Итальянские врачи из Университета Модены спасли ребенка, страдавшего от смертельного наследственного заболевания, пересадив ему трансгенную кожу. Подробности операции опубликовала британская интернет-газета The Independent.
Инновационная трансплантология
Первые попытки пересадить мальчику участки кожи от его отца не увенчались успехом - организм отторг донорские ткани. Однако итальянские медики предложили революционный выход - они взяли образцы кожи самого пациента и с помощью вируса заменили в них поврежденный ген на здоровый. В лаборатории на основе этих исправленных образцов вырастили необходимый биоматериал - генетически модифицированную кожу пациента без первоначальных генных мутаций.
В результате трех хирургических операций полученную в лаборатории кожу удалось пересадить мальчику.
Пластический хирург, профессор Тобиас Хирш из университетской больницы Бохума, который в начале лечения был настроен крайне пессимистично, на пресс-конференции после успешной трансплантации с радостью изменил свой прогноз: "Он потерял почти две трети своей кожи, и через два месяца тщетных усилий мы были уверены, что не сможем ничего сделать для этого ребенка и он умрет. Но теперь у него отличная кожа, мягкая и стабильная, которая больше не требует специальной терапии. Если он вдруг поцарапается, она просто заживет, как обычная кожа".
Подробнее на ТАСС:
"Ребенка-бабочку" спасла пересадка генетически измененной кожи
Ученые считают операцию ценным опытом, позволившим улучшить понимание регенерации кожного покрова // tass.ru
Спаривание глубоководных удильщиков впервые сняли на видеокамеру. Да-да, тех самых удильщиков, чьи самцы являются сексуальными паразитами-карликами и ведут унылую жизнь аппендикса, сросшегося ртом с телом самки и снабжающего ее спермой по первому требованию владычицы.
Несколько лет назад биологи из Миссурийского университета (США) записали чавканье гусеницы репной белянки, пожирающей листья резуховидки, и дали послушать запись непожеванным растениям. В контрольных же опытах использовались звуки ветра и песни цикадок, которые схожи с чавканьем гусеницы частотами, но отличаются от него структурой. Лишь звуки гусеницы запускали у резуховидок заметное повышение уровня глюкозинолатов – соединений, входящих в состав горчичного масла, которые обычно производятся для защиты от патогенов. Получается, в процессе эволюции растения выработали механизмы реакции на специфичные звуковые вибрации.
«Возможно, они используют механорецепторы в клеточных мембранах – это белки, которые конвертируют внешнее давление во внутренние химические сигналы», – предполагает Хейди Аппель, первый автор этого исследования.
Речь не идет об открытии нового органа в привычном понимании этого слова: медики не обнаружили второй желудок или мозг, они увидели сеть заполненных жидкостью канальцев, которые пронизывают соединительную ткань. Эта структура, с одной стороны, может быть защитной оболочкой для внутренних органов, а с другой, может ускорять развитие рака. Работа ученых из клиники Маунт Синай Бет Исраэль и Медицинской школы Университета Пенсильвании опубликована в журнале Scientific Reports.
Ученые называют новую структуру «интерстиций» — так обычно обозначают пронизанную мелкими сосудами соединительную ткань, которая выстилает легкие. Исследователи пришли к выводу, что интерстиций — это своего рода смягчающая подстилка для многих органов: желудка, кишечника, печени, легких и так далее. По его канальцам может циркулировать до 1/5 всей жидкости в организме. Канальцы соединяются с лимфотоком, что, по мнению специалистов, не очень хорошо, так как может способствовать метастазированию рака. По всей видимости, по этим канальцам к опухоли доставляются питательные для нее вещества, а сами раковые клетки через интерстициальную жидкость попадают в лимфатическую систему.
При том что ученые назвали «орган» одним из самых больших, до недавнего времени о его существовании не догадывались. Дело в том, что обычные методы забора тканей и их обработки перед исследованием сопровождаются откачкой жидкости и разрушением коллагеновых волокон, из которых эти канальцы состоят. Из-за этого исследователи десятилетиями не замечали раздавленные клетки, принимая их за обыкновенные слои соединительной ткани. Когда же доктора Дэвид Карр-Локк (David Carr-Locke) и Петрос Бениас (Petros Benias) из американской клиники Маунт Синай Бет Исраэль проводили эндоскопию, совмещенную с конфокальной лазерной эндомикроскопией (введение в полый орган тонкого зонда, который анализирует состав ткани) они обратили внимание на загадочную структуру и стали ее изучать. Подобным образом они обследовали еще 12 человек, у которых также обнаружился интерстиций.
«Это открытие может привести к потенциальным успехам в медицине, потому что анализ интерстициальной жидкости может стать серьезным анализом на выявление рака» — заключает один из авторов работы, доктор Нил Тейз (Neil Theise).
Ученые называют новую структуру «интерстиций» — так обычно обозначают пронизанную мелкими сосудами соединительную ткань, которая выстилает легкие.
Ученые обнаружили под землей множество живых организмов, большая часть которых до сих пор была неизвестна науке, сообщает «Форбс».
Исследование подземных экосистем проводилось учеными из коллаборации «Глубинная углеродная обсерватория». Объявление результатов было приурочено к открытию ежегодной конференции Американского Геофизического союза.
Согласно подготовленному отчету, под континентами Земли обитает сто триллионов квадриллионов организмов общим весом более 23 миллиарда тонн, что в 365 раз превышает массу всего населения мира и в 12 раз — всех морских и сухопутных животных.
Отмечается, что под землей встречается до 70 % микробов, обитающих на поверхности. При этом микроорганизмы можно обнаружить как в нескольких километрах под поверхностью суши, так и под океаном.
По мнению ученых, в недрах Земли могут скрываться самые ранние микроорганизмы. Многие виды неизвестны науке и, предположительно, относятся к царствам архей и бактерий. Результаты исследования указывают на то, что глубины других планет также могут оказаться густонаселенным местом.
Долгое время считалось, что отбор на уровне сперматозоидов не может быть эффективным, потому что гены сперматозоида почти не экспрессируются, и в целом его фенотип не связан с качеством генотипа. Однако опыты по отбору сперматозоидов на способность долго сохранять подвижность, проведенные на модельной рыбке данио-рерио, поставили этот взгляд под сомнение. Оказалось, что потомство, полученное от сперматозоидов-«долгожителей», отличается повышенной плодовитостью и замедленным старением.
Медицина
Кристоф Хелмхен и его немецкие коллеги выяснили, что, если у вас чешется что-то с левой стороны, можно унять зуд, подойдя к зеркалу и почесав то же место с правой стороны (и наоборот).
Алексей Семёнов, зав. лабораторией НИИ физико-химической биологии им. А. Н. Белозёрского МГУ, гл. науч. сотр. ФИЦ ХФ им. Н. Н. Семёнова РАН:
За прошедший год в физико-химической биологии было множество важных достижений, среди которых я хотел бы отметить несколько.
Развитие и широкое распространение криоэлектронной микроскопии, которое в 2019 году сделало возможным достаточно быстрое получение трехмерных структур с атомным разрешением не только больших белковых комплексов (200–300 кДа), но и существенно меньших белков (50–60 кДа) без кристаллизации и с сохранением структуры, близкой к нативной.
Успехи в культивировании некультивируемых микроорганизмов, что позволяет изучать ранее неизвестные бактерии из желудочно-кишечного тракта, способные к регуляции иммунитета, к биосинтезу принципиально новых типов антибиотиков и оказывающие влияние на нервно-психический статус человека и животных.
Новые исследования природно-неупорядоченных белков (Intrinsically Disordered Proteins), то есть белков, не имеющих стабильной трехмерной структуры. Эти белки, широко распространенные во всех царствах живых организмов, играют не до конца понятную, но чрезвычайно важную роль во многих ключевых процессах, включая внутриклеточную регуляцию, развитие патологических состояний, приспособление к различным стрессовым факторам.
Большой прогресс в изучении молекулярных механизмов адаптации и выживания растений, бактерий и некоторых беспозвоночных в экстремальных стрессовых условиях, включая высыхание, исключительно высокую и низкую температуру, высокую радиацию, отсутствие кислорода и сверхвысокое давление.
Генетические технологии находятся на пике популярности уже не первое десятилетие. Количество исследований и секвенированных геномов растет стремительно, в то же время с внедрением разработок в жизнь до сих пор возникают проблемы. На VIII Международном форуме технологического развития и выставке «Технопром-2021» обсудили актуальные проблемы генетических технологий.
«Правительство РФ понимает, что генетические технологии — это важно. В национальном проекте “Наука” запланировано направление, посвященное генетическим технологиям и математике. Была сформирована федеральная научно-технологическая программа на период с 2019-го по 2027 год. В ее рамках сейчас идут два конкурса: на биоресурсные коллекции и на исследовательские проекты в области генетики и применения генетических технологий для развития экономики и социально-значимых направлений. Кроме того, год назад был дан ряд поручений президентом РФ. Одно из них — создание национальной базы генетической информации. Насколько эффективны эти меры поддержки и что нужно сделать, чтобы они лучше работали?» — обозначил проблематику дискуссии модератор секции директор ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» член-корреспондент РАН Алексей Владимирович Кочетов.
Ученый выделил несколько важных проблем и вопросов. Во-первых, в нашей стране работать с геномами очень дорого. Куда дешевле отправлять образцы в Европу или Китай. Это не лучшим образом сказывается на конкурентоспособности российских генетических проектов. Во-вторых, важно понимать, как генетические технологии способствуют развитию различных отраслей экономики (медицины, фармакологии, сельского хозяйства и так далее) и социально-экономических трендов. В-третьих, снижается финансирование почвенных проектов, и сокращаются их сроки. В-четвертых, нужно обратить более пристальное внимание на подготовку кадров.
Директор ФИЦ «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н. И. Вавилова» (Санкт-Петербург) доктор биологических наук Елена Константиновна Хлесткина отметила, что известные гены-мишени, с которых начали редактирование растений методом CRISPR, уже во многом изучены, и сейчас, чтобы сделать что-то кардинально новое, нужно постараться. К тому же во многих стран возникают трудности с внедрением разработок из-за издержек законодательства, поэтому энтузиазм исследователей в этой области иссяк.
«Преимущество будут иметь те, у кого есть генное разнообразие. В связи с этим традиционные генетические банки сегодня трансформируются в биоресурсные центры», — сказала исследовательница. Такой центр сейчас работает и в ВИР РАН.
Чтобы такие центры гарантированно функционировали и обеспечивали науку и прикладные области, необходимы правовые основания. На сегодняшний день для сферы биоресурсных коллекций еще нет законодательных норм, но над их созданием уже работают. Важно обеспечить финансово-экономические условия, сохранение во время чрезвычайных ситуаций, продумать меры защиты от несанкционированного доступа, и вместе с тем — понятные и прозрачные механизмы доступа заинтересованным. Нужно решить проблему ввоза образцов из-за рубежа (сейчас многие биоресурсные коллекции не могут пополняться из-за сложных правил в этой области). Кроме того, должны быть четко прописаны правила международного сотрудничества. Также важно сделать защиту от незаконного оборота и предусмотреть наказания.
«В этом направлении сейчас идет активная работа, и мы предполагаем, что она приведет к регламентирующему документу, благодаря которому биоресурсные коллекции будут пополняться и служить современной биологии, биомедицине и сельскому хозяйству», — сказала Елена Хлесткина.
Руководитель школы биоинформатики и научный руководитель ФИЦ ИЦиГ СО РАН академик Николай Александрович Колчанов рассказал, что сегодня темпы роста объема генетических данных на порядок опережают возможности компьютерного анализа. Не хватает мощностей, эффективных скоростных алгоритмов обработки и методов анализа больших данных. Кроме того, для работы с генными сетями сложность генетического секвенирования увеличивается на порядок.
«Уже сейчас в базах порядка 70 тысяч генных сетей человека, животных, растений и микроорганизмов, которые содержат описание десятков миллионов молекулярных событий. И их количество стремительно пополняется», — отметил академик.
Здесь просто необходимы интеллектуальные методы автоматического извлечения знаний, основанные на машинном обучении и искусственном интеллекте. В мире создаются крупномасштабные системы для автоматической экстракции знаний — результаты накапливаются в базах данных. Такая система разрабатывается и в ФИЦ ИЦиГ СО РАН. Она работает с десятками миллионов источников информации, в том числе фотографических баз данных и патентов. Пока в мире таких систем около десяти.
По мнению академика, перед Россией стоят два главных вызова в области генетических технологий: создание больших баз геномных данных и суперкомпьютерные вычисления. Последнюю проблему частично может решить создание суперкомпьютерного центра «Лаврентьев» с центром компетенции по высокопроизводительным вычислениям и искусственному интеллекту.
Доклад директора Центрального сибирского ботанического сада СО РАН доктора биологических наук Виктора Владимировича Чепиноги был посвящен тому, как биоресурсные коллекции ботсадов РФ могут стать основой для развития генетических исследований. В коллекции ЦСБС СО РАН сейчас около 11 500 видов, гибридов и форм живых растений и более 700 тысяч листов гербария.
Ученый рассказал про технологию ДНК-штрих-кодирования, которая позволяет использовать последовательности ДНК для идентификации видов.
«И живые коллекции, и гербарии здесь имеют свои преимущества и недостатки. Так, с живыми растениями можно в полной мере использовать технологии секвенирования нового поколения. Однако трудно оценить их внутривидовую изменчивость, так как много растений из разных популяций сложно постоянно поддерживать в живом состоянии. В гербарных коллекциях накапливается много материала с большой территории, есть доступ к типовым образцам, но у возрастных образцов происходит разрушение ДНК», — отметил Виктор Чепинога. По его мнению, выводы об экосистемах в целом можно будет делать на основании анализа ДНК отдельных модельных видов.
Директор Института почвоведения и агрохимии СО РАН доктор биологических наук Владимир Алексеевич Андроханов отметил, что генетические технологии в почвоведении находятся в эмбриональном состоянии. Большинство микроорганизмов, населяющих почву, до сих пор не изучено. В то же время знание характеристик почвенного биоценоза очень важно для оценки состояния наземных экосистем, восстановления тех из них, что были нарушены, мониторинга изменений и хорошего качества продовольствия.
В современных условиях антропогенного воздействия почвенное биоразнообразие постоянно снижается. Это приводит к деградации почвенного плодородия и разрушению самого плодородного слоя почвы. Для снижения негативных последствий необходимо переходить на зеленые технологии, биоудобрения и биологические метод
Ученым Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН впервые в мире удалось получить структуру человеческого варианта белка hNEIL2. Этот белок восстанавливает поврежденные участки ДНК. В перспективе данные о его структуре помогут бороться с онкологическими и нейродегенеративными заболеваниями. Результаты исследования опубликованы в Journal of Molecular Biology.