Амплификатор «БиоЭксперт»: маленький, быстрый, красивый

В эпоху пандемии все узнали, что ПЦР — это метод лабораторной диагностики, а отнюдь не экспресс-тестирование «у постели больного». Если образец берут в маленьком поселке или на ферме, то его надо везти в город и ждать результата днями. Но, оказывается, есть и другой вариант.

Изображение:

Мобильный детектирующий real-time ПЦР-амплификатор «БиоЭксперт». Входит в реестр медицинских изделий (РУ № РЗН 2021/13188 от 15.01.2021)

Credit:

ТроБио

О портативном амплификаторе нуклеиновых кислот «БиоЭксперт» мы беседуем с Кириллом Черноризовым, генеральным директором компании «Тробио». 

5 килограммов, 4 канала, минимум подвижных частей

Кирилл, объясните, пожалуйста: амплификаторов на российском рынке немало, чем отличается «БиоЭксперт»? В чем его особенность, что он может?

Особенность прибора в том, что он портативный и легкий; работает быстрее, чем прочие приборы, процентов примерно на 25. Удобен в использовании — у него есть экран, тачскрин для управления. Есть все современные средства взаимодействия с компьютером — блютуc и так далее. Возможно удаленное обновление. Задачи, которые решает «БиоЭксперт», — это прежде всего выездное ПЦР-тестирование.

Сколько он весит?

С чемоданом — 5-6 кг.


За счет чего достигается портативность?

Прибор работает только с одной пробой в отличие от стандартного планшета на 96 лунок.

И поэтому термоциклировать нужно маленький объем?

Да. Выигрыш в размерах прибора достигается также за счет оптической системы, она очень компактная. Обычно элементы оптической системы подвижны, а у нас она сконструирована таким образом, что в ней нет подвижных частей, она статична и занимает значительно меньше места. Количество элементов оптической системы у нас раза в два меньше.

А сколько оптических каналов?

Четыре. Наша система запатентована, потому что она необычно устроена. В оптической системе типового четырехканального амплификатора 4 детектора и 8 фильтров. У нас — 3 фильтра и один детектор. И, как я уже сказал, отсутствуют подвижные части.

И поэтому ее можно возить? Говорят, что оптическая система — самая уязвимая часть при транспортировке…

Да, такая проблема существует, однако однако у нас она решается отсутствием движущихся элементах в конструкции оптической системы. Мы также сделали систему охлаждения прибора пассивной — нет вентилятора или какого-либо другого подвижного элемента. Вентилятор в амплификаторах является потенциально уязвимой частью, потому что содержит механические движущиеся элементы. Для выездного тестирования более выгодно использовать пассивное охлаждение.

А это не долго получается?

Нет, даже быстрее, потому что используются термотрубки, и у прибора сзади такая ребристая металлическая пластина – это охлаждающий элемент.


А что такое «ваш собственный запатентованный элемент Пельтье»? Он чем-то отличается от тех, что обычно используют?

Разумеется. Это оригинальная разработка, созданная нашими конструкторами. 

В чем конкретно его особенности?

Первая особенность заключается в том, что мы используем алюминиевые пластины вместо классических керамических, которые применяются в обычных модулях Пельтье. Это позволило минимизировать количество деталей и соответственно уменьшить количество термопереходов, что привело к повышению эффективности нагрева.

Во-вторых, поскольку вся термосборка элементов Пельтье была спроектирована именно под нас, в модуль сразу удалось интегрировать миниатюрные термисторы с высокими показателями точности и стабильности. Это дает возможность контролировать температуру с очень высокой точностью.

В-третьих, увеличена плотность расположения полупроводниковых элементов, соответственно, модуль получился достаточно компактным и в то же время мощным, что в свою очередь сильно увеличило быстродействие системы

У вас на сайте говорится, что количество одновременно выявляемых патогенов — 4, в переводе на язык ПЦР что это значит? Сколько мишеней?

За счет того, что у прибора 4 оптических канала, мы можем использовать мультиплексные тест-системы. Если не использовать внутренний контроль, то можно детектировать 4 патогена одновременно. Но обычно внутренний контроль используется, поэтому в общем случае скорее 3 патогена.

То есть 4 мишени ПЦР?

Да. Каждая — на отдельный оптический канал.


Ваш прибор совместим с любыми реагентами?

Практически. Какие-то экзотические оптические зонды, на которые у нас оптика не настроена, может быть, не пойдут, но большинство real-time ПЦР тест-систем на приборе использовать можно. Мы проверяли тест-системы разных производителей, в плане универсальности все достаточно хорошо.

 

Микрофлюидика

Как обрабатывается проба? От взятия образца в полевых условиях и до результата? Вот ветеринар взял мазок у коровы, и что дальше?

Дальше многое зависит от тест-системы. В настоящее время мы сталкиваемся и с тест-системами, в которых для выделения нуклеиновых кислот используются магнитные частицы — в таком случае процесс получается немного более сложным, требует больше времени и чуть более высокой квалификации персонала, — и с тест-системами, которые используют термолиз, с которым попроще. Для выездного тестирования второй вариант предпочтительнее. Мы производим маленький термостат на 4 пробирки, который очень удобно использовать в том числе и в полевых условиях. Помимо этого, как правило, требуются вортекс и центрифуга. Но сейчас бывают вортексы со встроенным центрифугированием, поэтому в принципе центрифугу можно исключить, - осаждать просто в вортексе.

То есть для выделения нужен только термостат и вортекс?

И дозатор. И какая-то расходка, конечно, потребуется.

После этого можно помещать образец в картридж и ставить его в прибор на амплификацию?

Да, верно.

Картридж изготавливаете вы сами?

Да, и он тоже запатентован. Это такая плоская пластинка, сделана из оптически прозрачного пластика, чтобы можно было осуществлять real-time детекцию. По сути, это пробирка, только плоская. Разработать и сделать эти картриджи — непростая задача в наше время. Мы одна из немногих компаний, которая разрабатывает микрофлюидные устройства. Этим направлением у нас занимается специальное подразделение. Это не только картриджи для амплификации, – развиваем технологию «органов на чипе» и некоторые микробиологические методы в миниатюре. Есть наработки по технологии, производству. Думаю, что рано или поздно микрофлюидные технологии войдут в рынок, заинтересуют кого-то — а мы это уже умеем делать.

Органы на чипе — это прекрасная вещь для испытания лекарств!

И для науки. Хотя у нас есть несколько проектов, которые и для промышленности пойдут.

Вернемся к «БиоЭксперту»: после того, как пользователь вносит образец в картридж и ставит его в прибор, работа руками заканчивается?

В общем, да. На пробоподготовке нужно аккуратно сделать все процедуры. Далее в амплификаторе есть выезжающий лоток, в него помещается картридж, он заезжает обратно, и дальше идет термоциклирование. Мы можем подбирать программы амплификатора, помогать пользователю, чтобы ПЦР-амплификация шла у них наиболее эффективно. Тест-системы разные, наверное, какая-то помощь потребуется для адаптации прибора к новому набору, это все решаемо.


Еще вопрос про удаленное обновление ПО. Некоторые люди не хотят, чтобы прибор напрямую подключался к Интернету, говорят: «А вдруг вирус?»

Как говорят наши программисты, вероятность того, что вирус заразит наш прибор, примерно такая же, как вероятность заразить вирусом телевизор. В основе прибора используется система Linux, а она достаточно устойчива к вирусным атакам. При очень большом желании в наше время, конечно, можно все что угодно взломать, но это будет не так уж легко сделать.

Какие преимущества дает загрузка обновлений прямо на прибор?

Прибор вышел на рынок недавно, а новое оборудование всегда требует доработок, улучшений. Например, людям нужно изменить функционал. Кому-то нужен меньший функционал, чтобы в результате анализа были лишь красный сигнал в случае обнаружения патогена и зеленый — в случае его отсутствия, кому-то, наоборот, важно иметь возможность управлять всеми настройками и получать на выходе максимум информации. Поэтому мы можем менять функционал удаленно, чтобы не возить приборы туда-сюда.

Данные выгружаются на почту или на флешку?

И на почту, и на флешку. Кому-то важно, чтобы флешка использовалась как ключ — чтобы человек с полномочиями работы на приборе втыкал флешку и после этого мог использовать определенные программы. Передача информации возможна по вай-фай, по блютус, если такая потребность есть у кого-то, и на почту. И по шнуру можно.

 

Австралия выбирает «БиоЭксперт»

У вас есть выездная техподдержка?

Если нужен срочный выезд во Владивосток, то, наверное, это будет непросто сделать. Удаленно точно можно помочь. Мастер-класс устроить, обучить — все возможно. Но пока не требовалось. Вот сейчас проходит валидация прибора в Австралии, у них регуляторика медицинской деятельности в области диагностики заболеваний значительно ослаблена в связи с ковидом. И так вышло, что «БиоЭксперт» им очень подходит в качестве устройства для диагностики «у постели больного». Мы с ними все вопросы решили, под их тест-системы прибор подстроили. Пока им все нравится.

Можно подробнее, кто ваш австралийский клиент?

Компания занимается производством и дистрибуцией ПЦР тест-систем и оборудования для ПЦР. Работают не только в Австралии, но и на рынках Евразии, в Северной Африке, компания достаточно крупная.

И австралийцы выбрали российский прибор? Ближе не нашли?

Не нашли, да. У них есть сотрудники, с которыми мы легко нашли общий язык, потому что они хорошо разбираются в приборостроении, как и мы. И они довольно быстро поняли преимущества функционала прибора, особенности его конструкции. Мы быстро достигли взаимопонимания.

А что им понравилось?

Портативность в первую очередь. У них основная проблема — довольно большая территория и мало населения. Бывает, нужно протестировать людей в каком-то далеком населенном пункте. У нас тоже такие задачи бывают, например, нефтяные месторождения, прииски, экспедиции, где может потребоваться проверить рабочих в случае вспышки эпидемиологически опасного заболевания. Конечно, удобнее приехать туда с прибором в чемоданчике, чем возить анализы в лаборатории. Но, к сожалению, у нас пока законодательство не позволяет так работать.

А вот, например, есть сертифицированные мобильные лаборатории. В такой лаборатории ваш прибор может стоять?

Да, разумеется. Он может быть использован для диагностики коронавирусной инфекции в любых лабораториях. Юридически это возможно. То, что у нас идет один анализ на приборе, — это может быть маловато для лабораторий, которые хотят на выезде осуществить потоковый анализ. Но кому-то достаточно и одного за один запуск.

Это касается медицинского применения, для людей, а как с регуляторикой в ветеринарии?

Я общался по этому поводу с ветеринарами — им очень нравится, когда оборудование внесено в реестр средств измерения. Но это скорее такой «знак качества» — наш прибор, грубо говоря, не измерительное оборудование, и внесение в этот реестр не является обязательным условием для его использования. Вот если нет регистрационного удостоверения — то в медицину нельзя, а в ветеринарию можно. Мы даже в пищевой безопасности его тестировали. Неплохо получается.

Про австралийцев понятно, а кто ваши клиенты в России?

Это, например, один из производителей вакцин. Им было нужно, чтобы в случае контаминации производственной зоны кто-то пришел с портативным прибором, взял смыв воздуха, сделанный нашим же прибором «Тайфун-Сигма», и, используя сделанную под них ПЦР тест-систему, определил содержание тех патогенов, которых не должно быть в «чистой» зоне. Вместо того чтобы везти образец в лабораторию и там запускать амплификаторы на 96-луночном планшете, можно это сделать прямо на месте. Еще одна мобильная отечественная лаборатория закупает сейчас эти приборы.

Для выездов в труднодоступные населенные пункты?

Не обязательно. Я знаю, что многих интересует возможность разместить мобильную лабораторию рядом с каким-нибудь аэропортом или транспортным узлом. Это удобно — там есть поток людей, которым может понадобиться ПЦР-анализ.

Но это небольшая пропускная способность, если всего один образец за запуск?

С одной стороны да, а с другой — возможны варианты: если поток маленький, то можно маленький амплификатор запускать, если поток большой, то больше.

Или, возможно, тестируют не всех, а только тех, у кого температура, симптомы заболевания?

Скорее, тех, кто готов за это платить деньги, потому что такие лаборатории как правило частные.


 

Планы на будущее

В каких областях вы предполагаете найти партнеров?

Как нам это представляется: экспортный рынок в страны, где регуляторика позволяет выездное тестирование, и перспективен рынок сельского хозяйства, где методы молекулярной диагностики используется все больше и больше. Все это пока в зародыше, но ПЦР вместе с переносным оборудованием имеет перспективу.

Это будет в первую очередь выявление патогенов?

Да, патогенов, которые не опасны для человека. Если есть компания, которая владеет несколькими хозяйствами, то ей будет достаточно иметь прибор и несколько тест-систем в холодильнике для срочной выездной проверки в случае какого-то опасного для поголовья заболевания, когда все стадо может оказаться под ударом.

А, например, куриный грипп сегодня не опасен для человека, а завтра опасен. Мне как частному лицу хотелось бы, чтобы такие приборы стояли везде.

Конечно. Поэтому для производителей сельхозпродукции выгода есть. Затем образование — прибор удобен в использовании, людям нравится с ним работать. Для демонстрации методов ПЦР он очень неплох.

Мои знакомые пробовали учить школьников анализу ДНК, но узнали, что при работе с детьми нельзя использовать спирт для осаждения нуклеиновых кислот.

У нас спирта вроде бы нет среди реагентов. Для деконтаминации, обработки поверхности существует хлорка и разные другие способы.

То есть можно и в школах?

У компании «ДНК-технология», я знаю, есть наборы на определение принадлежности к виду хомо сапиенс. Школьник может определить, что он — человек. (Речь идет о наборе реагентов для контроля качества взятого материала: в рутинной работе он используется для исключения ошибок преаналитического этапа и для оценки количества геномной ДНК человека в образце. — PCR.NEWS.)

Но образовательные учреждения пока еще не покупали «БиоЭксперт»?

Пока нет. Но думаем, для центров, которые не привязаны к школе, — какой-нибудь музей биологии или кружок, — это было бы полезно.

Да, был бы прекрасный образовательный аттракцион. А корпоративный бизнес может быть заинтересован? Для тестирования работников?

Тут сложно. Бывает, что компания хочет самостоятельно проводить тестирование. Температуру же меряют на работе. Но это пока не разрешено законодательно, амплификатор все же не термометр. Возможно, корпоративный бизнес, который владеет сертифицированными лабораторными мощностями, сможет использовать прибор для тестирования сотрудников.

Может быть, такой сценарий: если небольшая компания — пулировать образцы, запускать один тест. Если он отрицательный, то все хорошо, если положительный, то уже тестировать всех индивидуально?

Только при условии, что лаборатория лицензирована. Иначе это незаконная медицинская деятельность, работа с потенциально опасными образцами. Конечно, можно обучить человека с базовым биологическим образованием работать с прибором. Но законодательно так нельзя делать. Пока нельзя. Насколько нам известно, не только мы занимаемся портативным оборудованием для выездного тестирования, рынок очень активно развивается во всем мире. Очевидно, коронавирус тому причиной. Есть компании в России, которые очень активны в этом направлении. Однако хоть как-то сдвинуть законодательный аспект — это очень тяжелая задача. Будем надеяться, что решаемая.

Все, кто смотрят фотографии, говорят, что ваш прибор еще и красивый. Вы кому-то заказывали дизайн?

Это наши инженеры такие талантливые. Без посторонней помощи обошлись.

Действительно симпатичный, в любом офисе будет хорошо смотреться. В перспективе…

Могу еще сказать, что изотермальные тест-системы на приборе тоже можно использовать. Выставить одну температуру вместо цикла, и все. Другой вопрос, что тут не нужны четыре оптических канала, они избыточны. У нас есть другой прибор, пока экспериментальный образец, «Джин-Альфа», — он как раз создавался для изотермальной амплификации. Он еще более симпатичный — похож на айфон, красивое меню... Так вот он задумывался как изотермальный амплификатор с возможностью контроля по второму оптическому каналу — там два оптических канала, а не четыре, и чип с шестью лунками. Но он пока идет в качестве опытного образца, две штуки у нас работают, но до рынка их еще надо довести. При желании, если кому-то необходим такой прибор, мы можем за несколько месяцев доработать его до рыночного применения.

Он по размеру такой же?

Еще меньше. Но у него и универсальность меньше, потому что два канала. Четыре канала – это более-менее стандарт по отрасли, а два канала — это мало. Но если сделать тест-систему под эти два канала, тогда можно продавать.

Выбор между мультиплексностью и мобильностью.

И между классической и изотермальной ПЦР.

У изотермальных, на основе LAMP, с мультиплексностью не очень хорошо…

Да. Но я недавно был на выставке «Медика» в Германии, и насколько могу судить, мировая промышленность движется в сторону изотермальной амплификации, это очень заметная тенденция. Классическая ПЦР отодвигается на второй план. Причем используются разные технологии, не только LAMP.

Но пока еще ПЦР остается главным инструментом.

Разумеется.

 

Партнерский материал

Добавить в избранное

Вам будет интересно