Впервые ученые использовали уникальный белок из морского рачка Metridia longa, самую компактную в мире светящуюся молекулу, для разработки теста на клещевой энцефалит. Миллиграмма этого высокоэффективного биолюминесцентного фермента достаточно для проведения ста тысяч точных анализов по выявлению опасного вируса.
Биолюминесцентные белки успешно служат яркими метками в диагностике многих заболеваний, включая сахарный диабет, рассеянный склероз и меланому. Исследователи непрерывно улучшают такие тесты, стремясь расширить их возможности и повысить чувствительность и достоверность результатов.
Специалисты Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» совместно с коллегами из Сибирского федерального университета и Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН для детекции клещевого энцефалита выбрали люциферазу Metridia longa. Ее преимущества — минимальный размер и очень интенсивное свечение, что идеально для биотехнологий рекомбинантного синтеза. В этом процессе используют ген белка и производящие его клетки; в данном случае работали с клетками гусеницы.
Эффективность современных биолюминесцентных иммуноанализов во многом определяется их структурой. Разработанная метка включает две части. Первая — антитело, которое распознает и связывается с вирусом. Вторая — светящийся белок, сигнализирующий об успешном обнаружении.
Выбор Metridia объясняется просто: это мельчайший природный люминесцентный белок. Он обеспечивает чрезвычайно яркое свечение ракообразных. Главное его достоинство — простая светящаяся реакция с единственным синтетическим субстратом и кислородом при высокой интенсивности сигнала.
Валидация новой тест-системы проведена на стандартных образцах. Ученые подтвердили полное соответствие результатов с официальными анализами и значительное сокращение времени тестирования — на 30 минут. Компактность люциферазы снижает риски при ее производстве и позволяет адаптировать технологию для других диагностических задач.
«Новая метка на основе люциферазы Metridia в два раза компактнее предыдущей разработки Красноярских биофизиков, использовавших фермент Renilla. Меньший размер упрощает производство и связывание с антителом, повышая надежность. Второе ключевое преимущество — значительно более сильное свечение. Это понизило порог обнаружения вируса в пробах в 1,5 раза и повысило точность», — пояснила Марина Ларионова, к.б.н., научный сотрудник ФИЦ КНЦ СО РАН.
Расчеты показывают: один миллиграмм гибридного белка обеспечивает более 100 000 измерений. Биотехнологическое производство эффективно: из литра культивированных клеток получают 3-5 мг белка. Такие объемы открывают перспективы для налаживания выпуска тест-систем, хотя для их внедрения потребуется обновление оборудования в лабораториях.
Проект осуществлен при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Красноярского края и Красноярского краевого научного фонда.
Иллюстрация: Пробирка с биолюминесцентным белком/Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр СО РАН».
Источник: scientificrussia.ru
