Методом компьютерного моделирования ученый показал, что система из 1000 одноцепочечных молекул позволила создать 572-битную ячейку устойчивой обработки информации. Начиная с 1953 года учёные-генетики всего мира понимали структуру ДНК как «двойную спираль», сплетённую из двух цепочек азотистых оснований — своеобразных «кирпичиков».
Зачем ученые редактируют ДНК человека? Насколько это опасно и чего ждать в будущем?
Для генетического анализа из крови нужно выделить плазму. Для этого используют специальный аппарат — центрифугу. Пробирки с кровью загружают в барабан, который крутится на получении получаса со скоростью 16 тысяч оборотов в минуту. Само секвенирование — завершающий этап анализа. По сути, это чтение ДНК как текста, где вместо привычных нам букв используется алфавит химических соединений. Из 55 тысяч болезней, известных медикам сегодня, от пяти до десяти тысяч — это генетические заболевания. Елена Серебрякова занимается исследованием синдрома Элерса-Данлоса — крайне редкого наследственного недуга, при котором человек становится невероятно гибким, но при этом крайне уязвимым к любым падениям и ударам. Попытаться ответить на вопрос, почему в организме возникают такие мутации, может только генетика. Такие исследования, как скажем, УЗИ или обычный анализ крови, которые раньше считались у медиков основными, сегодня становятся лишь вспомогательными. Потому что она позволяет с наивысшей на сегодняшней день точностью определить заболевание, а значит назначить соответствующее лечение», — говорит ведущий научный сотрудник ФГБУ «НМИЦ Эндокринологии», заместитель председателя российского общества молодых эндокринологов Мария Воронцова.
Потому так важно еще больше распространять генетические исследования, уверены ученые.
Давать советы — дело неблагодарное. Те, кто к нам поступает, должны понимать, что наша программа корпоративная. Мы хотим и будем активно влиять на учебные траектории обучающихся, потому что мы хотим, чтобы они после выпуска стали частью «Биотек кампуса» и внесли свой вклад в нашу работу. 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.
Результаты ученых позволят создать способы прогнозирования возникновения злокачественных опухолей, ранней их диагностики и понимания течения заболеваний. При этом направления для изучения в лаборатории расширяются.
В настоящее время 14 из 16 сотрудников лаборатории являются молодыми исследователями в возрасте до 39 лет, трудоустроены 7 магистрантов. Все — выпускники Башкирского государственного университета. Валерий Фальков в сопровождении кандидата биологических наук, заведующей лабораторией Дарьи Прокофьевой посетил помещения приема биоматериалов и их сортировки, ознакомился с процессом выделения нуклеиновых кислот и ПЦР.
Окружающая среда , в которой живет мать, влияет на метаболизм ее ребенка и последующего потомства. Этот эффект впервые был обнаружен еще в самом начале XX века у шелкопрядов. Впоследствии ученые обнаружили, что поведение мотыльков в зимний период времени связано не с наследованием каких-либо генов, а тем как эти гены включаются и выключаются, то есть с их активностью.
Учёные обсудили генетику и жизнь
Проблема в том, что люди от них уже устали, поэтому и не всегда используют. Пик заболеваемости «омикроном», по словам ученого, ожидается в России во второй половине сентября. По его прогнозам, волна пройдет легче, поскольку в нашей стране уже сформировался популяционный иммунитет. И все — пандемия заканчивается. Проблема в том, что согласовать это между государствами и даже в пределах одной страны не получается.
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.
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.
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. 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 цДНК из десяти букв, для каждой аффинности мы получим множество вариантов, то есть плотный "континуум аффинностей"". Большой прорыв в мире науки Это открытие стало прорывным в мире науки. Фундаментальный феномен позволит ученым познать природу самых разнообразных процессов, начиная от сложных заболеваний, тайн генетики, мгновенной памяти и старения до вопросов возникновения жизни на Земле и ее эволюции. Для этого требуется создание современного программного обеспечения, которое сможет более точно предсказывать слабоаффинное взаимодействие нуклеиновых кислот, а также анализировать их вовлечение в естественные процессы, принимая во внимание механизм молекулярной коммутации. В результате, это позволит значительно снизить риски негативных последствий нецелевого редактирования генома пациента и снизить число побочных реакций в процессе лечения.
Зачем ученые редактируют ДНК человека? Насколько это опасно и чего ждать в будущем?
Молодой российский ученый открыл природное явление, остававшееся незамеченным на протяжении 70 лет, которое назвал «молекулярной коммутацией». Начиная с 1953 года учёные-генетики всего мира понимали структуру ДНК как «двойную спираль», сплетённую из двух цепочек азотистых оснований — своеобразных «кирпичиков». Российский ученый Максим Никитин совершил прорыв в изучении ДНК человека. генетика: К «войне шаровых молний» Россия будет готова первой, Без русских нет России. Открытие ученого из МФТИ Максима Никитина кардинально меняет многие представления генетики, основанные на знаменитой двойной спирали.
Молодые ученые-генетики России представили свои научные разработки
Ученый МФТИ Максим Никитин сделал открытие, которое перевернуло современные представления о ДНК и ознаменовало новую эру в развитии биологии. Учёный из Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук попала в рейтинг лучших исследователей. В ноябре 2018-го в ходе эксперимента ученого Хэ Цзянкуя в Китае родились дети с отредактированной ДНК.
Молодые ученые из Уфы презентовали главе Минобрнауки России свои разработки в области генетики
Все это зашифровано в ДНК людей. После открытия структуры ДНК был создан проект «геном человека», основной целью которого была его расшифровка. И в 2003 году был расшифрован вариант усредненного генома. Но мы все отличаемся друг от друга и поэтому конечная цель — прочитать геном всех людей и всех популяций.
Как уточнили в пресс-службе университета, открытие может стать ключом к неразгаданным тайнам генетики, сложных заболеваний, мгновенной памяти и старения, даже возникновения жизни на Земле и ее эволюции.
Например, между теми цепями, которые тоже есть в клетке, но не имеют идеальную пару. Например, если А и В этой цепи не взаимодействуют друг с другом. Никитин доказал, что они все равно могут передать информацию через посредника, так называемый коммутатор, цепь Х. Сначала информация передается от А к Х, потом Х передает ее В. Это явление он назвал "молекулярной коммутацией". Когда я произносил эту фразу биологам, они говорили: "Не, это ерунда какая-то", — вспоминает руководитель проекта "Нанобиомедицина" университета "Сириус", заведующий лабораторией нанобиотехнологий МФТИ Максим Никитин. Поэтому открытие и стало прорывным в мире науки. Его важность и значимость подчеркивает тот факт, что исследования Максима опубликованы в одном из самых авторитетных научных журналов мира Nature Chemistry.
Тем не менее всем жителям округа рекомендовали носить маски в людных местах. А в Лабытнанги с просьбой об использовании средств индивидуальной защиты к горожанам обратились автобусные перевозчики, сообщило сетевое издание «Ямал-1». Маски действительно являются довольно эффективным средством защиты от вирусных инфекций, сообщил «Известиям» завлабораторией геномной инженерии МФТИ Павел Волчков. Проблема в том, что люди от них уже устали, поэтому и не всегда используют. Пик заболеваемости «омикроном», по словам ученого, ожидается в России во второй половине сентября.
Блог Genotek
К этой теме ученые подступались и ранее. Профессор Массачусетского университета Анастасия Хворова публиковала статью, посвященную слабым взаимодействиям для интерферирующих РНК. А за открытие этого механизма в 2005 году ученые Эндрю Файер и Крейг Мелло получили Нобелевскую премию. Но это были лишь частные случаи. Никитин же вывел и доказал общий принцип. Такую работу принято называть фундаментальной. Анча Баранова: «Не смотрите на прикладной аспект совсем. Когда Эйнштейн разрабатывал теорию относительности, он не разрабатывал для прикладных аспектов. А когда другие поколения ученых пришли, они, опираясь на это понимание мира, смогли построить прикладные вещи, которые стали использоваться». Ученые отмечают изящество и оригинальность как самой теории, так и ее доказательства.
Но это лишь первый шаг в начале долгого пути. Пётр Каменский: «Очень важный момент, что в статье это показано в пробирке.
А у нас нанокомпьютеры, только биологически-молекулярные нанокомпьютеры.
Они анализируют, если есть присутствие, какая-то молекула, какой-то маркер заболевания — это единичка, отсутствует — нолик. Сейчас ведь многим так на слух может показаться, что вы запускаете в организм чип... Максим Никитин: Это отдельная история, она действительно очень популярна, я могу со своей точки зрения сказать так, что чипы — это очень-очень далеко от того, что умеет сейчас человечество.
То есть мы действительно запускаем в организм животных нанокомпьютеры, но это очень еще простые и мало чего умеющие сущности. Но они действительно умеют анализировать параметры. Если легкий пример привести, который многим будет понятен: нам нужно лекарство сделать, которое будет активно, только когда высокий уровень глюкозы и одновременно малый уровень инсулина, то есть 1:0.
В этом случае нужно атаковать какую-то клетку, заставить ее продуцировать инсулин, но как только уровень инсулина повышается или глюкоза падает, нужно инактивироваться. Вот такой нанокомпьютер должен лечить диабет. То, что вы делаете, то, что попадает в кровь, бродит по организму в поисках, содержит электричество или вообще без него?
Максим Никитин: Нет, вообще без электричества. Я изначально, где-то в десятом классе, очень увлекался программированием, думал стать программистом и как раз хотел заняться такой областью — наноэлектромеханические системы. Мне казалось, что можно сделать робота из шестеренок с передачей каких-то сигналов и запускать его в кровоток.
Проблема в том, что это нереально, это невозможно. Наши капилляры — это 700 нанометров, то есть в 100 раз тоньше человеческого волоса, и если мы будем запускать что-то более крупное, то вызовется просто эмболия сосудов, возникнет тромб, и ничего хорошего не будет, никакой терапии, это будет очень опасное состояние. То есть этот компьютер, как вы говорите, он без электричества, он чисто биохимический?
Максим Никитин: Да, чисто химический. Это простые кристаллы с полимерами, которые молекулярными взаимодействиями могут претерпевать разные изменения, они распадаются, собираются, но это очень-очень пока простые системы. Как я понимаю, нигде в мире такого уровня препараты пока не созданы.
Но вы, наверное, не единственный в мире, кто этим занимается? Максим Никитин: Концепция, которую мы разработали, технология создания таких компьютеров уникальна по функциональности. У нас есть, по сути, только один конкурент — это коллаборация Гарварда и Бар-Иланского университета в Израиле.
Они умеют считать столь же сложно, как и мы, но они доставляют только очень-очень маленькие частицы из ДНК. Им удалось продемонстрировать их работоспособность в таракане. Вы спросите, почему в таракане, а не в мышах?
У них система не позволяет доставить реальные, настоящие лекарства. А вам уже это удается? Максим Никитин: Мы можем это сделать на любой наночастице.
А у вас это на тараканах или на ком? Максим Никитин: У нас все хорошо на клеточных культурах и так далее, но у нас все работает и на более сложных организмах, но еще не опубликовано. В научном мире считается, что пока не опубликовано, значит, не работает.
То, чем вы занимаетесь сейчас, — это фундаментальная наука? То есть это формирование какого-то принципа, как это будет работать? Или это нечто, что должно непосредственно продуцироваться уже в коммерческом изделии?
Максим Никитин: То, что я сказал про нанокомпьютеры, — это действительно пока фундаментальная наука, то есть мы придумали транзистор, осталось сделать iPhone. Все-таки ваше открытие должно быть доказано именно на человеческом материале или чуть раньше оно будет признано как работающий принцип? Максим Никитин: Нет, признано оно уже сейчас, потому что есть публикации, но, по сути, все признают, что да, это действительно что-то полезное, только когда пройдут клинические испытания.
Клинические испытания — это обычно долго, порядка 15 лет. То есть здесь фундаментальная наука обязательно напрямую шагнет в коммерческий продукт? Максим Никитин: Это то, к чему мы стремимся.
То есть только это мы будем считать действительно настоящим результатом. А вот теперь, если сравнить условия, в которых вы работаете и в которых работают ваши конкуренты из Гарварда, из Израиля, может, еще откуда-то. Там существуют очень мощные фармкорпорации с огромными бюджетами, с огромным опытом перехода от теоретических или фундаментальных экспериментов к практическим по всем стадиям, от животных к доклиническим, первым клиническим — это все сложное и длинное дело.
У нас я не знаю, чтобы этот процесс так работал, особенно в таких сложных и совершенно инновационных методах лечения. Кто заплатит и организует все это? Кто у нас это может сделать?
Максим Никитин: Это, безусловно, сложный, наверное, самый сложный вопрос, который мы сами пытаемся сейчас активно решать. То есть у нас есть, допустим, другая технология, которая абсолютно революционна с точки зрения всей наномедицины.
Хранить ее, передавать и управлять работой генов можно не только за счет сильных, но и слабых молекулярных взаимодействий. Причем в статье я не просто показываю существование такого механизма в эксперименте, но и масштабность этого механизма. В частности, он позволяет регулировать работу гена с колоссальным разнообразием - 10[172]. Но как такое возможно? Двойная спираль работает с генетической информацией четко и строго, случайности, конечно, бывают, но это не система. А механизм, о котором вы рассказываете, позволяет огромному числу желающих "порулить" генами. Это вносит хаос в четкую работу двойной спирали.
Фактически мешает природе. Максим Никитин: Здесь надо подчеркнуть такой момент: чтобы доказать существование этого эффекта, я работал с разрушенной клеткой. А теперь, чтобы понять, мешает он природе или же она его активно использует в различных процессах, надо его найти в живой клетке. Но это требует совсем других масштабов исследований. Что важно отметить? Открытый мной ранее неизвестный эффект я назвал молекулярной коммутацией. Он дополняет, но не рушит прежние представления о генетике. То есть все, что нам стало известно, благодаря великому открытию двойной спирали продолжает оставаться полезным. Новый же механизм - это дополнительные возможности ответить на загадки генетики, которые никак не получается решить, опираясь лишь на понимание о двойной спирали.
После публикации статьи и появления информации в СМИ ко мне обратилось множество людей. И молодые ученые, и уже известные. Биологи, физики, химики, математики. И каждый увидел в этом феномене свой интерес, придумывает, как его использовать или искать в своих исследованиях. Речь, в частности, идет о процессах старения, происхождении жизни, формировании памяти, создании принципиально новых лекарств, компьютеров на основе ДНК, новых методах лечения самых разных болезней, прежде всего генетических. Открываются огромные возможности. Открытый ранее неизвестный механизм позволяет регулировать работу гена с колоссальным разнообразием — 10 в 172-й степени Вы единственный автор статьи в престижнейшем научном журнале. А ведь сегодня наука делается большими командами, где часто работают ученые разных дисциплин, что и позволяет совершать прорывы. И вдруг одиночка выдает потрясающее открытие.
Кстати, авторы знаменитой двойной спирали ДНК Уотсон и Крик работали в жестком сопернические с другими научными группами. И сумели их опередить. А у вас были конкуренты? Максим Никитин: Все, о чем написано в моей статье, лежало у всех перед глазами с момента открытия двойной спирали. Почему никто семьдесят лет это не заметил, для меня истинная загадка. Но одновременно и очень воодушевляющий факт - сколько еще интересных открытий мы упускаем, боясь поставить "каверзный вопрос". В общем-то, это и является ответом, почему я сделал работу в одиночку: специалисту в области ДНК-вычислений достаточно увидеть первый рисунок статьи, чтобы сразу все понять. А вы прекрасно знаете, что в науке идет жесточайшая конкуренция за приоритет.
Именно быстрая расшифровка генома вируса SARS-CoV-2 помогла ученым начать разработку вакцин и препаратов для терапии инфекции. Привлекательность вложений в генную терапию, генетическое тестирование, технологии редактирования генома и смежные направления оправданна: исследования в этой области могут помочь найти лечение для тяжелых заболеваний, по которым существующая терапия лишь купирует симптомы, замедлить процесс старения и даже изменить ход эволюции. В 2022 г. Генетика сегодня создает методы, которые позволят квалифицированно ответить на вопросы о причинах старения и возникновения заболеваний, возможностях сохранения здоровья и молодости, увеличения продолжительности и улучшения качества жизни. Современный этап развития генетики принято называть «геномной эрой». Он отмечен двумя важнейшими — и взаимосвязанными — событиями: появлением технологий секвенирования нового поколения и расшифровкой полного генома человека. Причем технологии чтения ДНК секвенирование стали не только совершеннее, но и дешевле, благодаря чему появилась возможность проводить масштабные генетические исследования и расширять спектр применения их результатов. Благодаря современным открытиям найдено лечение для ряда тяжелых наследственных заболеваний, изучение онкогенов дало новые возможности для лечения рака, а новейшие методы секвенирования позволяют выявить точный тип заболевания или риск его развития. В свою очередь, формирование баз данных генетической информации необходимо для лучшего понимания законов наследственности и появления все более точных методов диагностики серьезных заболеваний, новых подходов к их терапии и разработке лекарств. Содействие проведению генетических исследований и создание научных баз генетических данных — один из приоритетов государственной политики.
Молодые ученые из Уфы презентовали главе Минобрнауки России свои разработки в области генетики
Учёные установили связь между таянием ледников и замедлением времени: Metro выяснило, насколько реально подобное явление. Новости генетики. Самые интересные и оперативные новости из мира высоких технологий.
Цитаты о СНГ
- Генетика — узнай главное на ПостНауке
- Российский ученый открыл новый механизм хранения информации в ДНК - Российская газета
- ПОДПИСАТЬСЯ НА РАССЫЛКУ
- Генетики со всего мира обсудили выявление тяжелых болезней до рождения ребенка