Капсула для длительного хранения биологического материала Российский патент 2025 года по МПК C12M3/00 C12Q1/68 

Область техники.

Изобретение относится к области биотехнологии и касается капсулы для долговременного хранения биологического материала.

Уровень техники.

На сегодняшний день значительную сложность представляет идентификация неопознанных останков людей, возникающих в результате стихийных бедствий, техногенных происшествий, боевых действий и т.д. К сожалению, останки биологических объектов, которые могут быть идентифицированы как останки людей, зачастую находят в состоянии практически не пригодном для опознания обычными методами. Останки могут представлять собой фрагменты тел, не содержащих особых примет, позволяющих с уверенностью опознать человека.

Для профессий, связанных с повышенным риском, желательно заранее поместить на хранение в банк данных образец ткани, который будет использован для генного анализа при идентификации не опознаваемых другим способом останков.

В настоящее время известны различные капсулы для сохранения образцов биологических материалов. Для сохранения предложено использовать замораживание образца (811, авторское свидетельство 395439), бальзамирование (811, авторское свидетельство 1745765), капсулы с заливкой в парафин (1 Ш, патент 2031114), а также осаждение моно слоя клеток ткани на носителе с последующим хранением образца в холодильнике (КЦ патент 2014359).

Все вышеуказанные бескапсульные методы и капсулы не обеспечивают длительность хранения образца биологического материала (в течение нескольких сотен лет) из-за присутствия в образце влаги и кислорода, а также микроорганизмов, находящихся на поверхности, внутри образца и контейнера для его хранения. Наличие в образце воды и кислорода, а также его контакт с кислородом приводит В конечном счете к окислению биологического материала и непригодности сохранения генетической информации и молекул памяти того организма, от которого взят образец.

Еще одним аналогом капсулы для длительного сохранения ДИК с последующим его. использованием для проведения генетического анализа (WO 99/57264, 1999), включающий помещение обезвоженного образца в запаянную, не содержащую кислорода металлическую капсулу, причем перед капсулированием проводят изоляцию образца от внешней среды.

Из патента FR 3077509 В1 24.12.2021 известно устройство для хранения биологического материала при комнатной температуре, содержащее по меньшей мере один контейнер (1), состоящий из дна (5) и боковой стенки, при этом указанный контейнер (1) содержит на своей внутренней боковой стенке средство, придающее ему форму. При этом устройство выполнено с возможностью поддерживать выше и отдельно от дна контейнера опору, способную содержать указанный биологический материал, подлежащий хранению.

Настоящее изобретение также относится к устройству для хранения биологического материала при комнатной температуре, содержащему узел, составляющий одно целое с по меньшей мере двумя, предпочтительно кратными 8, более предпочтительно 96, 384 или 1536 устройствами согласно изобретению. Устройство для архивации биологических материалов, вмещающее не менее 2-х узлов (4) согласно изобретению. Кроме того из патента RU 2228617 С2 20.05.2004 известен способ длительного сохранения биологического материала. Сущность изобретения заключается в наличии открытой емкости, в которую помещен сублимированный биологический материал с 6% не выше чем предварительной сублимации образца биологического материала, помещенного в открытую емкость, до остаточного содержания влаги не свыше 6 мас. % и остаточного содержания кислорода не свыше 4 мас. %. Преимущество изобретения заключается в повышении длительности сохранения биологического материала. К недостаткам известной капсулы следует также отнести невозможность обеспечения длительности хранения из-за присутствия в образце значительных количеств влаги и кислорода. Помимо этого небольшой сохраняемый фрагмент образца, а в некоторых случаях отдельные клетки организма не образуют защитного биологического поля и представляют собой мертвую ткань, в которой процессы деструкции идут с большей скоростью, чем в живой ткани.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого изобретения, состоит в разработке капсулы для длительного хранения образцов биологических материалов, позволяющего сохранить биологический материал, из которого можно будет получить впоследствии информацию заложенную в ДНК и молекулах памяти. При этом стоит задача сохранения наследственной информации в биологическом материале как можно дольше, с наименьшими изменениями, что позволит впоследствии выделить персональную наследственную информацию. Капсула должна хранить генетическую информацию не только длительный срок, но и при наименьших затратах на хранении.

Раскрытие изобретения.

В рамках предлагаемого изобретения будут использованы следующие понятия и термины: биологический материал - любая ткань или жидкость живого организма (мышца, кусочек ногтя, волос, кожа, кость, капелька крови, слюна, иная биологическая жидкость, ткань растения, его сок и т.д.). Это понятие обобщает все виды материи биологического происхождения, из которой можно впоследствии выделить индивидуальную генетическую информацию о биологическом существе, владельце данной ткани, когда научный потенциал человечества значительно возрастет. Технический результат заявленного устройства состоит в обеспечении длительного хранения образцов биологического материала как можно дольше, без изменения его наследственной информации и молекул индивидуальной памяти. Это позволит впоследствии выделить из него информацию заложенную в нуклеиновых кислотах и белке, после длительного хранения с наименьшими потерями.

Кроме того, преимущество капсулы с оболочкой из растительного семени (косточки финиковой пальмы) заключается в повышении длительности сохранения биологического материала.

Указанный технический результат реализуется путем создания капсулы для хранения биологического материала.

Так, капсула для длительного хранения биологического материала отличается тем, что камера представляет собой емкость внутри косточки финиковой пальмы, внутрь камеры помещена стеклянная игла, к которой нетоксичным связующим веществом приклеен биологический материал, несущий генетическую информацию, игла с приклеенным биологическим материалом и все пространство камеры залиты парафином.

В частном случае капсула помещена в металлический корпус.

В частном случае в камеру помещена металлическая пластинка с текстом об индивидууме, от которого взят биологический материал, и способом извлечения биологического материала. Микротекст текст нанесен методом лазерной микрогравировки. Пластинка помещается между металлическим корпусом и капсулой.

В частном случае между стенкой косточки финиковой пальмы и парафином размешена оболочка из золотой фольги, перекрывающая со всех сторон заливочный материал с биологическим материалом от возможной диффузии веществ из стенки, косточки.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 (а и б) представлено распределение ДНК в луковице волос человека (ДНК - зеленая флуоресценция при окрашивании акридиновым оранжевым (люминесцентная микроскопия):

а. Луковица волоса сразу после заливки в парафин;

б. Луковица волоса человека после хранения в парафине в течение 44 лет.

Осуществление изобретения.

В косточки финиковой пальмы формируем камеру сверлением, для последующего размещения в ней биологического материала. Поскольку косточка финиковой пальмы достигает размеров до 1 сантиметра, камеру внутри нее формируем сверлом подходящего размера. При этом косточка финиковой пальмы была выбрана в качестве капсулы для длительного хранения биологического материала, в связи с тем, что зародыш пальмы может храниться в косточке многие годы до прорастания.

Финиковые пальмы израильские ученые вырастили из семян двухтысячной давности (опубликовано "8cience Advances" 2020). Следовательно, на генетический материал не было оказано воздействие за 2 тысячи с лишним лет и не произошло мутаций, которые снижают жизнедеятельность организма. Пальмы не только выросли, но и дали потомство. В 2020 году собрали второй урожай этих растений.

Затем образец биологического материала, под контролем бинокулярного микроскопа помешается на стеклянную иглу, путем приклеивания к ней нетоксическим клеем, при этом в качестве такого клея можно использовать белок куриного яйца, наложенного тонким слое на поверхность стеклянной иглы. Далее осуществляют высушивание приклеенного к игле образца сохраняемого биологического материала, фиксируют в 100% этаноле и заливают в парафин по гистологическим методикам (Ромейс, 1952).

Указанный препарат на стеклянной игле может беспрепятственно и без потерь переноситься по средам гистологической проводки не смотря на очень малые размеры. При этом в качестве биологического материала могут быть взяты луковицы волос, яйцеклетки различных животных и водные организмы размером в десятки и сотни мкм, например коловратки и тихоходки. Стеклянная игла заливается в парафин вместе с биологическим объектом и может быть извлечена с ним для дальнейшей работы, когда будущие исследователи изобретут методы взятия генетической информации из фиксированного биологического материала.

В качестве защитной оболочки от космического излучения и ионизирующего излучения, которое может изменить генетическую структуру нуклеиновых кислот и молекул памяти за тысячелетия хранения, в изобретении предлагается использовать естественные экраны, например, стенки косточек финиковой пальмы.

В настоящее время показано, что использование генетической информации ДНК позволяет клонировать живые организмы. С молекулами памяти, которые участвуют в долговременном хранении информации, дело обстоит сложнее. Пока только установлено, что. их основными компонентами является белок и микро РНК 136, которые могут сохраниться при гистологической фиксации клеток биологического материала. Опытами на планариях и крысах, а также в трансплантологии, показано, что молекулы памяти сохраняются во многих соматических клетках. Следовательно, они могут быть локализованы в соматических клетках человека и животных, в том числе в луковицах волос и других соматических клетках организма (Симаков. Молекулы памяти и бессмертия, «Биология в школе.» 5, 2006).

В дальнейшем изобретение будет раскрыто с использованием примеров реализации.

Пример 1. Образец - луковица волос человека (жителя. Москвы). Предварительно было определено распределение в корне волос ДНК, а интенсивность окрашивания указывает на сохранность структуры ДНК. Применен люминесцентный метод прижизненного окрашивания луковиц волос с использованием красителя - акридинового оранжевого. Опыт начат 44 года назад луковицы волос и небольшая часть стержня волоса помещали в каплю акридинового оранжевого с раствором Рингера-Локка и окрашивали в течение 2 минут, под покровным стеклом. В поле зрения люминесцентного микроскопа МБИ-2 Л. Места локализации ДНК флуоресцируют зеленым свечением. При изменении структуры ДНК появляется красноватое или оранжевое свечение. Зеленая люминесценция ДНК в клетках луковицы волос указывает на сохранность структуры ДНК. Ниже приведен снимок луковиц волоса человека, на котором показано распределение ДНК (зеленая флуоресценция указывает на сохранность ДНК). Объекты закладывались на 44-х летнее хранение в камеру из косточки финиковой пальмы при заливке в парафин.

Анализ полученных результатов показывает, что луковица волоса человека, хранящаяся в парафиновой заливке после 44-лет хранения продолжает флуоресцировать зеленым цветом, что указывает на сохранение структуры ДНК. При нарушении структуры ДНК можно было бы ожидать оранжевую или золотистую флуоресценцию. Следовательно, примерно около 50 лет структура ДНК в луковице волоса при гистологической парафиновой заливке не изменяется. Можно ожидать, что и в дальнейшем она сохранится.

Пример 2. Для доказательства сохранения молекул памяти, содержащих специальный белок и микро-РНК, при гистологической заливке в парафин, хранящейся в камере из косточки финиковой пальмы, опыт проведен на коловратке Филодина. Коловратки наклеивались с помощью белка из куриного яйца на стеклянную иглу, высушивались, а затем фиксировались 100% этанолом на стеклянной игле и окрашивались метил-грюн-пиронином. Далее следили за распределением нуклеиновых кислот.

Поскольку регенерация, и роста у коловраток во взрослом состоянии отсутствует, большая часть РНК может рассматриваться, как микро-РНК. Заливка в парафин производилась путем выдерживания коловраток по следующим средам: каша (смесь (50% парафина, 50% ксилола) при 37 градусах С пропитка парафином и заливка в парафин при 60 градусах С (возможные пузырьки воздуха стряхиваются подъемом и опусканием стеклянной иглы). Для извлечения биологического объекта очень малого размера достаточно в термостате при 50 градусах вытащить иглу вместе с биологическим объектом, хранящегося в парафине. В камере финиковой пальмы, хранящиеся 35 лет, цисты Филодин не отличались от свежеприготовленных цист коловраток Филодин по окраске от свежеприготовленных препаратов. Это указывает на сохранение РНК, и, следовательно, значительной части микро-РНК, входящих в молекулы памяти.

Изобретение относится к области биотехнологии и касается капсулы для долговременного хранения биологического материала. Капсула состоит из камеры, которая представляет собой емкость внутри косточки финиковой пальмы. Внутри камеры размещена стеклянная игла, к которой нетоксичным связующим веществом прикреплен биологический материал, несущий генетическую информацию. Игла с прикрепленным биологическим материалом и весь объем камеры залиты парафином. Капсула обеспечивает длительное хранение образца биологического материала без изменения его наследственной информации. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

1. Капсула для хранения биологического материала, состоящая из камеры, отличающаяся чем, что камера представляет собой емкость внутри косточки финиковой пальмы, внутри камеры размещена стеклянная игла, к которой нетоксичным связующим веществом прикреплен биологический материал, несущий генетическую информацию, игла с прикрепленным биологическим материалом и весь объем камеры залиты парафином.

2. Капсула по п. 1, отличающаяся тем, что капсула помещена в металлический корпус.

3. Капсула по п. 2, отличающаяся тем, что между металлическим корпусом и капсулой помещена металлическая пластинка с тестом, нанесенным методом лазерной микрогравировки, об индивидууме, от которого взят биологический материал, и способе извлечения биологического материала при завершении хранения.

4. Капсула по п. 1, отличающаяся тем, что между стенкой косточки финиковой пальмы и парафином размещена оболочка из золотой фольги, перекрывающая со всех сторон залитый материал с биологическим материалом.