НИИ туберкулёза Минздрава РФ охарактеризовали начало совместной работы с коллегами из институтов Сибирского отделения РАН - Институтом химической кинетики и горения, Институтом органической химии, Институтом теоретической и прикладной механики​.
    658
  • 13/01/2016

    Татьяна Толстикова: "В СО РАН есть все предпосылки, чтобы решить проблему импортозамещения лекарств"

    ​Доктор биологических наук, профессор Татьяна Генриховна Толстикова возглавляет лабораторию Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова (НИОХ) СО РАН - уникальную для России структуру.
    1312
  • 05/12/2016

    Сибирские генетики и управление фотосинтезом

    ​Ученые Новосибирского государственного университета и Института цитологии и генетики СО РАН отвечают на вопрос о том, как на генетическом уровне регулируется синтез и распределение хлорофилла в разных органах растений, исследуя геномы обычного ячменя и ячменя частичного альбиноса, у которого нарушена выработка хлорофилла.
    789