Автоматизированные системы исследований белков методом

ИННОВАЦИОННАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ МЕДИЦИНА: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И НОВЫЕ ТЕСТЫ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ
Автоматизированные системы
исследований белков методом
электрофореза
Фунт В.А. (Москва)
За период времени с момента предложения Тизелиусом А. в 1937 году первого прибора по разделению
и анализу смеси белков благодаря их индивидуальной подвижности в электрическом поле и по настоящее
время метод электрофореза нашел самое широкое применение в практике клинической лаборатории.
Анализ острофазных белков при остром и хроническом воспалении, нарушения белкового синтеза при тяжелых
заболеваниях печени, диагностика протеинурий, патология липидного обмена, иммунодефицитные
состояния, парапротеинемия – таков далеко неполный список востребованности данного метода.
Д
иагностическая значимость данного метода подтверждается огромным разнообразием выпускаемых в настоящее время систем для электрофореза: предлагается спектр оборудования от несложного
набора инструментов и оборудования для рутинных исследований (DS-2, Cormay (Польша); УЭФ-01-»Астра»,
НПЦ «Астра» (г. Уфа); Scanion, RAL (Испания) и полуавтоматизированных систем, использующих агарозные
гели (Hydrasis, Sebia (Франция); SAS-1 plus, Helena
Laboratories (Великобритания), до полностью автоматизированных капиллярных систем (продукция Sebia
(Франция); Beckman (США) и др.).
1
2
54
Безусловно, системы для рутинных электрофоретических исследований малоэффективны для лабораторий с
объемом исследований белковых фракций свыше 20 образцов, требуют определенного мастерства от врача-лаборанта и очень утомительны. Только автоматизированные
системы обеспечивают единообразный подход к оценке и
интерпретации получаемых результатов, быстрое и недорогое исследование для больших групп пациентов, и предоставляют более полную диагностическую информацию.
Рассматривают три степени автоматизации метода
электрофореза белков.
Третья степень объединяет инструменты, использование которых требует вмешательство оператора в процесс
исследования образцов по несколько раз за 1 цикл. Контроль за качеством всех процедур проведения ЭФ возможен только по конечному результату. Ярким примером
таких инструментов служит полуавтоматическая агарозная система Hydrasis (Sebia, Франция).
ИННОВАЦИОННАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ МЕДИЦИНА: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И НОВЫЕ ТЕСТЫ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ
Ко второй степени автоматизации имеют отношения
ЭФ системы, предусматривающие участие оператора
лишь на старте. Подготовка образцов выполняется вне
борта анализатора. Контроль получаемых результатов реализован по принципу обратной связи на каждом этапе
процесса выполнения метода ЭФ. Примером образцов
второй степени автоматизации служат автоматические
агарозные системы производства Interlab (Италия).
3
Высшая, первая степень автоматизации предполагает
отсутствие этапа пробоподготовки. Участие оператора
остается необходимым только на старте и контроль за
процессом исследования осуществляется на каждом этапе ЭФ.
4
Первой степенью автоматизации обладает большинство современных капиллярных систем. Они являются наиболее производительными и достаточно экономичными
при эксплуатации, поскольку предусматривают минимальную пробоподготовку либо ее полное отсутствие,
процесс анализа носит непрерывный характер и полностью автоматизирован.
5
55
ИННОВАЦИОННАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ МЕДИЦИНА: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И НОВЫЕ ТЕСТЫ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ
6
Однако, отсутствие материального носителя результата разгонки белков, который предоставляет электрофорез
на агарозных гелях, является самым главным препятствием широкого распространения технологий капиллярного
электрофореза.
Нередко чувствительность детекторов, регистрирующих фракции белков при электрофоретической разгонке
белков в капиллярах, недостаточна для идентификации
близ расположенных минорных паттернов. Тем не менее,
при выполнении ЭФ на агарозных гелях человеческий
глаз их различие видит и далее оператор может откорректировать программу денситометрирования.
Отсутствие живой картины разгонки белков пациентов сильно раздражают патологов, поскольку интерпретация графов, получаемых после капиллярного электрофореза, очень затруднительна. Особенно в области
гаммаглобулинов.
В случае гаммапатий интерпретировать графы капиллярной системы чрезвычайно трудно в силу многих причин, в первую очередь, недостаточной чувствительности
оптического детектора, во-вторых, коротким пробегом
белков в области гаммаглобулинов.
7
Кроме всего, многочисленные исследования преимуществ и недостатков агарозной и капиллярной систем показал, что чувствительность капиллярной системы составляет половину от чувствительности агарозной
системы!!
8
56
ИННОВАЦИОННАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ МЕДИЦИНА: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И НОВЫЕ ТЕСТЫ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ
Поэтому в мировом обществе специалистов клинических лабораторных исследований давно признано, что
именно агарозные системы являются золотым стандартом в ЭФ белков.
9
Наиболее известной автоматизированной агарозной
ЭФ системой в России является Hydrasis (Sebia, Франция). Компания Sebia на рынке производителей электрофоретического оборудования присутствует уже много лет
и обладает серьезным авторитетом. Ее продукция обладает рядом достоинств, в первую очередь, высокой степенью
надежности, позволяет получать результаты с отличным
разрешением. Sebia предлагает наиболее полный ассортимент тест-систем, доступных на рынке.
10
11
Тем не менее, Hydrasis является полуавтоматизированной системой, состоящей из нескольких отдельных
модулей. Большую долю труда оператора составляют
ручные операции. Оператор вынужден перемещаться с
гелем в руках от одного модуля к другому. Многие процессы из ручных манипуляций (внесение образцов на аппликатор, размещение и инкубация аппликатора с образцами в «мокрой» камере, заправка гелевой пластины в
рамку-держатель и др.) являются утомительными. Кроме
того, манипуляции с аппликатором требуют строгого соблюдения регламента обращения с ним после внесения
образцов, поскольку «зубья» аппликатора изготовлены
из ацетат-целлюлозной мембраны и образцы со временем
адсорбируются на их поверхности.
Есть определенные неудобства с «мокрой» камерой
разгонки.
57
ИННОВАЦИОННАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ МЕДИЦИНА: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И НОВЫЕ ТЕСТЫ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ
Продукция компании Helena Laboratories (Великобритания) использует технологии, аналогичные компании Sebia, и во многом обладает теми же достоинствами и
недостатками.
12
Компания «Interlab» (Италия) – самый последовательный производитель оборудования для проведения
электрофоретического анализа белков на твердых носителях. В России хорошо известен полностью автоматизированный анализатор электрофореза белков на ацетатцеллюлозных мембранах – Microtech 648ISO. Участие
оператора в работе с данным инструментом ограничивается только загрузкой проб, мембран, красителями и
обесцвечивателями на борт анализатора. Все другие этапы ЭФ анализа прибор производит в автоматическом режиме.
Логическим развитием технологии полной автоматизации ЭФ исследований явился новый анализатор –
Interlab G26.
13
Interlab G26, обладая всеми достоинствами предыдущего аппарата, работает уже с агарозными гелями. Анализатор позволяет разделение белковых фракций на одном
геле в двух направлениях (до 26 образцов). Общая производительность прибора – 78 образцов в час. Для иммунофиксации предусмотрена отдельная программируемая
инкубационная камера на два геля.
14
58
ИННОВАЦИОННАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ МЕДИЦИНА: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И НОВЫЕ ТЕСТЫ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ
15
Нанесение образцов на гель полностью автоматизировано и осуществляется с помощью роботизированного
манипулятора и металлического аппликатора с последующей промывкой зубьев аппликатора водой. Также автоматизирован процесс переноса геля от одного модуля к
другому. Анализатор полностью предотвращает случаи
потери результата вследствие неловкости или ошибок
оператора.
Все этапы ЭФ анализа (разгонка, окрашивание, обесцвечивание, сушка и денситометрия) выполняются на
борту анализатора. Анализатор компактен и не требует
больших поверхностей рабочих столов. В качестве дополнительного оборудования требуется приобретение только
компьютера и принтера.
Простые технические решения взаимодействия модулей анализатора обеспечивают механическую и электрическую надежность эксплуатации Interlab G26.
Низкая цена приобретения анализатора и низкая себестоимость производимых анализов делают Interlab G26
относительно полуавтоматизированных систем уровня
Hydrasis или SAS-1, 2, 3, 4 более выгодным и в сочетании
с полной автоматизацией процессов электрофоретического исследования и широким выбором тест-систем максимально привлекательным инструментом анализа белковых фракций и индивидуальных белков в КДЛ.
16
Автор благодарит Dr. A. Ciapini, Компания Interlab
(Италия), д.м.н., Профессора Титова В.Н., Российский
кардиологический научно-производственный комплекс,
г. Москва, д.м.н., Профессора Гильманова А.Ж., к.м.н., Доцента Саляхову Р.М., Кафедра лабораторной диагностики
ИПО Башкирского медуниверситета, г. Уфа, Профессора
Сергееву Н.А., Кафедра факультетской хирургии Российский государственный медицинский университет, г. Москва, за возможность использовать их труды при составлении данной презентации.
17
59