Российские ученые придумали, как делать точные тесты на отцовство

Пермские учёные создали компьютерную модель, позволяющую делать устройства для ПЦР-тестов, которыми точно, за несколько минут и в «полевых» условиях устанавливается отцовство, выявляются генетические заболевания или возбудители болезни, сообщили РИА Новости в пермском политехе.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) используется при проведении тестов на COVID-19, для выявления генетических заболеваний и установления отцовства. В лаборатории по крошечному фрагменту ДНК или РНК точно идентифицируют возбудителя болезни или уникальную генетическую метку человека.

«Впервые в мире создана компьютерная модель конвективной ПЦР, точно предсказывающая поведение частиц в микрокамере. Это позволит проектировать более эффективные, быстрые и надёжные ПЦР-системы. Разработка учёных открывает путь к созданию нового поколения диагностических устройств: компактных, быстрых и, самое важное, надёжных. Время анализа может сократиться с нескольких часов до 15-20 минут», — рассказали в вузе.

Для того, чтобы метод ПЦР заработал, образец биологического материала помещают в специальное устройство, которое изменяет температуру. К примеру, при проведении анализа на отцовство берут соскоб клеток с внутренней стороны щеки. В этом образце есть ДНК, но мало — увидеть отдельные молекулы невозможно. Специальный прибор чередованием нагревания и охлаждения увеличивает их количество. Через 30-40 циклов одна молекула превращается в миллиарды копий. Затем детектор сопоставляет полученные фрагменты ДНК ребёнка и потенциального отца, и если совпадение участков обнаруживается, отцовство считается доказанным.

На подобные лабораторные анализы требуется от нескольких часов до нескольких дней. Поэтому в мире существует высокий спрос на портативные, быстрые и доступные ПЦР-системы для «полевой» диагностики. Тогда исследование можно будет провести, например, в кабинете врача или полевом госпитале.

Как пояснили в вузе, ответом на этот запрос является конвективная ПЦР, для которой используется плоская микрокамера-чип, её размер меньше смартфона. Нижняя часть устройства нагрета, а верхняя охлаждена. В результате образец циркулирует по камерам и многократно копируется. Уже через 30–40 минут прибор обнаружит накопленные миллиарды одинаковых фрагментов и выдаст результат.

«Каждая молекула ДНК включает в себя десятки тысяч нуклеотидов — это длинная последовательность, которая ведёт себя в среде как протяжённая нить. Законы диффузии молекул ДНК в среде существенно отличаются от диффузии точечных включений. Игнорирование такого поведения создаёт расхождение между расчётными моделями и реальностью. Мы впервые стали рассматривать молекулы ДНК как самостоятельные микрочастицы, способные двигаться независимо от потока жидкости», — пояснил доцент кафедры «Прикладная физика», кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Рамиль Сираев.