A géntechnológiától a szerelemig: mit csináltak a biológusok 2017-ben?

A géntechnológiától a szerelemig: mit csináltak a biológusok 2017-ben?

Kirill Stasevich
"Tudomány és élet" №1, 2018

Gének és sejtek

Ha a leginkább "forró" irányban zajló eseményekről beszélünk, akkor először emlékszem arra, ami a folyóiratban megjelent természet Az Oregoni Egészség és Tudomány Egyetem kutatóinak cikke, amely az emberi embrió genomját szerkesztette. Ez egy híres DNS-javítási módszer CRISPR / Cas9 néven. A módszert a CRISPR / Cas9 vírusokkal szembeni küzdelemben szenvedő baktériumokból kölcsönözték: a vírusszekvenciák könyvtárát baktérium DNS-ben tárolják egy CRISPR nevű helyszínen, és a Cas család fehérjei (Cas9 és mások) másolják ezeket a könyvtári szekvenciákat, és összehasonlítják őket bármely idegen DNS-sel behatolt a sejtbe. Ha van hasonlóság, azt jelenti, hogy a vírus DNS megjelenik a baktériumokban, és megsemmisült.

Kiderült, hogy ez a módszer mérhetetlenül kényelmesebb, mint más DNS-szerkesztési módszerek, és felhasználható számos korrekció elvégzésére a sejt genomjához. Nemrég nem volt egy hét a CRISPR / Cas9 rendszer működésére: folyamatosan módosították és javították, élesztőn, gyümölcslábakon, kerekférgeken, dohányon és rizsen tesztelték egereken, sertéseken, kutyákon és embereken.

Amint a CRISPR / Cas9 módszer elkezdődött a biotechnológiában, világossá vált, hogy előbb-utóbb az anyag egy személyhez, pontosabban egy emberi embrióhoz jut. Természetesen egy genetikai szerkesztőt meg lehet próbálni egy felnőtt szervezet rosszul működő szervének vagy szövetének eljuttatására, de ha előzetesen ismert, hogy egy gyermek genetikailag beteg lesz, akkor miért nem javítja a génjeit a fejlődés kezdetén? De mennyire legitim, hogy zavarja az embrió DNS-jét? Az etikai megbeszélések hosszú ideje folytatódtak volna, ha 2015-ben a Sun Yat-sen Egyetem kínai kutatói nem jelentették be, hogy már alkalmazták a CRISPR / Cas9-et emberi embriókra. Ennek eredményeképpen megegyeztek abban, hogy bizonyos fenntartásokkal a módszer alkalmazható az emberi embriókra. Most, valószínűleg, még sok más ilyen mű, és a fenti cikket természet – csak az egyik az első.

Igaz, ha valaki ezzel kapcsolatban várakozik a "tervezõ gyerekek" vagy bármely génmódosított szuper-katona megjelenésére, akkor meglehetõsen sokáig várnia kell. A probléma az, hogy az embriók esetében a CRISPR / Cas9 módszer hatékonysága nem 100% -os: egyes embriókban csak a gén egy példányát változtatják meg (bár minden gén két változatban van – az apa és az anya)és egyes embriók szerkesztése egyáltalán nem működik. Végül, és ami még ennél is fontosabb, ha a CRISPR / Cas9 lehetőségeit a "személy szerkesztésében" egy méz hordóval hasonlítjuk össze, akkor a kanálban van egy légy, amely a módszer pontosságát érinti.

A CRISPR / Cas9 pontosságát mindig az egyik legnagyobb előnynek nevezik – úgy gondolják, hogy nem szerkeszt semmi extraet. De tavaly nyáron legalább két meglehetősen komoly cikk jelent meg ( Természetes módszerek és be Természet Orvostudomány), amely kimondja, hogy a CRISPR / Cas9 még nem alkalmas emberi gének szerkesztésére, a nem tervezett korrekciók kockázata nagyon magas. A probléma a génjeink nagy változatossága: ugyanazon DNS-szekvencia két különböző emberben egy vagy több betűvel eltérhet. Bár az ilyen helyettesítések gyakran nem befolyásolják a gén működését, mert ezek miatt a szerkesztő gép egy tucat, vagy akár száz pontot tud dolgozni a genomban. A gének sokfélesége először megtévesztő CRISPR / Cas9-ként kezdett beszélni három évvel ezelőtt, de most sikerült számszerűsíteni a probléma nagyságrendjét: egyes esetekben a hibák száma akár tízezerig is elérheti. Igaz, néhány gén nem okoz provokálást a CRISPR / Cas9 hibákért, és a CRISPR / Cas9 kizárólag pontosan működik velük.Tekintettel arra, hogy az új módszer túlságosan kényelmes ahhoz, hogy egyszerűen lehessen venni és elhagyni, a biotechnológusok természetesen mindent megtesznek annak érdekében, hogy javítsák a pontosságát, függetlenül attól, hogy melyik gént kell majd kijavítani.

Nem kétséges, hogy a géntechnológia módszereit egyre inkább az orvostudományban fogják felhasználni. Segítségükkel már valóban csodálatos dolgokat művelhet, mint egy hétéves fiúval, akit "súlyos epidermolízisnek" nevezett súlyos genetikai betegség gyógyít. A bőrsejtek mutációi miatt a bőr felső rétege epidermolízis során a bullosa hámlik és szétesik – a bőr úgy tűnik feloldódik. A fiú, aki a bőrének 80% -át érintette, egészséges sejteket termelt saját sejtjeiből, amelyben korábban korrigált genetikai hibákat; Az ügyet ismertető cikk megjelent természet november elején.

Kaliforniai Egyetem, San Francisco ("Science and Life", 1, 2018) "border = 0"

A keratinociták egyike az epidermisz sejtjeinek, melynek következtében megújul a bőr felső rétege. Ezek közül a keratinocitákból a bőrt egy bulópos epidermolízissel rendelkező fiúra emelték. Fotó: ZEISS mikroszkópia / Torsten Wittmann, Kaliforniai Egyetem, San Francisco

A biotechnológia másik területe, amely sok évig továbbra is az egyik legfontosabb, a sejttechnológia. Ez elsősorban az őssejtekre és annak a képességére vonatkozik, hogy bármely más típusú sejtekké válhassanak. Valójában az őssejtek sokat tehetnek a regeneratív gyógyszerekért, amikor a szöveteket termesztik tőlük, vagy akár egy teljes szervet, hogy helyettesítsék egy elkényeztetettet. Igaz, hogy az átültetésre szánt teljes szervek még nem nőttek fel, de a munka ebben az irányban folyamatban van. Például a Tokiói Egyetem kutatói, a Stanford kollégái mellett egér pancreát emeltek patkányokban – a sejteket később átültették a diabéteszes egerekbe. Más szavakkal kimutatták, hogy a szerveket interspecifikus kimérákban lehet termeszteni: amikor egy faj egyik állat egy másik faj bioméretének inkubátoraként szolgál. Az a tény, hogy nem mindig lehetséges a szerven vagy szöveten a szervezeten kívülre nőni, a sejtek másképp viselkednek. Pontosan ahhoz, amire szüksége van, szüksége van egy testre "dadusra".

És a rágcsálók nem korlátozódnak erre. Bizonyára sokan emlékeznek a "pigman" hírére: a Salk Institute (USA) kutatói tavaly elején jelentették sejthogy emberi és sertéssejtekből álló embriót állítottak össze, és hogy egy ilyen embrió még a koca alatt is kifejlődött. A jövőben ilyen kimérákban a szerveket a páciens saját sejtjeiből lehet termeszteni: az átültetés után nem okoznak mentális problémákat. Az ilyen kísérletek felbecsülhetetlenek lehetnek a veleszületett rendellenességek vizsgálatakor.

Ráadásul a mini-testek termesztésével kapcsolatos irány folyamatosan fejlődik, amikor kutatási célokra egy nagy szerv vagy apró hasonlósága is létrejön. Néha még egy orgona sem, csak egy egész embrió. Szó szerint kézzel gyűjtötték össze a Cambridge-i kutatók, és kiderült, hogy nagyon hasonlítanak a valósághoz (ilyen egér félig artikulált embriót írtak le az elmúlt év egyik számában tudomány).

Orvosi eszközök – kisebbek, okosabbak és tartósabbak

A sejtekből termesztett szervekből logikus lenne a hagyományos orvostechnikai eszközökre való áttérés. Természetesen itt a "hétköznapi" szót kell idézni: aligha nevezhetjük olyan szívritmus-szabályozónak, amely közvetlenül a szívből működik, és a villamosság energiáját elektromos piezoelektromos elem segítségével fordítja.Egy ilyen pacemaker modelljét már hosszú ideje tárgyalják, az egyik az utóbbiban szerepel Az intelligens anyagrendszerek és struktúrák lapja a Buffalo Egyetem (USA) alkalmazottai; és most arról beszélünk, hogy ilyen ösztönzőt kezdünk az embereknek. A hőmérőt, amely a test belsejében lévő hőmérsékletet méri, és amely a gyomornedv felhasználásával áramot kap, nem nevezhető szokásosnak – a Massachusetts Institute of Technology-ban hozták létre. És az orosz Tudományos Akadémia Elméleti és Kísérleti Biofizikai Intézetén, az Egyesült Királyság és Németország kollégáival együtt kifejlesztett glükózérzékelő aligha szokott: ez az érzékelő tetováláshoz hasonló, mikor a mikrokapszulákat a bőr alá helyezzük, folyamatosan figyeljük a vércukorszinteket és információt továbbítunk mobileszközön. Az "intelligens tetoválás" egy évig vagy még hosszabb ideig működik, bár a feltalálóknak még meg kell találniuk, hogyan automatizálják az ilyen kapszulák előállítását.

Általában véve az ilyen megállapítások egy nagy és aktívan fejlődő területet ábrázolnak az orvostudományban, amelyek nagyon kicsi és nagyon okos diagnosztikai és gyógyhatású gyógyszereket hoznak létre: a gyógyszereknek az emberi szervezetben kellő időben fel kell szabadulniuk, a mini-szenzorok folyamatosan figyelemmel kísérik a fiziológiai paramétereketés a mikroelektronika a lehető legtovább működjön.

És mivel említjük a szívritmus-szabályozókat, érdemes megemlékezni egy olyan robotról, amely segít a szívnek a szerződésben: ez egy szilikon eset, amely egy további izomréteggé válik – szerkezete utánozza a szív külső izmos rétegeinek szerkezetét. A robot lerövidül egy pneumatikus szivattyúval, és a lerövidítéssel segíti a szív működését. Egyénileg elvégezhető egy adott szív anatómiai és klinikai jellemzői szerint: például ha egy betegnek van egy bal oldali kamra problémája, akkor a szilikon robot jobban fog működni a bal oldalon. A robot fő előnye, hogy semmilyen módon nem érintkezik a vérrel, ellentétben a mesterséges szívizom minden más modelljével. Nemrégiben a robotok aktívan terveztek "puha robotokat", amelyek rugalmasságuk és rugalmasságuk miatt képesek utánozni az élő tárgyak mozgását, legyen az lebegő medúza vagy kontraktív izom, valamint a Harvard kutatói által létrehozott szilikon myocard – egy ilyen eszköz csodálatos példája.

Rákellenes szerek és mindenütt jelenlévő immunitás

Ha tágabb értelemben az orvostudományról beszélünk, az egyik legfontosabb témája a rák, immunitás és különböző problémák vannak az immunitás, a cukorbetegség, a komplex neuropszichiátriai rendellenességek terén. Ráadásul figyelembe kell venni, hogy mindent összekapcsolnak egymással: az onkológiai megbetegedésekről beszélve, mindenképpen kivédjük a mentelmi jogot, és az immunitásról szólva, akaratlanul meg kell érintenie az anyagcserét, a túlsúlyt és az idegi stresszt.

A rosszindulatú daganatok ellen alkalmazott gyógyszereket világszerte laboratóriumokban keresik, és néha teljesen váratlan helyeken találhatók: például az Urbino Egyetem alkalmazottai. Carla Bo (Olaszország) megállapította, hogy a ráksejtek eloszlását az eper-kivonat gátolhatja, és a Far Eastern Federal University kutatói az ohoturai tengertől és a tengeri uborkaitól származó anti-onkogén hatású anyagokat találtak. Igen, és a saját testünkben vannak olyan segítők, akikre támaszkodhat a rák elleni küzdelemben. Tehát a Koppenhágai Egyetem kutatói azt találták, hogy az adrenalin, amely a fizikai tenyészetben a vérben jelenik meg, a rákos sejteket öngyilkosságnak okozza (bárcsak egy bizonyos típusú sejtek érzékenyek ezen adrenalin hatására). És a Gustave Russi Intézet (Franciaország) munkatársai és az onkológiai központ munkatársai. M. Anderson, a Texas Egyetem (USA) a tavalyi két cikkében tudomány arról számoltak be, hogy a rákos sejtek immunsejtje a bél mikroflórától függ – kiderül, hogy szimbiotikus baktériumaink segítik az immunrendszert a rák teljes erejével támadni.

A tengerfenék lakások egy része rákbetegségre is képes. Részletek: FWC Hal- és Vadrezerváló Intézet / CC BY 2.0

A rák kezelésének immunmechanizmusait jelenleg nagyon aktívan fejlesztik, mert az immunitás segítségével meg lehet kapni a rákos sejteket, amelyek ellenállnak a közös gyógyszereknek. A feladat az, hogy aktiválja a páciens immunitását, hogy saját immunsejtjei kezdjenek hatékonyan vadászni a rosszindulatú sejtekre. Az egyik módja annak, hogy felállítsák a mentességet a rákos vadászat számára, az immunsejtek eltávolítása a testből, és a daganatsejteken egy speciális mesterséges szervben, amely szimulálja a mirigyet. Ezzel a "külső" képzéssel az immunsejtek képesek nagyon pontos megkülönböztetni a tumorsejteket, és nem érintik az egészséges szöveteket. Azonban, ahogy azt az áprilisi, Természetes módszerekA klinikán ezt a módszert még nem vizsgálták.

A mentelmi joggal kapcsolatban óvatosnak kell lenni, mert testünkben szó szerint mindent érint, és mindenhez kapcsolódik. Bár ugyanez a helyzet optimistábbnak képzelhető el: ha a mentesség mindenre vonatkozik, akkor megpróbálhatjuk gyógyítani olyan betegségeket, amelyeket egyáltalán nem kezeltek vagy rosszul kezeltek. És ez egy újabb jelentős tendencia a modern biológiában -, hogy megtudja, hogyan és mi befolyásolja az immunrendszert. Az elmúlt évben megtudtuk, hogy az immun makrofág sejtek segítik a szívsejtek összehúzódási impulzust, és ezáltal fenntartják a helyes ritmust a szívizomban; hogy a T-sejtek stimulálják a szőrnövekedésért felelős őssejtek felosztását; hogy bizonyos típusú immunsejtek által kiváltott gyulladás serkenti az étvágyat – más szavakkal, az immunrendszer szó szerint többet eszünk, és még ennél is többet, amint azt a Max Planck Society Metabolism Institute (Németország) fiziológusainak kísérleteiből is kitűnik, mindez elfogyasztható az elhízásban és a cukorbetegségben . A japán Fizikokémiai Kutatóintézet (RIKEN) kutatói megjelentek Nature Immunology Egy cikk, amely leírta, hogy a mentálódás hogyan befolyásolhatja a psziché hatását: kiderül, hogy a túlzottan aktív immunsejtek miatt az agy elkezd hiányozni a neurotranszmitterek, amelyeken keresztül a neuronok kicserélik a jeleket, és ez a neurotranszmitterek hiánya elkerülhetetlenül befolyásolja a viselkedést.

Az agy nehézségei

Élettudományi adatbázisok / CC-BY-SA-2.1 ("Science and Life", 1, 2018) "border = 0"

Az amygdala vagy az amygdala az agy régiója, amelyet korábban a félelem központjaként tartottak számon, és amely a közelmúltban egyre több funkciót talált. Ábra: Anatomográfia / Élettudományi adatbázisok / CC-BY-SA-2.1

És itt az ideje, hogy emlékezzen egy nagy tudományos területre, ahol hatalmas területek vannak – a neurobiológiáról. Az oroszlánrészek kutatása abban próbál megérteni, hogy az emberi agy működik, különösen a magasabb kognitív funkciók tekintetében: a memória, a figyelem, a kommunikáció másokkal stb. A neurobiológiai módszerek kifejlesztésével jobban megértettük, mi történik. az agyban, és sokáig senki sem lepődött meg, hogy a korábbi elképzeléseinket néha komolyan felül kell vizsgálni. Például kiderül, hogy az agy bizonyos területe olyan funkciókat hajt végre, amelyeket senki sem tudott gondolni.Tipikus példa az amygdala, vagy az amygdala, amelyre a "félelem központja" már régóta kapcsolódik. Valójában az amygdala más érzelmekkel foglalkozik, és nem feltétlenül kellemetlen. Tavaly a magazinban neuron Megjelent egy cikk, amelyben kijelentették, hogy a "félelem központja" egyes neuronjai nem a félelem, hanem az öröm miatt emlékeznek a kellemes érzésekre, és arra ösztönzik őket, hogy még jobban keressék ezeket az érzéseket. Ugyanabban az amigdában, mint egy másik folyóiratcikk szerzői írják sejt, a vadászati ​​viselkedés központja, és a Kaliforniai Műszaki Intézet (USA) kutatói azt találták, hogy az amygdala egyes neuronjai segítenek nekünk értékelni azokat a homályos és kétértelmű érzelmeket, amelyeket más emberekben látunk.

Gyakran kiderül, hogy összetett funkciót osztanak az agy különböző területei között, amelyek első pillantásra nem lehetnek kapcsolatban ezzel a funkcióval. Például az Országos Kutatóintézet felsőoktatási intézményének munkatársai, az Északumbria (Egyesült Királyság) és az Aarhus (Dánia) egyetemek munkatársaival együtt azt találták, hogy egy adott cselekvés szó jelentésének megértése érdekében az agy nyelvközpontjai a motoros kéreg felé fordulnak.Vagyis, amikor elolvassuk a "dobni" igét, akkor az agy szokásos nyelvi zónáival együtt az aktuális mozgásért felelős agykéreg aktiválódik. Általánosságban elmondható, hogy a közelmúltban az agykutatók és a magasabb idegi aktivitással foglalkozó tudósok nem annyira specifikus zónákat tanulmányoznak, mint az információs csatornákat, amelyekbe ezek a zónák egyesülnek. Néhány olyan feladat, amelyet az agynak végre kell hajtania, különböző osztályok együttes erőfeszítéseit igényli. Ahogy az emberi agy és tudat Max Planck Társasága kutatói kiderítették, egy másik személy meg tudja érteni, vagyis megérteni gondolatait, érzéseit és viselkedési motívumait csak akkor lehetséges, ha különleges idegi "vezetékek" jól fejlettek az agyban, amelyek összekapcsolják az időbeli és az elülső részesedése a kéregben.

Ritmikusan kell aludni

Az idegtudományban van egy nagyon érdekes terület, amely mindig vonzza a nagyközönség figyelmét – ez alváskutatás. Az alvás azonban csak egyike a cirkadián ritmusok megnyilvánulásainak, amely szó szerint minden a testünkben, az immunrendszerektől az idegrendszerig, a hormonoktól a testhőmérsékletig terjed. A napi ritmusokat egy speciális molekuláris mechanizmus vezérli,és a dekódolásra tavaly Nobel-díjat nyertek az élettan és az orvostudományban (olvassa el a Science and Life, No. 11, 2017, az "Molekuláris ritmusok az élet" című cikkében). De a Nobel-díj nem jelenti azt, hogy a téma zárva van, hanem éppen ellenkezőleg. A legfontosabb biológiai óra az agyban van, de a ritmusokat nem csak az agysejtek szabályozzák. A Morehouse Orvostudományi Kar (USA) kutatói azt találták, hogy az izmok segítik az agyat napi ritmusának fenntartásában és az alváshiány hatásainak kezelésében.

És az alváshiány – ez nagyon rossz: az alváshiány és általában a biológiai órában bekövetkező kudarc növeli a súlyos rendszeri rendellenességek, az elhízás és a cukorbetegség, valamint a rosszindulatú betegségek valószínűségét. Azonban a szervezetben vannak olyan védelmi rendszerek, amelyek segítenek kezelni a "néz" problémákat, és ezek közül a rendszerek a női nemi hormonok. Tavaly októberben a Guelphi Egyetem kutatói megjelentek a folyóiratban Kardiovaszkuláris kutatás Egy cikk, amely megmagyarázza, hogy a női szív átlagosan erősebb, mint a férfi: kiderül, hogy a női hormonok védik a szívét a zavarok okozta problémáktól a cirkadián ritmusokban, és ez részben annak, hogy a nőknél a szívproblémák később kezdődnek, mint a férfiak.

Világossá kell tenni, hogy a különböző emberek napi ritmusai eltérő ütemterv szerint engedelmeskedhetnek; más szavakkal, a "baglyok" és a "larks" nagyon sok fajta, és a különbség a menetrend lehet több óra. Azonban a saját alvás- és ébrenlét-ütemezést kell követni. És mi a teendő, ha az ütemterv még mindig lefelé esett, és minden nap meg kell küzdenie a nappali álmossággal? Aztán, ahogy azt a Colorado State University (Boulder, USA) személyzete állítja, elég sok napot tölteni elektronikus eszközök és mesterséges megvilágítás nélkül – egy februári cikkben Jelenlegi biológia azt írják, hogy a szerkentyűktől származó pihenés segít a szervezet beiktatásában a napi ütemtervben (és egyébként, ilyen körülmények között, egyúttal a "baglyok" és a "larks" közötti különbségtételt is kiiktatják.

Cápák, papagájok és szerelem

Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0 ("Science and Life", 1, 2018) "border = 0"

A fekete koktélok kopogtak a fán, hogy vonzzák a nőket. Fotó: Doug Janson / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

De a nagyszerű irányoktól eltekintve azok a nagy felfedezések, amelyek nagy sikereket jelentenek, mit tudunk emlékeztetni a tavalyi évről? Lehet, hogy cápák, akik zsákmányát lenyelve, segítik magukat a vállukon – ez így van A Royal Society B írta a biológusok a Brown Egyetemen (USA)? Vagy fekete kakadu, hogy ápolás nőstények, ütemesen verte egy bottal egy fa? Fekete kakadu, az úton, továbbra is az egyetlen állat, amely képes állandó ütemben tartani. A kutatók az Ausztrál Nemzeti Egyetem, amely leírja a papagáj-csatára egy cikket Tudomány előrehaladása, arról számoltak be, hogy a kakadu még zenélni is maguknak. Több jut eszembe sokáig kihalt Tyrannosaurus, amely mérte a harapási erő. A kutatók a University of Oklahoma és Florida (USA), elemezte a szerkezet az állkapocs és a koponya a Tyrannosaurus rex és a legközelebbi modern rokonai dinoszauruszok, hogy van, aligátorok, krokodilok és a madarak, és arra a következtetésre jutott, hogy a tyrannosaurusok harapni erő mintegy 34.500 newton, ami megegyezik a a három kis autó súlyáról.

De a legjobb dolog valószínűleg befejezni a felülvizsgálatot két példával, hogy a tudomány hogyan segíti az embert abban, hogy megismerje magát. És mindkét példa a szerelemről szól. Először is, a kutatás kísérletek a University of Western Australia azt mutatta, hogy Androstadienone bementél, és amelyek szerinte az emberi feromonok nem befolyásolják a fellebbezést.Azonban ezek az anyagok valahogy befolyásolhatnak bennünket, csak a hatásuk tűnik bonyolultabbá, közvetített érzelmi reakciók formájában.

És másodsorban – függetlenül attól, mennyit képzeljük el az ideális férfi vagy nő, a mi igazi preferenciáink nem feltétlenül felelnek meg a gondolkodásunknak. Azok, akiket nagyon szeretünk, talán úgy tűnhet, mint egy ideális, amint azt a szeptemberi, Pszichológiai tudományA tökéletes képből lehetetlen megjósolni, hogy pontosan mi fog tetszeni. És az a tény, hogy a szeretet nem lehet megjósolni, kétségtelenül az elmúlt év egyik legkiemelkedőbb tudományos eredménye.


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: