Группа студентов и аспирантов кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ готовится к участию в финале международного студенческого конкурса проектов в области генетических технологий iGEM 2019, который пройдет в г. Бостон с 31 октября по 4 ноября 2019 года. Команда iGEM Moscow работает над созданием экспресс системы анализа клещей на наличие возбудителей болезни Лайма. 24 июля 2019 года команда презентовала и обсудила свой проект с заведующим кафедрой эпидемиологии и доказательной медицины Сеченовского университета, главным эпидемиологом МЗ РФ, академиком Николаем Ивановичем Брико.
В мире ежегодно выявляется более 300 тысяч случаев заражения боррелиозом, в России по данным Роспотребнадзора количество зарегистрированных случаев составляет порядка 6-7 тысяч ежегодно. Возбудители боррелиоза — бактерии спирохеты из рода Borrelia. В основном инфицирование человека происходит через укусы иксодовых клещей. Для того, чтобы избежать негативных последствий заболевания, необходимо как можно раньше установить возможность инфицирования и принять решение о необходимости терапии. Однако в настоящее время для диагностики нужно отправлять клеща в специализированные лаборатории, что занимает существенное время, а также не всегда возможно, если пациент находится в отдаленных регионах, экспедициях или походах. Именно на решение этой проблемы студенты решили направить свой проект, поставив задачу разработки портативного устройства-биосенсора.
В основе разрабатываемого биосенсора заложен каскад молекулярно-генетических реакций на базе технологии CRISPR/Cas. Два комплекса dCas9, каждый из которых связан с одной из субъединиц фермента бета-лактамазы, взаимодействуют с целевыми участками ДНК-мишени, расположенными на расстоянии друг от друга. В результате сближения субъединицы бета-лактамазы объединяются в активный фермент и изменяют цвет субстрата. Эти процессы обеспечивают дополнительный каскад усиления сигнала, который затем считывает спектрофотометр. Сейчас команда ищет ДНК-мишени с помощью методов биоинформатики. В ближайшее два месяца студенты планируют разработать систему молекулярного распознавания ДНК-мишени и конструкцию спектрофотометра.
По словам Н.И. Брико, проблема распространения и диагностики клещевых инфекций остается актуальной. По сравнению с существующими тест-системами на клещевые инфекции, биосенсор подкупает своей компактностью и мобильностью. При успешной реализации проекта, о зараженности клеща боррелиозом можно будет узнавать сразу после извлечения клеща, не отправляя его в специализированные лаборатории. Это будет особо полезно туристам и ученым, находящимся в труднодоступных регионах. Дополнительным пожеланием Николая Ивановича было расширить список детектируемых возбудителей, включив в состав детектируемых возбудителей клещевого энцефалита, анаплазмоза и эрлихиоза. Также Н.И. Брико поделился с командой актуальными статистическими данными по эпидемиологической обстановке в России и списком лабораторий, где занимаются исследованиями боррелиоза.
Н.И. Брико согласился стать консультантом команды и привлечь заинтересованных студентов Сеченовского университета к работе команды, а также способствовать в будущем испытаниям разрабатываемой тест системы на базе специализированных диагностических лабораторий.
О команде iGEM Moscow и конкурсе iGEM
Команда iGEM Moscow состоит преимущественно из студентов и аспирантов биологического факультета МГУ под руководством ведущего научного сотрудника кафедры биоинженерии Алексея Константиновича Шайтана. Помимо студентов МГУ, в проекте также задействованы ученики, студенты, аспиранты, сотрудники и эксперты различных научных и образовательных организаций Москвы, включая Институт молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта Российской Академии Наук, Сколковский Институт Науки и Технологий, Сеченовский Университет, Институт ЕАЭС, Специализированный учебно-научный центр школа-интернат имени А.Н. Колмогорова МГУ.
Консультантами команды являются декан биологического факультета МГУ академик Михаил Петрович Кирпичников и зав. кафедрой эпидемиологии и доказательной медицины Сеченовского университета, главный эпидемиолог МЗ РФ академик Николай Иванович Брико.
В ходе работы над проектом команда не только ведет работу в лаборатории, но и активно взаимодействует с представителями экспертного сообщества и общественности. Команда активно взаимодействует с представителями бизнес сообщества для привлечения финансирования проекта, а также ведет крауд-фандинговую компанию.
Международный конкурс International Genetically Engineered Machine Competition (iGEM) зародился в 2004 году. Ежегодно в нем принимают участие университетские и школьные команды со всего мира. В 2019 году на конкурс подали заявку 375 команд, среди которых 65 команд из США, 85 команд из Европы, 117 из Китая. Команда из России участвует в конкурсе в третий раз.
Цель конкурса — решение актуальных проблем природопользования, медицины, диагностики, энергетики и др. с помощью современных генетических технологий. Зарегистрированным командам организаторы высылают «биологический конструктор», состоящий из двух с половиной тысяч фрагментов ДНК. Среди них плазмиды, белок-кодирующие гены, регуляторные участки и другие специфические последовательности, позволяющие воплощать даже самые амбициозные идеи. Участники должны не только улучшить или описать один из элементов биоконструктора, но и предложить новый, на основе которого выполняется проект. В 2019 году спонсоры конкурса также предоставляют командам возможность заказать синтез ДНК фрагментов суммарной длиной до 30 тысяч нуклеотидов.
