Поиск по сайту:
Главная страница » Эталоны » Кулябина Е.В., "От эталона единицы каталитической активности до метрологического обеспечения геномных исследований"

От эталона единицы каталитической активности до метрологического обеспечения геномных исследований




Е.В. Кулябина, 

кандидат технических наук, начальник лаборатории метрологического обеспечения биологических и информационных технологий,

ФГУП «ВНИИМС». Москва, kuliabina @ vniims.ru 


Новейшие достижения науки и ускоренный прогресс технологий сопровождаются все возрастающими требованиями к точности измерений. С другой стороны, на стыке научных дисциплин возникли и продолжают формироваться новые отрасли, которые нуждаются в новых стандартах, эталонах, надежных средствах измерений. Поэтому актуальной необходимостью стало создание специализированных научных метрологических подразделений, целенаправленно работающих над обеспечением единства измерений в сферах инновационного развития.

Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ФГУП «ВНИИМС») принадлежит к числу ведущих российских научно-практических центров метрологического обеспечения различных отраслей национальной экономики, включая электроэнергетику, нефтегазовую промышленность, станкостроение, химико-технологический комплекс и др. Несколько лет назад в 2011 г. во ВНИИМС была создана уникальная лаборатория метрологического обеспечения биологических и информационных технологий. О том, чем она занимается, о ее успехах и достижениях рассказывает начальник лаборатории, к.т.н., Елена Валериевна Кулябина.

Елена Валериевна, как удается в рамках одного научного метрологического подразделения объединить столь разные направления работ, как биологические и информационные технологии?

Не такие уж они, эти технологии, и разнонаправленные. На их стыке сложились целые междисциплинарные направления, например, биоинформатика, которая, в частности, занимается разработкой методов и средств программного обеспечения (ПО) для интерпретации биологических данных. Широкое применение математического, статистического, информационно-аналитического инструментария необходимо, чтобы понять и описать структуру и свойства объектов в геномных и проте-омных исследованиях. Без мощного ПО попросту невозможно изучение таких сложных структур, как клеточные органеллы, белковые молекулы, гены и нуклеиновые кислоты. Для иллюстрации приведу пример структуры генома человека. Она включает примерно 3,1 млрд пар нуклеотидов. Поэтому использование самых современных достижений информационных технологий в подобных работах является насущной потребностью, соответствующей духу времени.

Что касается создания нашей лаборатории, то все сложилось исторически. Часть ее сотрудников прежде занималась биологией, часть — программным обеспечением или IT. Ныне существующий коллектив образовался, когда С.С. Голубев предложил в 2013 г. объединить всех нас в разностороннее и разноплановое научное подразделение. То, что это решение было правильным, подтвердили четыре последующих года нашей совместной не просто работы, а, по сути, жизни. Нам удалось обеспечить органичное, можно сказать, симбиотическое сосуществований обоих направлений научной деятельности — информационного и биологического.

Над решением каких конкретных задач вы работаете вместе со своими коллегами?

Когда меня пригласили на должность начальника лаборатории метрологического обеспечения биологических и информационных технологий, то передо мной была поставлена задача успешного функционирования научного подразделения, которое предназначено для выполнения фундаментальных исследований с целью построения системы метрологического обеспечения, как в плане биотехнологий, так и информационных технологий. Сразу расскажу о месте, которое мы отводим информационным технологиям. На данный момент аккредитована испытательная лаборатория программного обеспечения ВНИИМС и составлен Реестр опорных программных продуктов. В круг оказываемых услуг в части ПО входят:

• сертификация ПО;

• проверка идентификации ПО при испытаниях с целью утверждения типа средств измерений;

• осуществление проверки защиты ПО;

• проведение экспертизы ПО;

• экспертиза программной документации;

• разработка нормативных документов от стандартов предприятия до национальных стандартов.

Естественно, что по закону сертификация программного обеспечения — дело сугубо добровольное. Однако с учетом того факта, что подавляющее большинство современных средств измерений работают только при наличии ПО, с учетом все возрастающей точности и сложности измерений, осуществляемых в практической деятельности, необходимости обработки получаемых результатов с помощью специализированных программ, наличия сертифицированного ПО закрепленного в технических регламентах, создание подобной сертификационной испытательной лаборатории насущно необходимо для обеспечения единства измерений. В основном, конечно же, мы испытываем ПО компаний-разработчиков, однако составленный нами Реестр опорных программных продуктов включает также и то программное обеспечение, которое мы используем сами для работы.

Что касается наших работ в области биологии, то нами реализовано несколько масштабных проектов. Хронологически первый из них — это создание референтной методики калибровки тест-систем (экспресс-тестов), позволяющей использовать рефлектометрический анализатор «Реф-леком» для количественного иммунохрома-тографического определения иммуноглобулина Е (ІдЕ) в концентрациях 50,0 ± 12,0 мг/мл с погрешностью 24,0%, что удовлетворяет требованиям точности измерений *. Помимо измерения содержания ІдЕ, данная референтная методика также может применяться для оперативного определения в биологически активных средах содержания аллергенов, ранних маркеров сердечных заболеваний, наркотических веществ, алкоголя, маркеров беременности и т. д. Все это представляет интерес для последующего медицинского использования.

Данную работу мы проводили совместно с Институтом биохимии им. А.Н. Баха РАН. Биохимическими исследованиями руководил доктор биологических наук, профессор Юрий Юзефович Венгеров. В дальнейшем предполагалось создание стандартного образца (СО) иммуноглобулина Е. Помимо того, что это вещество используется в разработанной нами референтной методике, оно в принципе важно для медицинских биохимических исследований, поскольку является важным маркером аллергических реакций в человеческом организме. В свободном виде в плазме крови ІдЕ почти не содержится, но с высоким сродством он связывается с мембранами базофилов и тучных клеток. При взаимодействии с антигеном иммуноглобулин Е вызывает разрушение клеток (дегрануляцию) и выброс в кровь медиаторов воспаления — гистамина и серотонина. На этой реакции, в частности, основано проведение аллергических диагностических тестов.

* Зеленкова М.В., Кудеяров Ю.А., Кулибина Е.В., Мелкова О.Н., Паньков А.Н., Венгеров Ю.Ю.
Разработка и апробация референтной методики калибровки иммунохроматографических тест-систем (экспресс - тестов) широкого применения, в том числе, медицинского назначения // Законодательная и прикладная метрология. 2014. №2. С. 32-33.

В связи с практической значимостью темы, работы по созданию СО ІдЕ нами были начаты в 2014 г. И всего за год на примере порядка 100 образцов препарата были изучены факторы, влияющие на его кратковременную и долговременную стабильность. Нам даже удалось создать прототип стандартного образца. Однако, к сожалению, на данный момент работа по созданию собственно стандартного образца утвержденного типа ІдЕ приостановилась в связи со смертью Ю.Ю. Венгерова.

Результатом нашего самого масштабного на сегодняшний день проекта, который длился два года (2015-2016 гг.), стал экспериментальный образец государственного первичного специального эталона единицы каталитической активности биологически и химически активных веществ - катал. Исследования единицы каталитической активности начали проводиться в 1964 г. Единица применяется с 1980-х годов при определении ферментативной активности. В 1999 г., XXI Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) приняла решение включить эту единицу в систему СИ для выражения каталитической активности в целом (хотя и с преимущественным использованием в области медицины и биохимии) **. По своему смыслу один катал соответствует изменению скорости химической реакции, если в оптимальных условиях она увеличивается при добавлении катализатора на один моль в секунду.

В нашей лаборатории мы создали комплекс средств измерений, который представляет собой экспериментальный образец российского государственного первичного специального эталона (ГПСЭ) для воспроизведения единицы каталитической активности (КА). Комплекс позволяет измерять КА биологически активных веществ (ферментов) в диапазоне каталитических концентраций (7,8 - 94)х10 7 кат/дм3 и удельную каталитическую активность химических катализаторов в диапазоне (1 - 20)х10 8 кат/г.

** Отчет XXI Генеральной конференции по мерам и весам (октябрь 1999 г.). - Севр, Франция: МБМВ, 1999

Апробацией нашей разработки стало участие в международных сличениях в области биоанализа CCQM Р 137, проводимых под эгидой Международного бюро мер и весов (МБМВ). Измерение каталитической концентрации фермента альфа-амилазы в сыворотке крови показало, что представленный нами экспериментальный образец ГПСЭ полностью соответствует научно-техническому международному уровню. Сейчас мы готовим документы для его государственной аттестации.

Мир катализаторов многообразен: активность каких из них уже определялась на разработанном в вашей лаборатории экспериментальном образце ГПСЭ единицы измерения катал?

Страница 1 из 2 Следующая

Добавить комментарий


Главная страница » Эталоны » Кулябина Е.В., "От эталона единицы каталитической активности до метрологического обеспечения геномных исследований"