Невероятный прорыв в мировой науке, шаг в абсолютно новую эру биологии, который в одиночку сделал россиянин! Ученый Научно-технологического университета «Сир. Ученые Сибирского НИИ растениеводства и селекции (СибНИИРС, филиал Института цитологии и генетики СО РАН) создали устойчивый к засушливым условиям и паразитам сорт картофеля.
«Почините код». Сможет ли генетика победить неизлечимые болезни? – ответит ученый
Биолог Александр Каганский, которого могли убить в Санкт-Петербурге, был одним из ведущих российских генетиков. Молодой российский ученый открыл природное явление, остававшееся незамеченным на протяжении 70 лет, которое назвал «молекулярной коммутацией». Современная наука продолжает разбираться в тайнах генетики и того, каким образом гены могут оказывать влияние на привычки человека. Ученый Научно-технологического университета «Сириус» Максим Никитин открыл новый фундаментальный механизм хранения информации в ДНК. На II Конгрессе молодых учёных прошла сессия «Генетика на ладони: технологии в нашей жизни». Институт Квантовой Генетики переводит понятие ГЕНА на квантовый уровень и фактически выводит классическую генетику из экспериментально-теоретического тупика.
День ДНК: рассказываем о самых прорывных открытиях в области генетики
Хэ проводил эксперименты на живых клетках и организмах, а после окончания Университета Райса, в 2011 году, был приглашен в Стэнфорд. До экспериментов, которые поставили Дженнифер Дудна, Эммануэль Шарпентье, Фэн Чжан и другие выдающиеся генетики и которые привели к открытию технологии редактирования ДНК человека, оставалось меньше двух лет. Многие из этих экспериментов были проведены в Беркли, в часе езды от Стэнфорда. Шэньчжэнь, провинция Гуандун, Китай. До открытия Хэ возможности редактировать ДНК человека ещё 4 с лишним года. В 2012-м блестящему молодому специалисту Хэ власти Китая предложили вернуться на родину в рамках программы поддержки молодых ученых «Тысяча талантов».
Он согласился, получил грант в миллион юаней и начал преподавать в Университете Шэньчжэня, в 28 лет став самым молодым его доцентом. Но вскоре осознал, что он пропускает самое интересное и главные открытия были совершены без него. Там преподавал учёный, в 2018-м году открывший способ редактировать ДНК человека. В последующие годы Хэ не раз приезжал в Америку и встречался с генетиками. В 2017-м представил свою первую работу по редактированию эмбрионов мышей и обезьян.
Хэ не раз говорил о возможном редактировании генома человека, но его выступления и работы не производили на коллег особого впечатления. За ученым закрепилось прозвище «Падающая звезда». Такие эксперименты проводят на эмбриональных клетках, которые затем уничтожают в течение трех-пяти дней. Но китайский ученый задавал коллегам вопросы: «Почему бы не пойти дальше? Как отмечали позднее в интервью американские ученые — и генетики, и специалисты по проблемам этики науки, — они думали, что Хэ говорит гипотетически — о далеком будущем.
Оказалось, они ошибались. Январь, 2017 год Хэ начал подготовку к своему эксперименту. Он отобрал группу из нескольких семейных пар, в которых мужчина был ВИЧ-инфицирован, а женщина — здорова. Ученый предложил им отредактировать эмбрион так, чтобы из него развился не просто здоровый ребенок, но с гарантированной защитой от ВИЧ для всех своих потомков. И уже весной эксперимент был поставлен.
И только одна женщина — Грейс — родила. Так появились Лулу и Нана. Журналистам газеты удалось снять видео: Хэ на балконе третьего этажа университетского кампуса в Шэньчжэне. Балкон был огорожен металлической сеткой, а самого ученого опознал на снимках один из его бывших сотрудников. Хэ Цзянкуй, учёный, впервые в истории отредактировавший ДНК человека, на балконе университетского кампуса.
Шэньчжэнь, Китай. Декабрь 2018 года. Когда журналисты попытались войти, их остановили и задали вопрос — почему они решили, что Хэ находится здесь? Попасть внутрь им не удалось. The New York Times не удалось выяснить, кем были люди в штатском — имели ли они отношение к полиции города или другой организации.
Сотрудники университета отказывались комментировать ситуацию вокруг ученого и генетически отредактированных людей. После этой публикации стало понятно, что Хэ жив и может общаться с семьей — на том же балконе журналисты засняли жену ученого и их ребенка. Подозреваемые в совершении преступлений будут заключены под арест». Лулу и Нана, а также еще одна женщина, вынашивающая ребенка с отредактированной ДНК, находятся под постоянным наблюдением врачей, утверждалось в официальном заявлении. Лаборатория в Шэньчжэне, провинция Гуандун на юге Китая.
Еще в 2016 году при опытах на мышах ученые обнаружили, что эта мутация влияет на работу гиппокампа, значительно улучшая память. На Втором саммите по редактированию генома человека в Гонконге ученые задали Хэ вопрос, знает ли он о влиянии CCR5delta32 на работу мозга? Китайский ученый ответил, что знаком с исследованием, но данных недостаточно. Носители мутации CCR5delta32 имеют большие шансы на восстановление после инсульта, чем обычные люди. CCR5 — это первый ген, про который можно уверенно сказать, что его изменение влияет на работу мозга.
На сегодняшний день эта мутация — набор сплошных плюсов: дает иммунитет к ВИЧ, улучшает память и способности к обучению, помогает быстрее восстанавливаться после инсульта или черепно-мозговой травмы. Единственный известный на данный момент минус — снижение сопротивляемости организма к лихорадке Западного Нила, но это заболевание достаточно редкое.
Однако согласно недавнему исследованию, человек также является тем, что ела его мать или даже бабушка. Правда, речь идет о питании не в течение всей жизни, а только во время беременности. Окружающая среда , в которой живет мать, влияет на метаболизм ее ребенка и последующего потомства.
RU в Telegram Пациенту был поставлен диагноз пигментный ретинит — 58-летний мужчина едва мог отличать свет от темноты, предметов он не видел. Это генетическое заболевание считается редким, но им страдают около 2 млн человек в мире. Экспериментальное лечение заключалось в использовании оптогенетики. Пациенту ввели интравитреальную, буквально внутрь, инъекцию в один глаз. Введенный препарат с комбинацией светочувствительных белков вступил в работу с тканями, отвечающими за восприятие света.
Это важно понимать на входе. Мы не хотели бы быть еще одной программой, которая готовит академических ученых. Мы хотим готовить ученых, работающих в мощном геномном центре, цель которого создать крупнейшую в России базы генетических последовательностей человека. Мы хотим, чтобы данные из этой базы оказали реальное влияние на медицину, помогли спасать жизни. Те, кто поступает к нам на программу, должны разделять эти ценности.
Это то, что каждому абитуриенту полезно обдумать, понять в себе, прежде чем подавать к нам документы. Последние новости.
Российская генетика: над чем работают молодые учёные сегодня
Институт Квантовой Генетики переводит понятие ГЕНА на квантовый уровень и фактически выводит классическую генетику из экспериментально-теоретического тупика. Самые интересные и оперативные новости из мира высоких технологий. Российский генетик, заведующий лабораторией геномной географии Института общей генетики имени Вавилова РАН Олег Балановский погиб в Костромской области, спасая своих детей. Несколько дней назад в Nature была опубликована статья о намерениях российского генетика Дениса Ребрикова стать вторым в мире ученым, после Хэ Цзянькуя, кто внесет наследуемые. В рамках Недели генетики в павильоне «Роснефти» для посетителей также будут проводиться тематические квизы и викторины.
Зачем ученые редактируют ДНК человека? Насколько это опасно и чего ждать в будущем?
Все зависит от наличия в среде или организме других олигонуклеотидов также некомплементарных. Более того, автор показал, что молекулярная коммутация дает возможность лучше управлять экспрессией генов. Это число значительно превосходит количество элементарных частиц во Вселенной, которых «всего» 1080! Открытый фундаментальный феномен коммутации цепей ДНК имеет важное практическое значение.
Для этого требуется создание программного обеспечения нового поколения, более точно предсказывающего слабоаффинное взаимодействие нуклеиновых кислот, а также анализирующего их вовлечение в различные естественные процессы, принимая во внимание механизм молекулярной коммутации. В конечном итоге все это поможет минимизировать риски негативных последствий нецелевого редактирования генома пациента и снизить число нежелательных явлений в процессе лечения. Необходимо отметить, что в молекулярной коммутации могут участвовать не только нуклеиновые кислоты.
Белки и малые молекулы также могут взаимодействовать по этому принципу, просто предсказать их взаимные аффинности в настоящее время, к сожалению, все еще очень сложно. Но уже сейчас понятно, что продемонстрированное явление коммутации, будучи фундаментальным и естественным механизмом взаимодействия молекул друг с другом, может быть ключом к познанию природы самых разнообразных процессов: от неразгаданных тайн генетики, сложных заболеваний, мгновенной памяти и старения до вопросов возникновения жизни на Земле и её эволюции. Все это открывает обширное поле для междисциплинарного сотрудничества ученых из совершенно различных областей знания.
Этот эффект был назван плазмидо-индуцированной аллевиацией рестрикции. Он возникает, когда в клетку попадают плазмиды, обладающие особыми свойствами, которые начинают конфликтовать с внутриклеточным иммунитетом.
Суть их представления о ДНК, на которое опирались и другие исследователи, состояла в том, что две цепи молекулы сплетены в двойную спираль и однозначное соответствие между «кирпичиками» на двух разных цепочках позволяет им копировать друг друга, передавая генетическую информацию.
И вот теперь российский учёный Максим Никитин открыл новый фундаментальный механизм хранения информации в ДНК. Он установил, что эта молекула вполне способна эффективно хранить и передавать информацию без связей между цепями двойной спирали. Результаты исследования были высоко оценены международным научным сообществом.
Научная публикация, единственным автором которой является Максим Никитин что крайне редко встречается в экспериментальных работах такого уровня , вышла в авторитетном журнале Nature Chemistry. Над исследованием ДНК учёный работал самостоятельно в течение 9 лет. Он открыл природное явление, названое им «молекулярной коммутацией».
Начиная с 1953 года учёные-генетики всего мира понимали структуру ДНК как «двойную спираль», сплетённую из двух цепочек азотистых оснований — своеобразных «кирпичиков», из которых построена эта молекула. Суть их представления о ДНК, на которое опирались и другие исследователи, состояла в том, что две цепи молекулы сплетены в двойную спираль и однозначное соответствие между «кирпичиками» на двух разных цепочках позволяет им копировать друг друга, передавая генетическую информацию. И вот теперь российский учёный Максим Никитин открыл новый фундаментальный механизм хранения информации в ДНК. Он установил, что эта молекула вполне способна эффективно хранить и передавать информацию без связей между цепями двойной спирали. Результаты исследования были высоко оценены международным научным сообществом.
Научная публикация, единственным автором которой является Максим Никитин что крайне редко встречается в экспериментальных работах такого уровня , вышла в авторитетном журнале Nature Chemistry. Над исследованием ДНК учёный работал самостоятельно в течение 9 лет.
Учёный из Уфы попала в рейтинг лучших исследователей России
Никитин заметил, что в смеси, состоящей из коротких одноцепочечных и некомплементарных друг другу олигонуклеотидов, одновременно будут сосуществовать самые различные их комплексы. Варианты этих взаимодействий определяются «сродством» молекул и в общем случае описываются открытым ещё в 19 веке законом действующих масс о зависимости скорости реакции от концентрации участвующих веществ. При этом такие комплексы будут связаны друг с другом и будут передавать информацию между собой, даже если какие-то два олигонуклеотида не связываются друг с другом напрямую. Например, в самой простой системе из трёх олигонуклеотидов Х, А и В: если А и В не взаимодействуют друг с другом, они все равно могут передать друг другу информацию через посредника — «коммутатор» Х. При этом каждому из них достаточно взаимодействовать с Х очень слабо: увеличение концентрации А приведёт к росту количества комплексов ХА, что снизит число комплексов ХВ, хотя А никак не взаимодействовало с В напрямую.
Если же в системе находится большее количество олигонуклеотидов, то можно добиться передачи значительного объёма информации. А именно на то, что для любой одноцепочечной ДНК оцДНК существует великое множество других оцДНК с практически любой наперёд заданной аффинностью — свойство, которое я назвал «континуумом аффинностей ДНК, — делится Максим Никитин, — Например, возьмём олигонуклеотид из 10 оснований. Тогда полностью комплементарный ему олигонуклеотид будет иметь максимальную силу сродства — аффинность. Если же начать постепенно заменять во втором олигонуклеотиде азотистые основания на произвольные, то их аффинность первому будет падать.
При этом, перебирая все варианты оцДНК из 10 букв, для каждой аффинности мы получим множество вариантов, то есть плотный «континуум аффинностей». Для того, чтобы доказать, что ДНК может образовывать наборы молекул с практически любыми наперёд заданными взаимными аффинностями, в своей статье Никитин показывает экспериментальную реализацию большого разнообразия систем, которые по-разному обрабатывают информацию, начиная с систем, включающих всего 3 суперкоротких олигонуклеотида длиной в 7 азотистых оснований, до ячеек памяти, систем вычисления квадратного корня и др.
Тогда полностью комплементарный ему олигонуклеотид будет иметь максимальную силу сродства — аффинность. Если же начать постепенно заменять во втором олигонуклеотиде азотистые основания на произвольные, то их аффинность первому будет падать. При этом, перебирая все варианты оцДНК из 10 букв, для каждой аффинности мы получим множество вариантов, то есть плотный «континуум аффинностей». Для того, чтобы доказать, что ДНК может образовывать наборы молекул с практически любыми наперёд заданными взаимными аффинностями, в своей статье Никитин показывает экспериментальную реализацию большого разнообразия систем, которые по-разному обрабатывают информацию, начиная с систем, включающих всего 3 суперкоротких олигонуклеотида длиной в 7 азотистых оснований, до ячеек памяти, систем вычисления квадратного корня и др. При этом компьютерное моделирование явления коммутации продемонстрировало устойчивую обработку информации и системой, состоящей из 1000 олигонуклеотидов. Это позволяет создать 572-битную ячейку обработки информации, что превосходит битность всех существующих электронных компьютеров. Примечательно, что предложенная Никитиным модель концептуально вообще не имеет ограничения по числу взаимодействующих таким образом олигонуклеотидов.
Кроме того, открытое Никитиным явление позволило ему экспериментально показать и другой удивительный, не укладывающийся в современную парадигму молекулярной биологии факт: любая неструктурированная одноцепочечная ДНК может специфично регулировать экспрессию заданного гена безотносительно их взаимной комплементарности. Все зависит от наличия в среде или организме других олигонуклеотидов также некомплементарных. Автор также показал, что молекулярная коммутация даёт возможность лучше управлять экспрессией генов. Это число значительно превосходит количество элементарных частиц в наблюдаемой Вселенной, которых «всего» 1080.
Только теперь надо понять, как. Первый вариант может быть связан с тем, что эта некая хаотическая сущность, которая мешает выстраиванию прочной генетической системы. Второй — что этот механизм участвует в естественных процессах. Например, у меня есть версия, что этот механизм может быть удобен для образования процесса нашей краткосрочной памяти. Максим Никитин.
Фото предоставлено МФТИ Если это удастся доказать, то, по словам Никитина, у человечества появится «входная дверь для улучшения памяти и замедления старения». Кроме того, используя эту возможность нашей ДНК, мы сможем сделать более безопасными, без побочных эффектов, лекарственные препараты или даже создать суперкомпьютер, выстраивающий миллиарды вычислительных вариантов на основе взаимодействия обрывков ДНК. По словам Сергея Киселева, описанный в работе Максима Никитина механизм передачи информации немного напоминает эпигенетический механизм, который усиливает или ослабляет работу генов за счет молекул мРНК. Как мы знаем, в ответ на внешние стимулы, к примеру, питание, эмоциональные стрессы, физические нагрузки, эпигеном отдает «приказы» отдельным нашим генам усиливать или, наоборот, ослаблять их активность.
Будущие генетики с Дальнего Востока В аспирантуре по генетике Медицинского института Северо-Восточного федерального университета готовят научно-педагогические кадры с 2015 года. Обучение аспирантов ведется по двум направлениям: фундаментальная медицина — три года и биологические науки — четыре. В программу входят как теоретические дисциплины общего и специального планов, так и практические модули, подразумевающие прохождение педагогической и научно-исследовательской практики и работу над собственными исследовательскими проектами. В конце 2019 года молодые ученые СВФУ выиграли конкурс на выполнение государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ, связанного с геномикой Арктики. По результатам конкурса в Мединституте появилась собственная научно-исследовательской лаборатория «Молекулярная медицина и генетика человека». Ее деятельность направлена на проведение комплексного клинико-эпидемиологического и молекулярно-генетического исследования наследственных болезней в Якутии и на Чукотке с использованием современных технологий идентификации генов человека.
Кроме того, работа молодых специалистов в лаборатории позволяет повысить эффективность медико-генетической помощи населению Северо-Востока России и Арктики. Например, мы изучаем генодерматозы с клинической, молекулярно-генетической и генетической сторон, а также уделяем внимание наследственным заболеваниям нервной системы». Аспирантка второго курса специальности «Фундаментальная медицина» профиля «Генетика» Виктория Софронова изучает наследственные заболевания жителей Якутии. После защиты кандидатской диссертации девушка планирует продолжить заниматься научными исследованиями в республике, а также попробовать свои силы на международной академической арене. В планах ученых Медицинского института СВФУ расширить спектр исследований по медицинской генетике и геномному редактированию. Исследовательскую деятельность планируют вести по новым направлениям генетики, таким как геномное редактирование и протеомика наследственных и мультифакториальных заболеваний. По мнению Надежды Максимовой, подобные исследования сейчас являются очень актуальными и востребованными. Расширение исследований стало возможным во многом благодаря созданию на базе института новой лаборатории. В 2021-2022 учебном году в СВФУ планируется открытие клинической ординатуры по направлению «Генетика» специально для практического звена медицины — ординатура будет выпускать профессиональных врачей-генетиков. Геномика по-физтеховски В 2019 году для выполнения задач национального проекта «Наука» в России было создано три центра геномных исследований мирового уровня.
Цитаты о СНГ
- Генетика — последние новости сегодня |
- Материалы по теме
- Российский ученый совершил прорывное открытие в генетике
- «INFORMING»
Актуальное
- Ученый НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ выступил на «Дульзоновских чтениях»
- Ученые-генетики восстановили зрение полностью ослепшему человеку
- Цитаты о СНГ
- Последние новости
- Генетика — узнай главное на ПостНауке
Большая научная сенсация: открытие российского ученого перевернет представление о ДНК
Открытый фундаментальный феномен может быть ключом к познанию природы самых разнообразных процессов: от неразгаданных тайн генетики, сложных заболеваний. В этом случае генетики констатируют обычно наличие мутации в определенном участке ДНК, то есть в гене. Вчера под Костромой трагически погиб Олег Павлович Балановский, известный российский учёный, генетик, доктор биологических наук, профессор РАН, научный – Самые лучшие и. Ученый уверен, что феномен позволит людям познать природу самых разнообразных процессов, начиная от мгновенной памяти и старения до сложных заболеваний и тайн генетики. На Конгрессе молодых учёных обсудили вопросы этической экспертизы в генетике.
Ученый из «Сириуса» сделал прорывное открытие в области исследования ДНК
Генетики впервые отредактировали вызывающие болезни мутации в человеческих эмбрионах. Фундаментальный феномен позволит ученым познать природу самых разнообразных процессов, начиная от сложных заболеваний, тайн генетики. VIII Съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров. Ученые совершили знаковое для изучения карельской березы открытие: обнаружен участок генома, отвечающий за проявление ее главного признака – узорчатости древесины. Генетики впервые отредактировали вызывающие болезни мутации в человеческих эмбрионах. Журнал 10 ученых-первопроходцев: как исследователи меняли мир и чего им это стоило.
Генетик – последние новости
В 1958 году вышла в море наша первая атомная подводная лодка «Ленинский комсомол», а в 1959 году введен в строй первый в мире атомный ледокол «Ленин», и сегодня мы единственная страна, у которой есть атомный ледокольный флот. Запуск первого спутника и первого человека в космос — одно из величайших свершений человечества XX века, стали результатом разработки средства доставки ядерного боеприпаса, то есть это тоже прямое следствие атомного проекта. Но на этом наследии бесконечно жить нельзя, и, похоже, пришло время еще разок хорошенько встряхнуть цивилизацию, а то она что-то уж слишком успокоилась без Сталина с Берией. И Ковальчук знает, как этому помочь. О пользе пожилых обезьян Докладчик справедливо отметил, что вычислительная математика, материаловедение, радиохимия — все это также области, которые бурно развивались под воздействием ядерного проекта. И среди них, конечно, ядерная медицина. По словам Ковальчука, Советский Союз был впереди планеты всей по производству радиоизотопов, но радиофармпрепаратов тогда не было вообще. Однако мир продолжал развиваться, а мы заморозились на уровне советских времен. Продажу сырьевых радионуклидов докладчик сравнил с поставками кругляка вместо мебели. Чтобы ликвидировать отставание в этой области, Курчатовскому институту сейчас приходится налаживать всю цепочку выпуска радиофармпрепаратов, включая лабораторные и доклинические исследования на животных, для чего в институте создан самый современный в стране виварий с десятками тысяч лабораторных мышей, крыс, морских свинок и кроликов.
Но этого мало. Нам нужны мармозетки, например, которые размножаются почти как мухи дрозофилы». То есть вопросы геронтологии просто лежат на поверхности», — добавил еще одну яркую краску в радужную картину докладчик. Но, по словам Ковальчука, ключевая наука для применения радиофармпрепаратов — это, конечно, генетика. Однако добиться этого удалось не сразу. Как сорвать генетический банк «Когда я стал директором Курчатовского института в 2005 году, то оказалось, что в великой стране никто не знает, как расшифровать геном человека, — ужасается Ковальчук. При этом докладчик признался, что в то время был далек от генетики, и сначала у него была идея просто запустить выпуск секвенаторов — устройств, с помощью которых выполняется автоматизированное определение последовательности нуклеотидов в цепи ДНК. Однако вскоре стало понятно, что бизнес на этом делать рано, потому что «у нас нет культуры и никто не понимает, зачем нужен геном». Далее Ковальчук вполне откровенно рассказывает, как именно он породил в стране культуру: «В 2007 году Президент был в Курчатовском центре, и после этого в 2008 году мы купили — я буквально руками продвинул эту идею — все секвенаторы, которые были на тот момент в мире.
И в 2009 году мы провели первую в России полную расшифровку генома человека. Это был 7-й геном в мире. В 2009 году вышла статья в Nature, и мы стали страной, которая умела производить расшифровку генома. Мы это сделали. А дальше я успокоился, потому что увидел, что появилась культура, все стали покупать секвенаторы, расшифровывать геномы, и это стало тривиальной вещью». Но успокоился Михаил Валентинович, разумеется, ненадолго. Она состоит из двух цехов. Первый цех — это высокопроизводительные секвенаторы. Просто завод секвенаторов, которые оцифровывают коллекции.
И второй цех — биоинформационный». Ковальчук пояснил, почему другие институты, в частности, биологического профиля, не могут заниматься тем же самым: «Потому что вы набрали 3 млрд букв, а что вы будете с ними дальше делать? Вам нужна биоинформатика. А чтобы это работало, вам нужна база данных». В качестве примера биоинформационного проекта Ковальчук рассказал о контракте с Евросоюзом «на полтора миллиона евро по раку почки». Поэтому было прямое поручение Президента Курчатовскому институту и Правительству создать базу данных, и геномы, которые сегодня расшифровываются, все обязаны депонировать в эту базу данных. Это очень дорого стоит, но поскольку мы давно работаем с базами данных, открытыми и закрытыми, мы мгновенно, за полгода, слепили прототип и скачали все иностранные базы данных». В общем, слишком много букв Ковальчука не испугали, однако, по его словам, дело до самого последнего времени буксовало из-за отсутствия средств. Потому что нет законодательной основы.
В итоге пациент смог частично видеть — визуально определять местоположение предметов, например, блокнота и стакана. Также мужчина смог посчитать количество белых полос на пешеходном переходе. Данный метод хоть и оказался успешным, остается экспериментальным. Практические методы лечения подобных заболеваний с использованием применимых технологий, вероятно, появятся через несколько лет, надеются ученые. Подписывайтесь на наш TG-канал , чтобы быть в курсе всех новостей и событий!
Это яркий пример того, каким образом процесс трансфекции способен доставлять нужный генетический материал в клетку живого организма, в ткани человека. Расскажите о вашем недавнем открытии — Раньше во время процедуры трансфекции мы использовали так называемый репортный ген.
Он кодирует светящийся белок. Этот светящийся белок нужен, чтобы отследить доставлен ли генетический материал в клетку. Как это делается? Вместе с геном, который нас интересует, в клетку в составе одной и той же последовательности ДНК вставляется ген белка, который светится, если на него посветить лазером. Зелёный белок тяжёлый, много весит, чем тяжелее генетический материал, тем труднее он проходит в клетку. Мы в новом методе предлагаем отказаться от зелёного белка, что уменьшит размер генетического материала и увеличит эффективность трансфекции. Количество этих трансфецированных клеток будет больше — так вероятность успеха повышается.
Над поиском лечения каких заболеваний вы работаете сейчас? В патогенезе рассеянного склероза важную роль играют так называемые регуляторные Т-клетки. Все мы болеем различными инфекционными заболеваниями. В ответ на вирус активируется иммунная система, лимфоциты активируются, размножаются и становятся армией: они нацелены убить вирус и клетки, поражённые вирусом. Когда со своей задачей справились, их нужно успокоить, иначе начнут мародёрствовать. В здоровом организме это происходит автоматически при помощи регуляторных Т-клеток. Что происходит в организме больных с аутоиммунными заболеваниями?
У этих больных иммунные клетки активированы не против вируса, а против тканей собственного организма. У больных рассеянным склерозом — против нервной ткани в головном мозге. Псориаз — лимфоциты направлены против клеток кожи. Ревматоидный артрит — против клеток хряща. Системная красная волчанка — против клеток кожи. Количество регуляторных Т-клеток мало или их функциональная активность понижена. Мы в лаборатории пытаемся с помощью метода трансфекции восстановить регуляторные Т-клетки у больных с рассеянным склерозом для того, чтобы наладить их "успокоительную" функцию.
Мы берём у пациента эти Т-клетки, выделяем их из крови, делаем их активными и вводим обратно пациенту. Это называется регенеративная медицина. Эти заболевания приобретённые? Либо у организма неожиданно случился глюк в реализации генетической информации.
Варианты этих взаимодействий определяются "сродством" молекул и в общем случае описываются открытым еще в XIX веке законом действующих масс о зависимости скорости реакции от концентрации участвующих веществ. При этом такие комплексы будут связаны друг с другом и передавать информацию между собой, даже если какие-то два олигонуклеотида не связываются друг с другом напрямую. Открытие Максима Никитина позволяет экспериментально доказать факт, который не укладывается в парадигму современной биологии: любая неструктурированная одноцепочечная ДНК может специфично регулировать экспрессию заданного гена безотносительно их комплементарности. Все зависит от наличия в организме других некомплементарных олигонуклеотидов. Кроме того, исследователь показал, что новое явление позволяет лучше управлять экспрессией генов. Если в рамках обычной парадигмы комплементарный механизм регуляции допускает около 1012 вариантов регулирования генов, то Максим Никитин показал, что при использовании тех же 20-нуклеотидных последовательностей, можно реализовать не менее 10172 вариаций регуляции деятельности гена. Это в значительной степени превосходит число элементарных частиц во Вселенной, которых "всего" 1080! Чтобы доказать, что ДНК может образовывать наборы молекул с практически любыми наперед заданными взаимными аффинностями, Максим Никитин показывает экспериментальную реализацию большого разнообразия систем, которые по-разному обрабатывают информацию, начиная с систем, включающих всего три суперкоротких олигонуклеотида длиной в семь азотистых оснований, до ячеек памяти, систем вычисления квадратного корня. При этом компьютерное моделирование явления коммутации продемонстрировало устойчивую обработку информации и системой, состоящей из 1 000 олигонуклеотидов.