Биологические микрочипы: будущее медицины
Биологические микрочипы (biochips) или, как их чаще называют — DNA microarrays, — это один из новейших инструментов биологии и медицины 21 века. Изобретены биочипы были в конце 90-х годов в России и в США. В настоящее время они активно производятся несколькими американскими биотехнологическими фирмами. Производят биочипы также и в России, в Центре биологических микрочипов Института молекулярной биологии РАН.
Биочипы используются для самых разных целей. Армия США утверждает, что обладает биочипами, позволяющими очень быстро определять наличие в окружающей среде болезнетворных микробов. В медицине биочипы помогают за считанные часы обнаруживать у больных лекарственно устойчивые формы туберкулеза. Еще одно очень важное медицинское применение биочипов — это диагностика лейкозов и других раковых заболеваний. Биочипы позволяют быстро, за считанные дни или даже часы различать внешне неразличимые виды лейкозов. При одних лейкозах пациента можно быстро и эффективно вылечить современными лекарствами. При других — не стоит даже пробовать, надо сразу делать пересадку костного мозга. Врачи не могут быстро отличить эти лейкозы друг от друга, а стратегию лечения надо правильно выбирать с самого начала. Также биочипы позволяют сразу отличить две формы рака груди — легко излечимую и плохо излечимую. Биочипы применяются и для диагностики других видов рака.
Исследователи в университетах и в фармакологических фирмах проводят на чипах одновременный анализ работы тысяч и десятков тысяч генов и сравнивают экспрессию этих генов в здоровых и в раковых клетках. Такие исследования помогают создавать новые лекарственные препараты и быстро выяснять, на какие гены и каким образом эти новые лекарства действуют. Биочипы являются также незаменимым инструментом для биологов, которые могут сразу, за один эксперимент, увидеть влияние различных факторов (лекарств, белков, питания) на работу десятков тысяч генов.
Что же это такое — биочипы? Точнее всего их описывает английское название DNA-microarrays, т.е. это организованное размещение молекул ДНК на специальном носителе. Профессионалы называют этот носитель «платформой». Платформа — это чаще всего пластинка из стекла или пластика (иногда используют и другие материалы, например кремний). В этом смысле чипы биологические близки к чипам электронным, которые и базируются на кремниевых пластинах. Это организованное размещение занимает на платформе очень небольшой участок размером от почтовой марки до визитной карточки, поэтому в названии биочипов присутствует слово micro. Микроскопический размер биочипа позволяет размещать на небольшой площади огромное количество разных молекул ДНК и считывать с этой площади информация с помощью флуоресцентного микроскопа или специального лазерного устройства для чтения.
Способы изготовления биочипов тоже бывают разными. Одна из крупнейших фирм по производству биочипов — Affymetrix — изготовляет биочипы таким же способом, каким изготовляют электронные чипы (и расположена эта фирма в Силиконовой долине, в Калифорнии). Чипы Affymetrix наращиваются прямо из стеклянной пластинки методом фотолитографии с использованием специальных микромасок. Применение отработанных методов электронной промышленности позволило добиться впечатляющих результатов. На одном таком чипе расположены десятки (а иногда и сотни) тысяч пятен размером в несколько микрон. Каждое пятно — это один уникальный фрагмент ДНК длиной в десятки нуклеотидов.
Изготовленный таким образом биочип в дальнейшем гибридизуют с молекулами ДНК, мечеными красителем. Сравнивают, например, ДНК, выделенную из здоровых клеток, и ДНК, выделенную из раковых клеток. Часто сравнивают ДНК, выделенную из разных больных. После гибридизации на биочипе возникают причудливые узоры. Эти узоры бывают разными у нормальных и у раковых клеток или сильно различаются при различных видах лейкозов. Излечимые виды лейкозов дают одни узоры (паттерны), неизлечимые дают совсем другие паттерны. На рисунке 1 можно видеть, как окрашенная ДНК от разных больных образует различные паттерны на биочипе. Болезнь одна и таже, паттерны — разные. По виду паттернов можно с большой вероятностью предсказать течение болезни на самой ранней ее стадии. В данном случае при паттерне типа 1 верятность метастаз равна нулю, при паттерне типа 2 — уже 29%, при паттернах типа 3 и 4 соответственно 75% и 77%.
Биочипы изготавливают не только методом фотолитографии. Другой подход — это когда олигонуклеотиды (относительно короткие фрагменты однонитевой ДНК) синтезируют отдельно, а затем уже пришивают к биочипу. Чипы такого типа изготавливают в разных фирмах, в частности, в Москве, в Институте молекулярной биологии. Биочипы, изготовленные в ИМБ, позволяют различать у больных туберкулезом штаммы, отличные от штаммов устойчивых к антибиотикам. Проблема состоит в том, что у некоторых больных бактерии туберкулеза имеют устойчивость к антибиотику рифампицину и антибиотик не помогает при лечении болезни. У большей части больных бактерии обычные (т.н. дикие штаммы бактерий) и антибиотик помогает. Необходимо знать устойчивость бактерий к антибиотику в самом начале лечения. Если врачи определят устойчивость бактерий через 2–3 месяца после начала лечения, то легкие больного будут уже изрядно повреждены. Традиционные методы определения устойчивости бактерий туберкулеза могут отнять несколько недель. Биочипы позволяют решить эту задачу за 1–2 дня. На рисунке 2 видны различные узоры паттерны гибридизации на российском биочипе двух штаммов туберкулеза: дикого и устойчивого к рифампицину.
На рисунке представлены гибридизационные картины (A, B) и соответствующие им диаграммы интенсивности флуоресцентных сигналов (C, D). A и C — прогибридизована последовательность дикого типа, B и D — последовательность содержит мутацию, приводящую к замене His526>Tyr (показана стрелкой).
Теперь приведем пример новейших специальных разработок в области биочипов. Специалисты из Нортвестернского университета в США разработали для американской армии биочип, обладающий совершенно неожиданными свойствами. Если на этот биочип попадает ДНК от патогенных микробов, то фрагменты ДНК зондов с прикрепленными к ним микроскопическими частицами золота выстраиваются в ряд. Между электродами идет ток и биочип сигнализирует об угрозе. Схема такого биочипа приведена на рисунке. Специальный биочип сигнализирует о наличии бактериальной угрозы после того, как золотые микрочастицы замыкают два электрода.
Сейчас также разрабатывают белковые микрочипы. Но это уже отрасль большой новой науки — протеомики.
Биочипы сегодня — это быстро развивающийся рынок, где работают десятки фирм. Биочипы будут составлять основу биомедицины 21 века.
Александр Крылов, Институт молекулярной биологии РАН
Микрочипы в вакцинах? Анализ крови даёт удивительные результаты
Дискуссии о вакцинах и вакцинации от COVID-19 не затухают, а, наоборот, становятся всё более горячими. Даже серьёзные медики сомневаются, что у них есть полное представление о составе тех препаратов, которыми делаются прививки. Что же там находится на самом деле?
От чего умирают люди?
Скепсис российских медиков лишь усилился после недавнего заявления академика А. Гинцбурга (Институт Гамалеи, разработчик линейки «Спутников»). Он упомянул какие-то «маркеры» в препарате «Спутник V», которые позволяют определить, кто вакцинацию проходил, а кто лишь купил справку о вакцинации. Об этих «маркерах» в официальной информации о «Спутнике V» ничего не говорится.
Масла в огонь споров и сомнений по вопросу о составе прививочных препаратов добавила конференция учёных-патологоанатомов, которая прошла 20 сентября этого года в Германии в Институте патологии в Ройтлингене (Pathologischen Institut in Reutlingen). В мероприятии, как отмечают СМИ, участвовало от 30 до 40 специалистов, в том числе из Австрии. Ключевыми фигурами были:
Скриншот страницы pathologie-konferenz.de/en/
В центре внимания участников конференции были результаты вскрытий восьми умерших после вакцинации от COVID-19, которые проводились в этом году под руководством профессора Арне Буркхардта. Результаты упомянутых вскрытий удивительным образом подтверждают выводы коллеги Арне Буркхардта профессора, доктора Питера Ширмахера (Prof. Dr. Peter Schirmacher). Последний сделал вскрытия более 40 умерших, имевших инфицирование вирусом ковида. Питер Ширмахер уверенно заявил, что около трети из них умерли не от ковида, а от вакцинации против ковида.
Эти заявления были сделаны летом, власти и подконтрольные им СМИ пытались замолчать или опровергать выводы профессора. И вот подоспела конференция патологов в Ройтлингене, которая вновь вскрыла смертельную опасность вакцинаций против ковида.
Они уже в нас
Конференция транслировалась по видеосвязи. На ней были представлены многочисленные фотографии и рисунки, наглядно дополнявшие картину, которую описывали выступавшие патологи.
Анализ тонких тканей умерших проводился с помощью специального, так называемого «темнопольного» микроскопа. Он позволил выявить содержание в тканях посторонних микрочастиц, которые по форме представляют собой явно неживые структуры достаточно правильной геометрической формы. Внешне они выглядят… как микросхемы!
Скриншот кадра видео Cause of death after COVID-19 vaccination & Undeclared components of the COVID-19 vaccines / odysee.com
Версий появления таких инородных объектов две. Либо они были введены в кровоток готовыми, либо сформировались в организме человека из наночастиц, содержащихся в вакцине. Случайное попадание посторонних частиц в тело человека исключается, поскольку одни и те же инородные объекты выявлены у всех умерших после вакцинации.
Упомянутый выше профессор, доктор Вернер Берггольц как специалист по микрочипам высказал своё мнение по поводу «открытия» патологов. Он не исключает возможности использования выявленных в тканях умерших частиц в качестве тех самых «маркеров» и «идентификаторов», о присутствии которых в вакцинах высказывали подозрения сторонники так называемой «теории заговора».
Pfizer с дополнениями
Это размышление профессора вполне корреспондирует с мнением тех специалистов, которые пытались и пытаются выявить «маркеры» вакцин без вскрытия, путём углублённого химического и физического изучения самих препаратов. Есть ряд исследований, в которых говорится об обнаружении в составе по крайней мере двух препаратов – Pfizer и Moderna (мРНК-вакцины) – графена (также оксид графена), который никакой медицинской роли не выполняет, но вполне годится на роль «маркера», «идентификатора». Масла в огонь добавило заявление Карен Кингстон (Karen Kingston), бывшей сотрудницы компании Pfizer. Кингстон утверждает, что хотя и в патентах на вакцину Pfizer оксид графена не упоминается, он фигурирует в ряде сопроводительных документов.
Скриншот кадра видео Stew Peters show «Former Pfizer Employee Confirms Poison in COVID ‘Vaccine’»/ redvoicemedia.com
Ещё одно направление изучения «пытливыми скептиками» необъявленных производителями вакцин компонентов и свойств препаратов – попытки идентифицировать получивших вакцины людей с помощью специальных технических средств. Та яростная энергия, с которой «Силиконовая мафия» (ведущие IT-корпорации, контролирующие интернет и социальные сети) удаляет публикации подобного рода, также наводят на мысль, что нет дыма без огня.
Трудно поверить, что сказанное на конференции в Ройтлингене по поводу инородных частиц в прививочных препаратах – лишь «дым», который быстро рассеется. Дыма без огня не бывает. Просто этот огонь тщательно скрывают. До того момента, когда начнется вселенский пожар, который уже не остановишь.
Участники конференции приняли резолюцию с призывом к властям Германии, Австрии и других стран начать проводить массовые патологоанатомические исследования умерших после вакцинаций от ковида, обращаться с соответствующими запросами к производителям препаратов и, конечно же, немедленно остановить дальнейший процесс прививок от COVID-19 до полного прояснения вопроса.
Казалось бы, при чём тут Гейтс?
Идея вживления микрочипа в тело человека через прививочный укол вынашивалась мировой элитой давно. В «Prevent Disease.Com» (электронном издании США, специализирующемся на разоблачении планов американской и международной «медицинской мафии») ещё в 2009 году появилась статья «Are Populations Being Primed For Nano-Microchips Inside Vaccines?». Название статьи на русском: «Подталкивается ли население к принятию наночипов, упрятанных в вакцины?». Как отмечалось в указанной статье, ещё в последние годы ХХ века удалось разработать микрочипы нового поколения, основанные на использовании нанотехнологий. Сверхкомпактные (не больше пылинки, радиус порядка 5 микромиллиметра, что примерно в 10 раз меньше радиуса волоса) и недорогие. Вот что, в частности, говорилось в указанной выше статье: «Запущенный Всемирной организацией здравоохранения сценарий с пандемией свиного гриппа как нельзя лучше подходит для пропаганды и принуждения населения добровольно согласиться на введение микрочипов через нановакцины. Всё это будет сделано под лозунгом «высшего блага» для человечества».
Пять лет тому назад была запущена частно-государственная инициатива под кодовым названием «ID2020». Её инициатором был Билл Гейтс, основатель и руководитель IT-корпорации Microsoft, одновременно основатель и руководитель крупнейшего в США благотворительного фонда. Инициатива была поддержана ООН. Суть её проста – провести глобальную цифровую идентификацию населения для того, чтобы мировая элита могла его держать под своим контролем. В первых выступлениях Билла Гейтса как главного энтузиаста тотальной цифровой идентификации он не скрывал, что идентификация через чипизацию является самым простым и надёжным способом решения поставленной задачи.
Но встретив непонимание и даже гневные протесты со стороны ряда политиков и общественных деятелей, Гейтс больше эту идею не озвучивал. И, как считают некоторые эксперты, продолжал её двигать, давая деньги на разработки наночипов, которые станут «бесплатной добавкой» к прививочным препаратам. Решением задачи «наночип и вакцина в одном флаконе» занимались совместно, в тесной кооперации две структуры, находящиеся под контролем Билла Гейтса: упомянутое выше частно-государственное партнёрство «ID2020» и Альянс по вакцинациям GAVI (также частно-государственное партнёрство). Уже в 2018 году все упоминания о наночипах в составе вакцин были удалены с сайтов «ID2020» и GAVI.
Что с того?
Хотя с конференции в Ройтлингене прошло почти два месяца, вы наверняка ничего про неё не слышали – и это яркий пример контроля, установленного «Силиконовой мафией» над каналами распространения информации.
Видео и другие материалы конференции блокируют всеми возможными способами, а там, где нельзя заблокировать, выступают с плакатными «разоблачениями» прозвучавших там «фейков».
Чего только не сделаешь ради воспитания в людях доверия к «спасительным» вакцинам!
Биологические микрочипы: будущее медицины
Исследователи в университетах и в фармакологических фирмах проводят на чипах одновременный анализ работы тысяч и десятков тысяч генов и сравнивают экспрессию этих генов в здоровых и в раковых клетках. Такие исследования помогают создавать новые лекарственные препараты и быстро выяснять, на какие гены и каким образом эти новые лекарства действуют. Биочипы являются также незаменимым инструментом для биологов, которые могут сразу, за один эксперимент, увидеть влияние различных факторов (лекарств, белков, питания) на работу десятков тысяч генов.
Что же это такое биочипы? Точнее всего их описывает английское название DNA-microarrays, т.е. это организованное размещение молекул ДНК на специальном носителе. Профессионалы называют этот носитель «платформой». Платформа это чаще всего пластинка из стекла или пластика (иногда используют и другие материалы, например кремний). В этом смысле чипы биологические близки к чипам электронным, которые и базируются на кремниевых пластинах. Это организованное размещение занимает на платформе очень небольшой участок размером от почтовой марки до визитной карточки, поэтому в названии биочипов присутствует слово micro. Микроскопический размер биочипа позволяет размещать на небольшой площади огромное количество разных молекул ДНК и считывать с этой площади информация с помощью флуоресцентного микроскопа или специального лазерного устройства для чтения.
Способы изготовления биочипов тоже бывают разными. Одна из крупнейших фирм по производству биочипов Affymetrix изготовляет биочипы таким же способом, каким изготовляют электронные чипы (и расположена эта фирма в Силиконовой долине, в Калифорнии). Чипы Affymetrix наращиваются прямо из стеклянной пластинки методом фотолитографии с использованием специальных микромасок. Применение отработанных методов электронной промышленности позволило добиться впечатляющих результатов. На одном таком чипе расположены десятки (а иногда и сотни) тысяч пятен размером в несколько микрон. Каждое пятно это один уникальный фрагмент ДНК длиной в десятки нуклеотидов.
Изготовленный таким образом биочип в дальнейшем гибридизуют с молекулами ДНК, мечеными красителем. Сравнивают, например, ДНК, выделенную из здоровых клеток, и ДНК, выделенную из раковых клеток. Часто сравнивают ДНК, выделенную из разных больных. После гибридизации на биочипе возникают причудливые узоры. Эти узоры бывают разными у нормальных и у раковых клеток или сильно различаются при различных видах лейкозов. Излечимые виды лейкозов дают одни узоры (паттерны), неизлечимые дают совсем другие паттерны. На рисунке 1 можно видеть, как окрашенная ДНК от разных больных образует различные паттерны на биочипе. Болезнь одна и таже, паттерны разные. По виду паттернов можно с большой вероятностью предсказать течение болезни на самой ранней ее стадии. В данном случае при паттерне типа 1 верятность метастаз равна нулю, при паттерне типа 2 уже 29%, при паттернах типа 3 и 4 соответственно 75% и 77%.
Биочипы изготавливают не только методом фотолитографии. Другой подход это когда олигонуклеотиды (относительно короткие фрагменты однонитевой ДНК) синтезируют отдельно, а затем уже пришивают к биочипу. Чипы такого типа изготавливают в разных фирмах, в частности, в Москве, в Институте молекулярной биологии. Биочипы, изготовленные в ИМБ, позволяют различать у больных туберкулезом штаммы, отличные от штаммов устойчивых к антибиотикам. Проблема состоит в том, что у некоторых больных бактерии туберкулеза имеют устойчивость к антибиотику рифампицину и антибиотик не помогает при лечении болезни. У большей части больных бактерии обычные (т.н. дикие штаммы бактерий) и антибиотик помогает. Необходимо знать устойчивость бактерий к антибиотику в самом начале лечения. Если врачи определят устойчивость бактерий через месяца после начала лечения, то легкие больного будут уже изрядно повреждены. Традиционные методы определения устойчивости бактерий туберкулеза могут отнять несколько недель. Биочипы позволяют решить эту задачу за дня. На рисунке 2 видны различные узоры паттерны гибридизации на российском биочипе двух штаммов туберкулеза: дикого и устойчивого к рифампицину.
На рисунке представлены гибридизационные картины (A, B) и соответствующие им диаграммы интенсивности флуоресцентных сигналов (C, D). A и C прогибридизована последовательность дикого типа, B и D последовательность содержит мутацию, приводящую к замене His526>Tyr (показана стрелкой).
Теперь приведем пример новейших специальных разработок в области биочипов. Специалисты из Нортвестернского университета в США разработали для американской армии биочип, обладающий совершенно неожиданными свойствами. Если на этот биочип попадает ДНК от патогенных микробов, то фрагменты ДНК зондов с прикрепленными к ним микроскопическими частицами золота выстраиваются в ряд. Между электродами идет ток и биочип сигнализирует об угрозе. Схема такого биочипа приведена на рисунке. Специальный биочип сигнализирует о наличии бактериальной угрозы после того, как золотые микрочастицы замыкают два электрода.
Сейчас также разрабатывают белковые микрочипы. Но это уже отрасль большой новой науки протеомики.
Биочипы сегодня это быстро развивающийся рынок, где работают десятки фирм. Биочипы будут составлять основу биомедицины 21 века.
Микрочипы – будущее медицины
В течение нескольких десятилетий микрочипы полностью трансформировали бытовую электронику, обеспечив появление огромного количества устройств, начиная от электронных часов и карманных калькуляторов и заканчивая портативными компьютерами и цифровыми музыкальными плеерами.
Специалисты лаборатории технологии микросистем Массачусетского технологического института, работающие под руководством заведующего лабораторией Ананта Чандракасана (Anantha Chandrakasan), утверждают, что следующим поколением продуктов этой электронной революции станут биомедицинские устройства. В частности, исследователи работают над созданием крошечных маломощных чипов для диагностики нарушений работы сердца, а также мониторинга состояния пациентов с болезнью Паркинсона и эпилепсией. Такие устройства, пригодные для имплантации или постоянного ношения, могут не только изменить практикуемые врачами подходы, но и снизить стоимость диагностики.
Ключевым компонентом подобных приборов является разработанный авторами ультра-маломощный чип, обеспечивающий взаимосвязь между миниатюрными медицинскими мониторами и биосенсорами, а также различными устройствами, необходимыми для обработки сигнала и выведения информации.
Конечной целью работы исследователей является разработка чипа, на основе которого можно будет создать устройство для одновременного мониторинга целого спектра жизненных показателей, в том числе сердечного ритма, частоты дыхания, артериального давления, насыщения крови кислородом и температуры тела. В настоящее время они работают над микрочипом, предназначенным для регистрации и записи электрокардиограммы.
Врачи часто назначают пациентам с различными заболеваниями сердца хольтеровское мониторирование – непрерывную регистрацию электрокардиограммы в течение суток или более. В таких случаях к грудной клетке пациента с помощью нескольких электродов крепится монитор, а на бедро – аккумуляторная батарея. Это устройство не только не очень удобно, но и не позволяет сохранять достаточно большое количество информации.
Разрабатываемый авторами миниатюрный монитор имеет форму буквы L, длина каждой из сторон которой составляет около 10 сантиметров. Это устройство, не имеющее внешних проводов и потребляющее всего два милливатта, прикрепляется к грудной клетке и не мешает жизнедеятельности человека. Встроенная в него плата флэш-памяти позволяет регистрировать электрокардиограмму в течение двух недель. В будущем разработчики надеются усовершенствовать устройство, научив его использовать энергию, вырабатываемую телом человека, что исключит необходимость использования элемента питания.
Врачи могут использовать полученные с помощью нового монитора данные для прогнозирования состояния пациентов. Специалисты Массачусетского технологического института уже разработали компьютерный алгоритм, позволяющий на основе данных электрокардиограммы оценивать риск смерти пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. В настоящее время такой анализ можно проводить после загрузки записанных на чипе данных в компьютер, однако, по словам разработчиков, в будущем чип сам будет обрабатывать информацию. Возможно, что чип даже сможет звуковым сигналом предупреждать пациента о высоком риске сердечного приступа, а также выявлять риск других возможных проблем, на основании чего врачи смогут своевременно проводить необходимые диагностические процедуры, изменять протокол лечения, либо прибегать к хирургическим вмешательствам.
Начало тестирования работы первого прототипа такого монитора электрокардиограммы на здоровых добровольцах запланировано уже на эту весну.
Помимо миниатюрных мониторов, предназначенных для непрерывного ношения, инженеры Массачусетского технологического института работают над созданием имплантируемой электроники для медицинского мониторинга. Основной стоящей перед ними проблемой является обеспечение непрерывного питания устройств без использования нуждающихся в регулярной перезарядке батарей. Для решения этой задачи адъюнкт-профессор Джоэл Доусон (Joel Dawson) предлагает использовать ультраконденсаторы, которые не изнашиваются со временем, что происходит с аккумуляторными батареями. Конечной целью его работы является создание устройства размером с рисовое зерно для регистрации тремора и непроизвольных подрагиваний пациентов с болезнью Паркинсона.
К другим проектам, над которыми работают специалисты лаборатории технологии микросистем, относится разработка миниатюрных ультразвуковых устройств, а также микрочипов типа «лаборатория на чипе», предназначенных для анализа состава биологических жидкостей. Они также занимаются поиском оптимальных подходов к беспроводной передаче информации, записываемой носимыми или имплантируемыми устройствами, в мобильные телефоны или компьютеры.
Специалисты считают, что потенциал биомедицинской электроники настолько велик, что на сегодняшний день человек даже не в состоянии полностью оценить его масштабы и что в будущем мы будем пользоваться устройствами, которые сегодня кажутся нам научной фантастикой. Наглядным примером такого невероятного прогресса являются мобильные телефоны, о которых не так давно люди могли только мечтать, а сейчас уже используют их не только для общения, но и для прослушивания музыки, чтения книг, работы в Интернете и многих других целей.