Содержание
Важнейшие открытия 2007 года в медицине и биологии
«Газета.Ru» продолжает публиковать подборки выдающихся открытий уходящего года. Вслед за археологией предлагаем вспомнить самые важные достижения года в области биологии и медицины.
Этот год не открыл медицине и биологии нового Пастера, Моргана, Гарвея, Менделя или Медовара. Не было сделано и феноменальных открытий, принципиально изменивших парадигму современной биологической науки. Может быть, для этого просто ещё не пришло нужное время: биология, и тем более медицина, всё ещё находятся на самом раннем этапе своего развития, собирая и систематизирую факты. В этом учёные в завершающем году более чем преуспели.
Как уже стало привычным в последние годы, самые интересные результаты были достигнуты в области генетики и клеточной биологии.
По мнению одного из самых авторитетных научных журналов, американского Science, «прорывом года» стало как раз открытие множества вариантов и модификаций человеческих генов.
Завершившийся в прошлом столетии проект «карты генома» пока дал ученым лишь текст, разбитый на абзацы – гены, но о функциях, роли и возможных модификациях каждого из них известно далеко не все. Совершенствование методик выделения и анализа ДНК, методов блокирования или, напротив, усиления действия генов для выявления их роли в организме, и, что немаловажно, удешевление всех этих исследований, привело к тому, что новостные ленты целый год пестрели сообщениями «открыт ген, отвечающий за…», «создана мышь, способная…»
На самом деле, все эти работы состоят просто в полноценном анализе того или иного гена с поиском его модификаций, тщательной проверкой последовательности нуклеотидов, выявлением синтезируемых белков, а затем созданием «сверхживотных» с помощью двух Нобелевских открытий. Либо «нокаутных» мышей, у которых этот ген отсутствует, либо червей, у которых полностью ингибирована его функция. Так же используются и методы химеризации, трансфекции или стимуляции экспрессии соответствующего гена.
К генетике можно отнести и то, что ученые обнаружили многочисленные модификации, отвечающие за развитие тяжелых, и до этого не ассоциировавшихся с генами заболеваний. Под данную категорию подпадает, в частности, проект «геномика рака», заключающийся в анализе многочисленных мутаций в различных раковых клетках. Этот проект отмечен другим, не менее авторитетным журналом – британским Nature.
Реализация программы дала онкологам около сотни новых мишеней – мутантных генов для генной терапии. Практический выход этих работ, проводимых в сотнях лабораторий по всему миру, пока представляется очень туманным. Основной результат – индивидуальный ДНК анализ, позволяющий выявить предрасположенность к тому или иному заболеванию, да и то лишь с вероятностью от 40% до 80%.
Открытия года — в
Гены жировой складки
Эти открытия должны найти применение при развитии генной терапии, когда с помощью различных векторов в клетки человека вставляют новые участки ДНК, восстанавливающие нормальные функции.
Пока же исследования самого метода у людей находятся на очень раннем этапе, но результаты уже достойные. Ведь это единственный способ бороться с генетической причиной большинства заболеваний.
Отошедшие на второй план клеточные биологи главным — с точки зрения как Nature, так и Science — открытием прошлого года обязаны все равно генетикам.
Летом были открыты гены, отвечающие за мультипотентность – основное свойство эмбриональных стволовых клеток, позволяющее им превращаться во все клетки человеческого организма. Именно эту группу из четырех генов американские и японские специалисты независимо внедрили в фибробласты кожи взрослого человека, превратив их в эмбриональные стволовые клетки.
Редколлегия Nature отметила и работу американской группы под руководством Шухрата Миталипова по клонированию приматов как другой источник получения стволовых клеток. Сюда же можно отнести опыты по партеногенетической активации человеческой яйцеклетки с получением таких же линий эмбриональных стволовых клеток.
Но ни одно из этих трех направлений, даже с одобрения католической церкви, не снимает запрета на использование таких клеток в клинической практике. И если проблема с относительно этическим способом получения неотторгаемых клеточных линий в этом году решена аж тремя способами, то риск нежелательных превращений при трансплантации остается тем же, если не большим, особенно в аспекте столь длительных манипуляций с геномом.
Сверхспособности современных микроскопов и расчетных моделей позволили закончить в этом году несколько масштабных проектов по выявлению точной структуры и механизмов действия субклеточных объектов. Во-первых, ядерной поры – сложноорганизованных «ворот», обеспечивающих направленное и контролируемое движение молекул в ядро и из ядра, отграниченного от цитоплазмы собственной мембраной. Детализованы и другие мембранные структуры: адренергический рецептор, белки теплового шока, натрий-калиевый насос и другие АТФазы. Воссоздано строение РНК-полимеразы – фермента, отвечающего за образование РНК, выполняющей основную информационную роль.
Такая детализация необходима и эффективна в создании «классических» лекарств, взаимодействующих с мишенью на основании пространственного или химического сродства.
Уважаемые редколлегии обошли стороной открытие энтоза – нового вида клеточной гибели, пока продемонстрированного только для одной клеточной линии. Но именно этот открытие, как и апоптоз 30 лет назад, может стать толчком для разработки новых противораковых препаратов, предопределяющих нелегкую судьбу клетки.
Предполагаемая редакциями двух авторитетнейших журналов стратегия научных исследований следующего года (а судя по её неизменности в последнее время, нескольких следующих лет) проста: генетики будут детализировать работу генов, клеточники – искать новые и превращать уже изученные человеческие клетки из одного типа в другой, ну а молекулярные биологи — визуализировать еще не известные структуры.
В практической медицине не очень принято подводить итоги года, но к основным достижениям можно отнести следующие.
Успешный старт испытаний генной терапии сразу нескольких тяжелых заболеваний: миодистрофии Дюшенна, болезни Паркинсона, врожденной прогрессирующей слепоты. Можно считать, что в руках врачей оказался новый действенный инструмент, подброшенный самой природой, – правда, применять его следует с очень большой осторожностью.
Все большую популярность среди западных врачей и ученых начинает приобретать «традиционная» медицина, использующая для лечения травы, настойки и обычную пищу. Правда, европейские и американские апологеты, в отличие от своих китайских коллег, кроме детального изучения свойств зеленого чая в борьбе с сепсисом, нейродегенеративными расстройствами, болезнями кишечника, исследовали и красное вино, показав его пользу при диабете, инфекциях желудка и лишний раз напомнив о его «необходимости» в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний.
Основные проблемы, впрочем, остались теми же: инфекционные заболевания, по мнению экспертов, с каждым годом становящиеся более опасными для человечества.
И хотя ежемесячно появляются новые антибактериальные средства, детализированы особенности самых опасных возбудителей – малярии, лептоспиры и внутрибольничных кокков и палочек; угрозу эту пока удается лишь сдерживать, но окончательно справиться с ней пока не получается.
Так что рекомендации врачей остаются прежними вне зависимости от достижений науки: личная гигиена, внимание к собственному здоровью, здоровый образ жизни и правильное питание. Осталось продержаться до рубежа 20-х годов XXI века: если верить статистическим подсчётам, через пятнадцать-двадцать лет совершённые в уходящем году биомедицинские открытия должны найти применение в повседневной врачебной практике.
Медицина XXI века
Исторически в развитии медицины в человеческом обществе можно выделить три крупных этапа. На первом этапе, продолжавшемся десятки тысяч лет, в медицине царили суеверие, колдовство и слухи. В этот период были открыты некоторые полезные травы и химические вещества, такие как аспирин, но научного метода поиска новых лекарств и способов лечения не существовало.
Второй этап развития медицины начался в XIX веке, когда появилась микробная теория болезней и сформировались представления о гигиене.
Третья стадия развития – это молекулярная медицина. Медицина проникает вглубь вещества, к атомам, молекулам и генам. В 1953 году было сделано одно из важнейших открытий всех времен — Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик раскрыли структуру ДНК, имеющую форму двойной спирали. Длина одной нитки ДНК в распутанном виде составляет около двух метров. Такая нитка представляет собой последовательность из 3 млрд. азотистых оснований, которые обозначаются буквами А, Т, С, С (аденин, тимин, цитозин и гуанин) и несут в себе закодированную информацию.
Секвенирование генома человека — одно из самых значительных прорывов человечества в области медицины. Расшифровка генома — кратчайший путь к новым успехам в медицине и биотехнологии. Стремительное развитие молекулярной генетики привело к возникновению проекта «Геном человека» — важнейшей вехи в истории медицины.
Ударная программа секвенирования всех генов человеческого организма обошлась примерно в 3 млрд. долларов и включала в себе работу сотен ученых по всему миру. Успешное завершение проекта в 2003 году ознаменовало начало новой эпохи в науке.
Уже сейчас некоторые компании начали предлагать простые способы проведения генетических тестов, которые могут показать предрасположенность к различным заболеваниям, включая рак груди, нарушения свертываемости крови, кистозный фиброз, заболевания печени и многие другие. Также ожидается, что информация о геноме человека поможет поиску причин возникновения рака, болезни Альцгеймера и другим областям клинического значения и, вероятно, в будущем может привести к значительным успехам в их лечении.
Наномедицина, как междисциплинарное направление медицинской науки, в настоящее время находится в стадии становления. Ее методы только выходят из лабораторий, а большая их часть пока существует только в виде проектов. Однако большинство экспертов считает, что именно эти методы станут основополагающими в XXI веке.
Национальный институт рака США в самое ближайшее время собирается применять достижения наномедицины при лечении рака. Ряд зарубежных научных центров уже продемонстрировал опытные образцы в областях диагностики, лечения, протезирования и имплантирования.
Современная медицина, технический прогресс, фармакологические исследования, прорывы в области генетики, нанотехнологиях и исследовании микромира человеческого организма – все это инструменты, без которых существование человека в настоящее время кажется уже немыслимым. И пусть многое еще только предстоит разузнать и тщательно изучить, мы уже сейчас можем утверждать, что возможности медицинской науки практически безграничны, а прогресс человечества остановится еще совсем не скоро.
Узнайте больше
Книги
Глик, Б. Молекулярная биотехнология. – Москва: Мир, 2002. – 589 с.
Это современное руководство по биотехнологии, написанное авторитетными канадскими учеными.
В книге подробно изложены основы генной инженерии: механизмы репликации; методы клонирования, амплификации и секвенирования ДНК; конструирование рекомбинантных ДНК и т.д. Большое внимание уделено генной терапии и связанными с ней морально-этическими проблемами.
Местонахождение: центральная библиотека.
Егорова, Т. Основы биотехнологии. — Москва: Академия, 2008. – 208 с.
В книге изложены и обобщены традиционные и новейшие технологии, основанные на достижениях биохимии, молекулярной и клеточной биологии, рассмотрены социально-экономические проблемы и перспективы развития биотехнологии в третьем тысячелетии.
Местонахождение: центральная библиотека, библиотека семейного чтения.
Каку, М. Физика будущего. – Москва, 2012. – 584 с.
Кому, как не ученым-физикам, рассуждать о том, что будет представлять собой мир в 2100 году? Как одним усилием воли будут управляться компьютеры, как силой мысли человек сможет двигать предметы, как мы будем подключаться к мировому информационному полю? Возможно ли это? Оказывается, возможно и не такое.
Искусственные органы; парящие в воздухе автомобили; невероятная продолжительность жизни и молодости — все эти чудеса не фантастика, а обоснованные прогнозы научного мира.
Рассматриваются несколько этапов развития медицины в 21 веке, предсказано развитие медицинской науки до 2100 года.
Местонахождение: центральная библиотека, библиотека им. Л. А. Гладиной.
Лучинин, А. Психогенетика. – Москва, 2005. – 158 с.
В книге изложены достижения современной психогенетики. Раскрываются вопросы, связанные с методами психогенетических исследований.
Местонахождение: центральная библиотека.
Сазыкин, Ю. Биотехнология. – Москва, 2006. – 256 с.
В книге рассматриваются основные объекты биотехнологии, способы их создания и совершенствования методами клеточной и генетической инженерии, возможности интенсификации биотехнологического производства методами инженерной энзимологии.
Местонахождение: центральная библиотека.
Уильямс, Л. Нанотехнологии без тайн. – Москва, 2010. – 368 с.
Эта книга предназначена тем, кто хочет познакомиться с основами нанотехнологии (нанобиотехнологии, наномедицина, наноматериалы и др.), кому интересно узнать о том, как нанотехнологии влияют на биологию и химию, окружающую среду и медицину.
Наномедицина – это область медицины, в которй лечение болезней и операции выполняются на молекулярном уровне. Подробно и занимательно описываются многочисленные вопросы от самых простых до самых сложных и интересных.
Местонахождение: центральная библиотека.
Статьи из периодических изданий
Аксенова. Л. Разрешите представиться: ваша ДНК // Наука и жизнь. – 2012. — № 4. – С. 20 – 27.
Гены человека могут рассказать о многом: о предрасположенности к заболеваниям; о восприимчивости к лекарственным препаратам; о личных качествах и способностях человека.
В статье рассказывается о развитии новой области медицины – индивидуальном генотипировании.
Аксенова, Л. Нобелевская премия по медицине и физиологии 2012 года. Успехи регенеративной биологии // Наука и жизнь. – 2012. — № 12. – С. 34 – 37.
О работе в области развития и получения индуцированных стволовых клеток японского ученого Синъя Яманаке и британского биолога Джону Гердону.
Ссылки действительны на 30.03.2022
Вверх
Составитель Т. А. Беляева.
Важность синтетической биологии в 21 веке
Среди 75 человек, недавно выбранных журналом Esquire как наиболее влиятельные в 21 веке, есть трое исследователей в новой дисциплине, которая сочетает науку и инженерию для разработки и создания новых биологических функций и систем. – иначе известная как синтетическая биология.
Перспективы этой бурно развивающейся научной области заключаются в возможности применения инженерных принципов к фундаментальным компонентам биологии.
Это включает в себя проектирование и создание новых биологических частей, устройств и систем (например, микробов, ищущих опухоли, для лечения рака), а также перепроектирование существующих естественных биологических систем для полезных целей (например, растения, производящие энергию). . Проверьте свои знания в области синтетической биологии и выиграйте iPod: www.synbioproject.org/quiz.
В связи с появлением этой новой области запускается Проект синтетической биологии, чтобы выявить пробелы в наших знаниях о потенциальных рисках в этой области, изучить общественное мнение о ней и изучить варианты управления, которые обеспечат общественную безопасность и будут способствовать инновациям.
«На протяжении тысячелетий люди изменяли генетический код растений и животных, селекционно выводя особей с желаемыми характеристиками. Но более поздние достижения позволили ученым создать новые последовательности ДНК с нуля. Комбинируя эти достижения с принципами современной инженерии, ученые теперь могут использовать компьютеры и лабораторные химикаты для создания организмов, способных делать новые вещи — например, производить биотопливо или выделять прекурсоры медицинских препаратов», — говорит директор проекта Дэвид Рейески.
Но сколько об этом поле освещается в СМИ? И хотя эти ученые, представленные в Esquire, — Дрю Энди, Джей Кислинг и Крейг Вентер — могут владеть ключами к улучшенным методам лечения и более чистым видам топлива, существуют ли адекватные меры контроля и безопасности для ограничения потенциальных рисков? Создание сайта www.synbioproject.org знаменует собой попытку ответить на эти вопросы.
Чтобы дать представление о предстоящей работе, проект синтетической биологии объявляет о выпуске важной статьи «Тенденции в освещении синтетической биологии в американской и европейской прессе», в которой рассматривается освещение этой области в последние годы, а также викторина, которая проверяет ваши знания синтетической биологии.
О синтетической биологии
Синтетическая биология — это развивающаяся научная дисциплина, объединяющая науку и технику для проектирования и создания новых биологических функций и систем. Это включает проектирование и создание новых биологических частей, устройств и систем, а также перепроектирование существующих естественных биологических систем для полезных целей.
Проект синтетической биологии — это инициатива, начатая в 2008 году Международным научным центром Вудро Вильсона при поддержке Фонда Альфреда П. Слоана. Проект синтетической биологии обеспечивает независимый, тщательный анализ, который может помочь в принятии важных решений, касающихся исследований, коммерциализации и использования синтетической биологии. Его цель — помочь гарантировать, что по мере развития синтетической биологии возможные риски будут сведены к минимуму, а выгоды максимальными.
В сотрудничестве с исследователями, правительствами, промышленными предприятиями, неправительственными организациями, политиками и другими, Проект будет работать над выявлением пробелов в наших знаниях о потенциальных рисках синтетической биологии, изучением общественного восприятия этой области и изучением вариантов управления, которые будет обеспечивать общественную безопасность и способствовать инновациям.
Обзор программы | Биология человека
- Дом
- Информация о программе
Во все более технологичном мире накопление научных знаний часто опережает способность общества понять их полное значение как в отношении самой науки, так и в отношении ее влияния на условия жизни человека.
Это наиболее очевидно в области биологических и медицинских исследований. Здесь наблюдения, эксперименты и теории, составляющие современную биологию, имеют далеко идущие последствия для того, как люди видят себя, взаимодействуют друг с другом и принимают решения для себя и других. Это не должно вызывать удивления, поскольку систематическое и научное изучение мира природы поднимало широкие социальные вопросы на протяжении всего времени существования этой практики.
На протяжении веков бушевали споры о том, когда начинается человеческая жизнь и при каких обстоятельствах допустимо ее окончить. Эти вопросы, частично переформулированные современными технологиями, остаются важными. Прояснение эволюционной теории в девятнадцатом веке привлекло внимание к основополагающим вопросам происхождения жизни и человеческого вида. Кроме того, она оказала глубокое влияние на то, как мы рассматриваем развитие общества. Неудивительно, что ошеломляющие достижения современной биологии также имели значительные последствия для общества.
Прорывы в области генетики, размножения стволовых клеток, клонирования млекопитающих и приложений, полученных в результате проекта генома человека, поднимают множество этических вопросов. Долголетие в результате новых методов лечения ставит серьезные проблемы, поскольку наше общество пытается разработать соответствующую государственную политику для стареющего населения. Появление вирусных патогенов, таких как ВИЧ и лихорадка Эбола, растущее распространение бактерий с множественной лекарственной устойчивостью и угроза использования биологических объектов, таких как сибирская язва и оспа, в качестве агентов терроризма, поднимают сложные социальные и научные вопросы. Загрязнение, которое мы производим, вызывает многие виды рака, которые поражают нас, по иронии судьбы как раз в то время, когда мы приобрели фундаментальное понимание молекулярных причин этого заболевания и добились огромных успехов в разработке новых методов лечения. Решение таких проблем, вопросов и задач требует как понимания биологии, так и ее контекста в гуманитарных и социальных науках.