УДК 619:616-07:60
DOI: 10.36871/vet.zoo.bio.202603214

Авторы

Николай Васильевич Пименов,
Алисия Алексеевна Щеколдина,
Наталья Анатольевна Бузмакова,
Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии – МВА имени К. И. Скрябина, Москва, Россия

Аннотация

Разработка и внедрение средств экспресс-диагностики инфекционных заболеваний животных относятся к приоритетным задачам ветеринарной биотехнологии, поскольку оперативность лабораторного подтверждения этиологии определяет эффективность противоэпизоотических мероприятий, уровень биобезопасности производственных цепочек и величину экономических потерь. Диагностика по месту применения (Point-of-Care, PoC) сокращает интервал от отбора пробы до получения результата, достаточного для принятия практических решений, за счет выполнения исследования непосредственно в условиях хозяйства и на объектах ветеринарного надзора при сохранении диагностической надежности. Настоящий обзор посвящен биотехнологическим подходам к созданию PoC-тест-систем для выявления возбудителей и биомаркеров инфекционного процесса (антигенов, антител, нуклеиновых кислот) у продуктивных и домашних животных. Рассмотрены основные технологические платформы экспресс-диагностики, включая иммунохроматографические тесты латерального потока и молекулярные методы на основе изотермической амплификации, а также перспективные форматы, основанные на CRISPR-опосредованной детекции и интеграции стадий пробоподготовки, реакции и регистрации сигнала в микрофлюидные и картриджные решения. Особое внимание уделено факторам, определяющим воспроизводимость результатов вне лаборатории: выбору биомишени и биорецепторов, учету матричных эффектов, стратегиям формирования и регистрации сигнала, стабилизации реагентов, внедрению встроенных контроля качества и контроля инструментальной регистрации результатов. Обсуждаются практические и регуляторные ограничения внедрения PoC-диагностики, включая требования биобезопасности, межсерийную стабильность и необходимость подтверждения диагностических характеристик на релевантных матрицах и в целевых популяциях; обоснована оценка тест-систем по критерию пригодности по назначению с учетом конкретного сценария применения. Наибольшая практическая эффективность достигается при сочетании полевого скрининга с подтверждающими лабораторными исследованиями и стандартизированным учетом результатов.

Ключевые слова

экспресс-диагностика, Point-of-Care (PoC), ветеринарная биотехнология, иммунохроматографический анализ, изотермическая амплификация

Список литературы

  1. Борунова С. М., Рудняев Д. А., Абрамов П. Н. Оценка репродуктивных качеств баранов-производителей и качества спермы по показателям индекса фрагментации ДНК // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2023. № 4. С. 157– 164. DOI: 10.36871/vet.zoo.bio.202304017.
  2. Пименов Н. В., Новикова Е. Е., Глазунов Е. А. Фагоидентификация Staphylococcus aureus в образцах молока // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2019. № 8. С. 31–39. DOI: 10.26155/vet.zoo. bio.201908004.
  3. Позябин С. В., Пименов Н. В., Бузмакова Н. А. и др. Обеспеченность рынка вакцинопрепаратов против инфекционных болезней свиней // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2025. № 5. С. 149– 155. DOI: 10.36871/vet.zoo.bio.202505115.
  4. Яцентюк С. П., Горбачева Н. С., Брюсова М. Б. и др. Скрининговое тестирование живых вакцин для профилактики вирусных болезней птиц на загрязнение гировирусом птиц 2-го типа // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2024. Т. 12. № 2. DOI: 10.36871/vet.zoo.bio.202412208.
  5. Chen J. S., Ma E., Harrington L. B. et al. CRISPR-Cas12a target binding unleashes indiscriminate single-stranded DNase activity // Science. 2018. Vol. 360. No. 6387. Рр. 436–439. DOI: 10.1126/science.aar6245.
  6. Chin C. D., Linder V., Sia S. K. Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices // Lab on a Chip. 2012. Vol. 12. No. 12. Рр. 2118–2134. DOI: 10.1039/c2lc21204h.
  7. Craw P., Balachandran W. Isothermal nucleic acid amplification technologies for point-of-care diagnostics: a critical review // Lab on a Chip. 2012. Vol. 12. No. 14. Рр. 2469–2486. DOI: 10.1039/c2lc40100b.
  8. Di Nardo F., Chiarello M., Cavalera S. et al. Ten years of lateral flow immunoassay technique applications: trends, challenges and future perspectives // Sensors. 2021. Vol. 21. No. 15. Article 5185. DOI: 10.3390/ s21155185.
  9. Gootenberg J. S., Abudayyeh O. O., Lee J. W. et al. Nucleic acid detection with CRISPR-Cas13a/C2c2 // Science. 2017. Vol. 356. No. 6336. Рр. 438–442. DOI: 10.1126/science.aam9321.
  10. Hobbs E. C., Colling A., Gurung R. B. et al. The potential of diagnostic point-of-care tests (POCTs) for infectious and zoonotic animal diseases in developing countries: technical, regulatory and sociocultural considerations // Transboundary and Emerging Diseases. 2021. Vol. 68. No. 4. Рр. 1835– 1849. DOI: 10.1111/tbed.13880.
  11. Kellner M. J., Koob J. G., Gootenberg J. S. et al. SHERLOCK: nucleic acid detection with CRISPR nucleases // Nature Protocols. 2019. Vol. 14. No. 10. Рр. 2986–3012. DOI: 10.1038/s41596-019-0210-2.
  12. Kirkland P. D., Newberry K. M. Your assay has changed — is it still fit for pur pose? What evaluation is required // Revue Scientifique et Technique (Office International des Epizooties). 2021. Vol. 40. No. 1. Рр. 205–215. – DOI: 10.20506/rst.40.1.3218.
  13. Koczula K. M., Gallotta A. Lateral flow assays // Essays in Biochemistry. 2016. Vol. 60. No. 1. Рр. 111–120. DOI: 10.1042/ ebc20150012.
  14. Land K. J., Boeras D. I., Chen X.-S. et al. REASSURED diagnostics to inform disease control strategies, strengthen health systems and improve patient outcomes // Nature Microbiology. 2019. Vol. 4. No. 1. Рр. 46–54. – DOI: 10.1038/s41564-018-0295-3.
  15. Manessis G., Gelasakis A. I., Bossis I. Pointof-care testing for infectious diseases in animals: current advances and future directions // Biosensors. 2022. Vol. 12. No. № 7. Article 455. DOI: 10.3390/bios12070455.
  16. Manual of Diagnostic Tests and Vaccines for Terrestrial Animals. Chapter 1.1.6. Principles and methods of validation of diagnostic assays for infectious diseases (version adopted in May 2023) // World Organisation for Animal Health (WOAH). 2023. URL: https://www. woah.org/fileadmin/Home/eng/Health_standards/tahm/1.01.06_VALIDATION.pdf.
  17. Martinez A. W., Phillips S. T., Whitesides G. M. et al. Diagnostics for the developing world: microfluidic paper-based analytical devices // Angewandte Chemie International Edition. 2007. Vol. 46. No. 8. Рр. 1318–1320. – DOI: 10.1002/anie.200603817.
  18. Niemz A., Ferguson T. M., Boyle D. S. Pointof-care nucleic acid testing for infectious diseases // Trends in Biotechnology. 2011. Vol. 29. No. 5. Рр. 240–250. DOI: 10.1016/j. tibtech.2011.01.007.
  19. Notomi T., Okayama H., Masubuchi H. et al. Loop-mediated isothermal amplification of DNA // Nucleic Acids Research. 2000. Vol. 28. No. 12. e63. DOI: 10.1093/nar/28.12.e63.
  20. Piepenburg O., Williams C. H., Stemple D. L. et al. DNA detection using recombination proteins // PLoS Biology. 2006. Vol. 4, № 7. e204. DOI: 10.1371/journal. pbio.0040204.
  21. Posthuma-Trumpie G. A., Korf J., van Amerongen A. Lateral flow (immuno)assay: its strengths, weaknesses, opportunities and threats. A literature survey // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2009. Vol. 393. No. 2. Рр. 569–582. DOI: 10.1007/ s00216-008-2287-2.
  22. Quesada-González D., Merkoçi A. Nanoparticle-based lateral flow biosensors // Biosensors and Bioelectronics. 2015. Vol. 73. Рр. 47– 63. – DOI: 10.1016/j.bios.2015.05.050.
  23. Schrader C., Schielke A., Ellerbroek L. et al. PCR inhibitors–occurrence, properties and removal // Journal of Applied Microbiology. 2012. Vol. 113. No. 5. Рр. 1014–1026. – DOI: 10.1111/j.1365-2672.2012.05384.x.
  24. Zarei M. Advances in point-of-care technologies for molecular diagnostics // Biosensors and Bioelectronics. 2017. Vol. 98. Рр. 494– 506. DOI: 10.1016/j.bios.2017.07.024.