Биотех во время пандемии: какие тест-системы разрабатывают российские компании

Автор: Джейхун Мамедов Иллюстрации: Ксения Форбендер

Пандемия и кризис наслоились друг на друга и уже существуют как единое целое. Для бизнеса это большая встряска и череда проблем, биотех — не исключение. Тем не менее представители этой отрасли сейчас работают интенсивнее и быстрее. Портфельные компании РОСНАНО и эксперты в здравоохранении рассказали Inc., почему ускорилась работа биотех-компаний, как сегодня тестируют на коронавирус и какие решения для этого предлагают российские стартапы.

Первый регуляторный сдвиг

Скорость получения новых данных и их обработки сейчас очень высокая.

Пандемия обнаружила узкие звенья в системе здравоохранения. Одно из них — регистрация медизделий и лекарств. Чтобы зарегистрировать новую разработку, компании проходят долгий путь — от успешных клинических исследований до правильно составленной документации. Обычно такой процесс занимает несколько лет и стоит немалых денег. Система выстроена так, чтобы конечный продукт был безопасен для пациентов. В спокойное время такой подход оправдан, но во время пандемии нужны ускоренные сценарии.

Первым шагом к этому стало постановление правительства об обращении медизделий, принятое 3 апреля 2020 года. Особый порядок регистрации был утвержден для 36 медизделий: масок, халатов, респираторов, перчаток и т. д. К тому же правительство ввело зеленый коридор для поставки медицинских товаров первой необходимости в Россию. Это относится не только к готовым продуктам, но и к их компонентам.

«Все привыкли, что фарма — это долго и медленно. Во время пандемии это явно не работает. По всему миру идут серьезные регуляторные сдвиги. Например, в Штатах вакцина, которая несколько месяцев назад была на уровне идеи, уже испытывается на людях. Если сейчас эти изменения покажут свою эффективность, то многие временные меры могут перейти в разряд постоянных», — Владимир Христенко, президент компании «Нанолек».

Скорость получения новых данных и их обработки сейчас очень высокая. Между лабораториями разных стран и компаниями идет постоянный обмен информацией: научный процесс открыт как никогда прежде. Кандидаты — препараты и медизделия — предлагаются чуть ли не каждый день. В таких условиях выигрывают те компании, которые могут быстро и эффективно создать востребованный продукт.

За два часа — 94 теста

Проведение анализа — процесс трудоемкий. В среднем, за день лаборант может выделить РНК из 90 образцов.

За последний месяц заметно ускорился процесс разработки и регистрации тестов на COVID-19. Любая тест-система требует большого количества антител и реагентов, каждый из которых регистрируется отдельно. Многие компоненты поставляются из-за границы. Новые изменения оказались на руку российским компаниям, которые разрабатывают тесты на коронавирус. На конец апреля на рынке было около 20 зарегистрированных тест-систем, еще часть находятся на разных этапах разработки и регистрации.

Один из тестов для диагностики SARS-CoV-2 разработала компания «ТестГен» меньше чем за месяц — и уже запустила процесс регистрации. Тест-система рассчитана на одновременное тестирование 94 пациентов за 2 часа. В набор включены все необходимые компоненты — для выделения РНК вируса, обратной транскрипции и полимеразной цепной реакции (ПЦР). Чувствительность — 500 копий на миллилитр пробы.

Тест-системы для молекулярно-генетических исследований компания «ТестГен» разрабатывает и производит с 2012 года. Помимо тестов для диагностики коронавируса, реализованы наборы для определения пола и резус-фактора плода с десятой недели беременности, для диагностики рака предстательной железы и для определения показаний к таргетной терапии.

Все тест-системы компании — в том числе и новая — основаны на методе ПЦР, который считается фундаментальным в молекулярной диагностике. Он позволяет значительно увеличить малые концентрации фрагментов ДНК и РНК (при использовании обратной транскриптазы) в биологической пробе. Технология отработана десятилетиями и хорошо знакома лаборантам.

Новая тест-система работает следующим образом. Соскоб из носа или глотки пациента попадает в лабораторию. Там лаборант выделяет все РНК, оказавшиеся в пробе, и смешивает их с реагентами — ревертазой, чтобы образовать из РНК двуцепочные ДНК, и полимеразой для ПЦР. Пробирка помещается в специальный аппарат — ПЦР-амплификатор. Реакция заключается в том, что при нагреве и охлаждении с участием ферментов количество нуклеиновых кислот увеличивается в два раза. Таких циклов 60, то есть из одной молекулы двухцепочечной ДНК получается 1 трлн. В реактивы добавлены флуоресцентные метки. Если флуорофор засветился, то в данной пробе есть вирус. В тест-систему также включен контрольный образец, чтобы проверить достоверность результата.

«В наборе 100 тестов, в день мы способны производить 500 таких наборов, то есть 50 тыс. тестов в сутки. При 20 рабочих днях это 1 млн тестов в месяц. В первую очередь, мы реализуем продукт в нашем родном регионе — в Ульяновской области. Уже есть предзаказы из других регионов от государственных и коммерческих структур. Много заказов из-за границы, но с ними мы будем работать по остаточному принципу: сначала надо обеспечить нужды России», — Андрей Тороповский, гендиректор «ТестГена».

Проведение анализа — процесс трудоемкий. В среднем, за день лаборант может выделить РНК из 90 образцов. Поэтому компания, разрабатывая тест-систему, закладывала в конструкцию возможность автоматизации. Сейчас «ТестГен» сотрудничает с международной компанией, которая роботизирует лаборатории. Новый продукт создан специально под таких роботов. С их использованием можно достигнуть производительности в 800 образцов в сутки. В планах «ТестГена» реализовать эту инновацию.

Рынок тестов в цифрах:

Быстрый полевой анализ

Новый прибор высоко оценила руководитель Федерального медико-биологического агентства Вероника Скворцова.

В конце марта другая компания — «Троицкий инженерный центр» из «ТехноСпарка» — представила разработанный вместе с РНИМУ им. Пирогова «Индикатор-Био». Это анализатор, который не требует лаборатории для тестирования. За 15 минут прибор способен выявить опасные вирусы и может анализировать до четырех патогенов одновременно.

«Индикатор-Био» предельно прост в использовании. Лаборанту нужно подготовить пробу для анализа, поместить ее в специальный чип и загрузить его в анализатор. Подготовка занимает около 5 минут. Затем с помощью того же метода ПЦР «Индикатор-Био» определит наличие вируса. Результат появится на экране прибора: если обе кривые на нуле — тест не сработал, если только зеленая — патоген не обнаружен, а если выросла и красная — в пробе есть вирус.

Типичные анализаторы рассчитаны на сотню тестов за один «прогон» и используются в лабораторных условиях, поэтому размеры таких приборов громоздкие и реакция в них проходит дольше. «Индикатор-Био» отличается малогабаритностью и более высокой скоростью анализа. Это позволяет использовать его сразу «в поле», например в аэропортах, в приемных отделениях больниц, на таможне — там, где нужно быстро проверить одного человека. В этом сегменте конкурентов у прибора нет: прогнозируемая нижняя цена за один анализ — 300 руб., у американских аналогов она может достигать нескольких тыс. руб.

«Опытный образец нельзя растиражировать сразу: приборы для партии в 5 штук и в 1 тыс. штук могут выглядеть одинаково, но внутри серьезно отличаться. В обычном режиме подготовка конструкторской документации заняла бы год, по нынешнему плану прибор выходит в тираж в июле. Думаем еще ускориться, но это уже больше зависит от поставок компонентов», — Евгений Горский, гендиректор «Троицкого инженерного центра».

Новый прибор высоко оценила руководитель Федерального медико-биологического агентства Вероника Скворцова. В начале апреля специалисты ФМБА разработали новые чипы и реактивы к анализатору, сократившие время анализа с первоначальных 30 минут до 15.

Следующий тренд

Серологические тесты могут применяться массово, чтобы выявлять тех, кто уже переболел, и освобождать их из карантина — выдавать так называемые «паспорта иммунитета».

Каждый метод тестирования находит свою нишу. Помимо ПЦР для определения коронавирусной инфекции используют также изотермическую амплификацию. Этот метод работает быстрее, потому что не требует циклов нагрева и охлаждения. Но изотермическая амплификация более «капризна», чем ПЦР. В системах диагностики, которые работают по этому методу, больше компонентов (праймеров), и нужно подобрать их в оптимальной концентрации, чтобы они не мешали друг другу. Такие тесты тоже появляются на рынке и подходят больше для разовых быстрых анализов.

«Ключевой критерий преимущества того или иного теста — его точность (чувствительность плюс специфичность) и масштабирование. А именно: сколько времени потребуется для получения результата, сколько параллельных тестов можно запустить. Современные тесты ПЦР позволяют получить результат в течение 15–30 минут, а при использовании вспомогательного оборудования одновременно тестировать от 80 до 140 образцов. Именно такая пропускная способность необходима для массового скрининга», — Захар Лейкин, медицинский директор компании «НоваМедика».

«Индикатор-БИО» может провести анализ и с помощью изотермической амплификации. На том же методе основан новый прибор российско-японской компании «Эвотэк-Мирай Геномикс». Он также определяет вирус в полевых условиях. Ключевые элементы для прибора изготавливаются Группой «ТехноСпарк», куда входит «Троицкий инженерный центр».

Второй метод тестирования, актуальный во время пандемии, — серологические тесты для определения антител. Они позволяют определить, болел ли человек данной инфекцией и каков был ответ его иммунной системы. Если ПЦР обнаруживает вирус в момент болезни, то для выработки антител в организме человека потребуется больше 10 дней. Методы не «конкурируют» между собой, так как применяются на разных фазах. Чтобы определить, есть ли у человека антитела к вирусу, достаточно капли крови.

Серологические тесты могут применяться массово, чтобы выявлять тех, кто уже переболел, и освобождать их из карантина — выдавать так называемые «паспорта иммунитета». У такого подхода свои риски, потому что до конца неизвестно, может ли человек с иммунитетом продолжать распространять вирус. Вторая возможная цель применения серологических тестов — отбор людей с высокой концентрацией антител, чтобы потом переливать их плазму больным. Но прежде ученым предстоит ответить на четыре универсальных вопроса:

• вырабатывают ли антитела все инфицированные, независимо от тяжести заболевания;
• какой уровень циркулирующих в крови антител обеспечит защиту (чтобы ответить на этот вопрос, необходимо внедрение количественных, а не качественных серологических тестов);
• обладают ли антитела защитными свойствами — как при первичном заболевании, так и при реинфицировании;
• как долго антитела циркулируют в крови и защищают человека.

Объем рынка тест-систем будет напрямую зависеть от динамики заболеваемости. Сейчас основной метод для массового скрининга — ПЦР, выявляющий зараженных в активной фазе. Потребность в серологических тестах тоже вырастет. По оценке Захара Лейкина, на текущую пандемию будет приходиться несколько десятков млн тестов. На российском рынке уже ведутся разработки и исследования в этом направлении.

«Непонимание, сколько людей уже переболело и имеет иммунитет, и страх заболеть разрушают экономику страны. Никто не понимает, сидеть дома или уже можно выходить. Тесты на антитела позволяют выйти из сумрака. Экспертиза и компетенции в этом направлении у нас есть. Мы планируем заняться обеспечением компонентов для тестов на антитела, а также сделать для них систему контроля», — Артур Исаев, основатель Института стволовых клеток человека.