Современные достижения биологии 21 века: 20 важных открытий 21 века

Содержание

Глава 15. Сохранение биологического разнообразия — Повестка дня на XXI век — Конвенции и соглашения

« Первая страница

Принята Конференцией ООН по окружающей среде и развитию, Рио-де-Жанейро, 3–14 июня 1992 года

Раздел II. Сохранение и рациональное использование ресурсов в целях развития

Глава 15. Сохранение биологического разнообразия
Введение

15.1. Цели и мероприятия, рассматриваемые в настоящей главе Повестки дня на XXI век, призваны содействовать сохранению биологического разнообразия и устойчивому использованию биологических ресурсов, а также способствовать осуществлению Конвенции о биологическом разнообразии.

15.2. Производство товаров и услуг, необходимых для населения нашей планеты, зависит от разнообразия и изменчивости генов, видов, популяций и экосистем. Биологические ресурсы позволяют нам удовлетворять наши потребности в продовольствии и одежде, а также в жилье, медикаментах и духовной пище. Большая часть биологического разнообразия Земли содержится в природных экосистемах лесов, саванн, выпасов и пастбищ, пустынь, тундр, рек, озер и морей. Поля и сады фермеров также имеют важное значение как хранилища биологического разнообразия; пусть и скромную, но весьма важную роль играют в этом вопросе ботанические сады, зоопарки и другие хранилища зародышевой плазмы. Наблюдаемое в настоящее время уменьшение биологического разнообразия является в значительной степени результатом деятельности человека и представляет серьезную угрозу для развития человечества.

Программная область
Сохранение биологического разнообразия

Основа для деятельности

15.3. Несмотря на все более интенсивные усилия, предпринимавшиеся в течение последних 20 лет, процесс утраты биологического разнообразия планеты, главным образом в результате уничтожения мест обитания, чрезмерной эксплуатации, загрязнения окружающей среды и пагубной интродукции в среду инородных растений и животных, продолжается. Биологические ресурсы являются капитальными ресурсами с огромным потенциалом в плане обеспечения устойчивых благ. Необходимо принять срочные и решительные меры для сохранения и защиты генетических ресурсов, видов и экосистем в целях обеспечения устойчивого управления биологическими ресурсами и их использования. Необходимо на национальном и международном уровнях укреплять потенциал в области оценки, изучения и систематического наблюдения и оценки биологического разнообразия. Необходимы эффективные национальные меры и международное сотрудничество для охраны экосистем in-situ, охраны биологических и генетических ресурсов ex-situ и для улучшения функционирования экосистем. Важное значение для успешной реализации такого подхода имеет участие в этой деятельности местных общин и их поддержка. Последние достижения в области биотехнологии продемонстрировали важное значение генетического материала, носителями которого являются растения, животные и микроорганизмы, для сельского хозяйства, здравоохранения, благосостояния населения и охраны окружающей среды. Вместе с тем в этом контексте особенно важно подчеркнуть, что государства обладают суверенным правом эксплуатировать свои собственные биологические ресурсы в соответствии с проводимой ими экологической политикой, а также несут ответственность за сохранение их биологического разнообразия, устойчивое использование своих биологических ресурсов и обеспечение того, чтобы осуществляемая под их юрисдикцией или контролем деятельность не наносила ущерба биологическому разнообразию других государств или районов, находящихся за пределами их национальной юрисдикции.

Цели

15.4. Правительства на надлежащем уровне, в сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций и региональными, межправительственными и неправительственными организациями, частным сектором и финансовыми учреждениями, а также принимая во внимание интересы коренных жителей и их общин и социальные и экономические факторы, должны:

a) содействовать скорейшему вступлению в силу конвенции по биологическому разнообразию с как можно более широким кругом участников;

b) разрабатывать национальные стратегии охраны биологического разнообразия и устойчивого использования биологических ресурсов;

c) включать стратегии в области сохранения биологического разнообразия и устойчивого использования биологических ресурсов в национальные стратегии и/или планы развития;

d) принимать надлежащие меры, с тем чтобы обеспечить совместное использование теми, кто является источником этих ресурсов, и теми, кто их использует, на справедливой и равноправной основе выгод, полученных в результате исследований и разработок и использования биологических и генетических ресурсов, включая биотехнологию;

e) проводить там, где это целесообразно, страновые исследования по охране биологического разнообразия и устойчивому использованию биологических ресурсов с анализом соответствующих расходов и выгод, уделяя при этом особое внимание социально-экономическим аспектам;

f) подготавливать регулярно обновляемые доклады о состоянии биологического разнообразия планеты на основе национальных оценок;

g) признавать и поощрять традиционные методы и знания коренных жителей и их общин с уделением особого внимания роли женщин в аспектах, касающихся сохранения биологического разнообразия и устойчивого использования биологических ресурсов и обеспечения возможности участия этих групп в использовании экономических и коммерческих выгод, получаемых в результате применения таких традиционных методов и знаний1;

h) создавать механизмы для совершенствования, разработки, развития и устойчивого использования биотехнологии и ее безопасной передачи, в частности развивающимся странам, с учетом потенциального вклада биотехнологии в сохранение биологического разнообразия и устойчивое использование биологических ресурсов2;

i) содействовать расширению международного и регионального сотрудничества в целях обеспечения более глубокого научного и экономического осознания важного значения биологического разнообразия и его функций в экосистемах;

j) разрабатывать меры и механизмы обеспечения прав стран происхождения генетических ресурсов и стран, предоставляющих генетические ресурсы, как они определены в Конвенции о биологическом разнообразии, в частности развивающихся стран, на использование выгод, полученных в результате развития биотехнологии и коммерческого использования материалов, полученных в результате применения таких ресурсов23.

Деятельность

а) Вопросы управления

15.5. Правительства на надлежащем уровне, в соответствии с национальной политикой и практикой, в сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций и в тех случаях, когда это целесообразно, межправительственными организациями и при поддержке коренных жителей и их общин, неправительственных организаций и других групп, включая деловые и научные круги, и соответствующих международных и региональных организаций должны, соответственно:

a) разработать новые или укрепить имеющиеся стратегии, планы или программы действий по охране биологического разнообразия и устойчивому использованию биологических ресурсов с учетом потребностей в области образования и подготовки кадров4;

b) включить стратегии сохранения биологического разнообразия и устойчивого использования биологических и генетических ресурсов в соответствующие секторальные или межсекторальные планы, программы и политику с уделением особого внимания значению земных и водных биологических и генетических ресурсов для сельского хозяйства и обеспечения населения продовольствием5;

c) проводить исследования по странам или осуществлять иную деятельность для определения элементов биологического разнообразия, имеющих важное значение для его сохранения и для устойчивого использования биологических ресурсов, определения ценности биологических и генетических ресурсов, определения процессов и деятельности, оказывающих существенное влияние на биологическое разнообразие, оценки потенциального экономического значения сохранения биологического разнообразия и устойчивого использования биологических и генетических ресурсов, и выработки рекомендаций в отношении первоочередных мер;

d) принять эффективные экономические, социальные и другие надлежащие меры стимулирования в целях поощрения охраны биологического разнообразия и устойчивого использования биологических ресурсов, включая поощрение устойчивых производственных систем — таких, как традиционные методы ведения сельского хозяйства, агролесоводства, пастбищного хозяйства, использования и воспроизводства запасов охотничье-промысловых животных, — которые используют, сохраняют или умножают биологическое разнообразие5;

e) принять в соответствии с национальным законодательством меры в целях обеспечения уважения, систематизации, сохранения и поощрения более широкого применения знаний, новшеств и методов коренных жителей и местных общин, отражающих традиционный уклад жизни, в интересах охраны биологического разнообразия и устойчивого использования биологических ресурсов в целях обеспечения совместного использования на справедливой и равноправной основе полученных выгод и содействия механизмам, направленным на вовлечение этих общин, включая женщин, в деятельность по охране и рациональному использованию экосистем1;

f) проводить перспективные исследования в целях изучения значения биологического разнообразия для функционирования экосистем и роли экосистем в производстве товаров, экологических услуг и других ценностей, способствующих устойчивому развитию, с уделением особого внимания биологии и репродуктивным возможностям основных земных и водных видов, в том числе местных, культивируемых и культурных видов; новым методам наблюдения и учета; экологическим условиям, необходимым для сохранения биологического разнообразия и непрерывной эволюции; и социальному поведению и привычкам в области питания, обусловленным природными экосистемами, в которых женщины играют ключевую роль. Эта деятельность должна осуществляться при как можно более широком участии, особенно коренных жителей и их общин, включая женщин1;

g) принять, при необходимости, меры по охране биологического разнообразия посредством охраны in-situ экосистем и естественных сред обитания и первобытных сортов и родственных им диких видов, а также посредством сохранения и восстановления жизнеспособных популяций в их естественной среде обитания и осуществить меры по сохранению ex-situ, предпочтительно в стране-источнике. Меры по охране in-situ должны предусматривать укрепление систем земных, морских и водных охраняемых районов и охватывать, в частности, уязвимые пресноводные и другие водно-болотные угодья и прибрежные экосистемы, такие, как дельты, коралловые рифы и мангровые заросли6;

h) способствовать восстановлению нарушенных экосистем и восстановлению видов, находящихся в опасности или под угрозой исчезновения;

i) разработать политику в целях поощрения охраны биологического разнообразия и устойчивого использования биологических и генетических ресурсов на частных землях;

j) содействовать экологически безопасному и устойчивому развитию в районах, прилегающих к охраняемым территориям, с целью способствовать охране этих районов;

k) внедрять надлежащие процедуры экологической экспертизы предлагаемых проектов, которые, возможно, оказывают значительное воздействие на биологическое многообразие, обеспечив широкое распространение надлежащей информации и участие общественности, где это представляется целесообразным, и поощрять проведение оценок последствий проведения соответствующей политики и программ для биологического разнообразия;

l) содействовать, где это представляется целесообразным, созданию и укреплению систем национальной инвентаризации регулирования, рационального использования и контроля, связанных с биологическими ресурсами на соответствующем уровне;

m) принимать меры в целях поощрения более широкого понимания и осознания значения биологического многообразия, проявляющегося как в его отдельных компонентах, так и в той роли, которую оно играет в экосистемах.

b) Данные и информация

15.6. Правительства на надлежащих уровнях, в соответствии с национальной политикой и практикой, в сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций и в тех случаях, когда это целесообразно, межправительственными организациями и при поддержке коренных жителей и их общин, неправительственных организаций и других групп, включая деловые и научные круги, и соответствующих международных и региональных организаций и в соответствии с нормами международного права должны, соответственно7:

a) регулярно проводить сопоставление и оценку информации о сохранении биологического многообразия и планомерном использовании биологических ресурсов;

b) разрабатывать методологии для проведения на национальной основе систематического выборочного исследования и оценки компонентов биологического многообразия, определенных посредством осуществления страновых исследований;

c) предлагать или дорабатывать методологии и начать или продолжить на соответствующем уровне обследования состояния экосистем и разрабатывать исходную информацию о биологических и генетических ресурсах, включая ресурсы наземных, водных, прибрежных и морских экосистем, а также составлять кадастры при участии местных коренных жителей и их общин;

d) определять и оценивать на основе результатов страновых исследований потенциальные социально-экономические последствия и выгоды сохранения и рационального использования флоры и фауны наземных и водных экосистем в каждой стране;

e) проводить обновление, анализ и интерпретацию данных, полученных в результате деятельности по определению, выборочному исследованию и оценке компонентов биологического многообразия, о которой говорилось выше;

f) обеспечивать при полной поддержке и участии местных и коренных жителей и их общин своевременный сбор, оценку и распространение соответствующей достоверной информации в форме, пригодной для принятия решения на всех уровнях.

с) Международное и региональное сотрудничество и взаимодействие

15.7. Правительства на надлежащем уровне, в сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций и в тех случаях, когда это целесообразно, межправительственными организациями и при поддержке коренных жителей и их общин, неправительственных организаций и других групп, включая деловые и научные круги, и в соответствии с нормами международного права должны, соответственно:

a) рассмотреть возможность создания или укрепления национальных или международных потенциалов и систем обмена данными и информацией, имеющими отношение к сохранению биологического разнообразия и устойчивому использованию биологических и генетических ресурсов7;

b) выпускать регулярно обновляемые мировые доклады о биологическом разнообразии, основанные на национальных оценках, проводимых во всех странах;

c) содействовать научно-техническому сотрудничеству в области сохранения биологического разнообразия и устойчивого использования биологических и генетических ресурсов. Особое внимание следует уделять созданию и укреплению национальных потенциалов на основе развития людских ресурсов и формирования учрежденческой системы, включая передачу технологии и/или создание учреждений, занимающихся исследованиями и вопросами рационального использования ресурсов, как, например, гербариев, музеев, банков генов и лабораторий, деятельность которых посвящена сохранению биологического разнообразия8;

d) без ущерба для соответствующих положений Конвенции о биологическом разнообразии облегчать для достижения целей настоящей главы передачи технологий, имеющих отношение к сохранению биологического разнообразия и устойчивому использованию биологических ресурсов, или технологий, использующих генетические ресурсы и не наносящих сколько-нибудь значительного ущерба окружающей среде, в соответствии с главой 34, признавая при этом, что технологии включают в себя и биотехнологии28;

e) содействовать сотрудничеству между участниками соответствующих международных конвенций и планов действий в целях повышения эффективности и координации усилий, направленных на сохранение биологического разнообразия и устойчивое использование биологических ресурсов;

f) усиливать поддержку международных и региональных механизмов, программ и планов действий, связанных с сохранением биологического разнообразия и устойчивым использованием биологических ресурсов;

g) содействовать совершенствованию международной координации усилий в целях обеспечения эффективного сохранения и рационального использования находящихся под угрозой исчезновения/не являющихся вредителями мигрирующих видов, включая оказание в надлежащем объеме поддержки мерам по созданию охраняемых трансграничных территорий и управлению ими;

h) содействовать национальным усилиям, связанным с осуществлением обследований, сбором данных, проведением выборочных исследований и оценки, а также с обслуживанием банков генетической информации.

Средства осуществления

а) Финансирование и оценка расходов

15.8. По оценкам секретариата Конференции, общая сумма среднегодовых расходов (1993–2000 годы) по осуществлению мероприятий настоящей главы составляет около 3,5 млрд. долл. США, включая примерно 1,75 млрд. долл. США, предоставляемых международным сообществом на безвозмездной или льготной основе. Данные показатели представляют собой лишь ориентировочную величину, давая представление о масштабах расходов, и еще не рассматривались правительствами. Фактические расходы и условия финансирования, включая любые средства, предоставляемые на коммерческих условиях, будут зависеть, в частности, от выбора правительствами конкретных стратегий и программ для осуществления.

b) Научно-технические средства

15.9. Конкретные аспекты, которыми предстоит заниматься, включают в себя необходимость разработки:

a) эффективных методологий для осуществления фоновых обследований и составления кадастров, а также проведения систематических выборочных исследований и оценки биологических ресурсов;

b) методов и технологий в целях сохранения биологического разнообразия и устойчивого использования биологических ресурсов;

c) усовершенствованных и диверсифицированных методов сохранения ресурсов ex-situ с целью обеспечить долгосрочное сохранение генетических ресурсов, имеющих важное значение для научных исследований и разработок.

с) Развитие людских ресурсов

15.10. Где это представляется целесообразным, необходимо:

a) увеличить число квалифицированных специалистов в научно-технических областях, относящихся к сохранению биологического разнообразия и устойчивому использованию биологических ресурсов, и/или использовать их с большей эффективностью;

b) сохранить действующие или разработать новые, имеющие научно-техническую направленность программы обучения и профессиональной подготовки сотрудников управленческого звена и специалистов, особенно в развивающихся странах, по вопросам, связанным с деятельностью по определению, сохранению биологического разнообразия и устойчивому использованию биологических ресурсов;

c) поощрять понимание важности мер, необходимых для сохранения биологического разнообразия и устойчивого использования биологических ресурсов на всех уровнях разработки политики и принятия решений в рамках правительств, предприятий и кредитных учреждений, и расширять и поощрять включение этих вопросов в учебные программы.

d) Создание потенциала

15.11. Где это представляется целесообразным, необходимо:

a) укреплять существующие учреждения, действующие в интересах сохранения биологического многообразия, и/или создавать новые и рассмотреть возможность создания механизмов, как, например, национальных институтов или центров, занимающихся проблемой биологического разнообразия;

b) продолжать деятельность по созданию потенциала в деле сохранения биологического разнообразия и устойчивого использования биологических ресурсов во всех соответствующих секторах;

c) создать возможность — особенно в рамках правительств, предприятий и двусторонних и многосторонних учреждений, занимающихся вопросами развития, — для учета проблем биологического разнообразия, потенциальных выгод и прогнозов в отношении вмененных издержек в процессах разработки, осуществления и оценки проектов, а также для оценки воздействия предлагаемых проектов в области развития на биологическое разнообразие;

d) на соответствующем уровне расширять возможности государственных и частных учреждений, ответственность за планирование охраняемых территорий и управление ими, по обеспечению координации и планирования межсекторальной деятельности совместно с другими государственными учреждениями, неправительственными организациями и, где это целесообразно, коренными жителями и их общинами.

1 См. главу 26 (Признание и укрепление роли коренных народов и их общин) и главу 24 (Глобальные действия в интересах женщин в целях обеспечения устойчивого развития на справедливой основе).

2 См. главу 16 (Экологически безопасное использование биотехнологии).

3 Статья 2 (Использование терминов) Конвенции о биологическом разнообразии содержит следующие определения:

«Страна происхождения генетических ресурсов» означает страну, которая обладает этими генетическими ресурсами в условиях in situ.

«Страна, предоставляющая генетические ресурсы» означает страну, предоставляющую генетические ресурсы, собранные из источников in situ, включая популяции как диких, так и одомашненных видов, либо полученные из источников ex situ, независимо от того, происходят они из этой страны или нет.

4 См. главу 36 (Содействие просвещению, информированию населения и подготовке кадров).

5 См. главу 14 (Содействие устойчивому ведению сельского хозяйства и развитию сельских районов) и главу 11 (Борьба с обезлесением).

6 См. главу 17 (Защита океанов и всех видов морей, включая замкнутые и полузамкнутые моря, и прибрежных районов и охрана, рациональное использование и освоение их живых ресурсов).

7 См. главу 40 (Информация для принятия решений).

8 См. главу 34 (Передача экологически чистой технологии, сотрудничество и создание потенциала).

 

Новейшие направления современной биологии и научные достижения в области биологии и медицины в XXI веке | Биология

Новейшие направления современной
биологии и научные достижения
в области биологии и медицины в XXI веке

Автор: Кричок Наталья Станиславовна

Организация: ГОУ ЛНР ССШ № 17 им. И.А. Земнухова

Населенный пункт: ЛНР, г. Суходольск

Новейшие направления современной биологической науки

Современная биология является комплексной наукой, включающей в себя множество направлений. Некоторые из них известны нам с глубокой древности, некоторые возникли не так давно, на основе научно-технического прогресса, а некоторые только зарождаются, определяя свой объект, методы исследования и устанавливая первые закономерности.

Остановлюсь на более значимых направлениях современной биологической науки:

  1. Синтетическая биология. Синтетическая биология – одно из новых направлений генной инженерии. Ключевая идея этой науки – построить, сконструировать новые геномы и создать соответствующие им живые организмы, которые никогда не существовали в природе, или погибли по вине человека, а возможно вымершие в процессе эволюционных изменений на Земле.

2. Бионика. Бионика черпает вдохновение в мире живой природы – в биологических процессах, физиологии организмов, их поведении. Очень интересное направление бионики – биопринтинг. Ученые работают над тем, чтобы печатать органы на особом принтере.

3. «Нанонаука» Важное направление современной биологии – нанобиотехнологии, под которыми понимают область науки, которая занимается изучением и применением нанотехнологических устройств и наноматериалов в биотехнологии; использованием биологических молекул для нанотехнологических целей.

4 Нутригеномика и нутригенетика. Нутригеномика – наука о том, как продукты питания взаимодействуют с организмом человека. Нутригенетика изучает гены, которые влияют на усвояемость пищи.

5 Меметика. Каждый человек получает от своих родителей уникальное наследство – набор генов и мемов. Гены – носители наследственной информации обо всех признаках и свойствах организма. Мемы – это особое хранилище культурных кодов, как в компьютерных чипах.

6. Квантовая биология. Это направление появилось совсем недавно и изучает оно поведение небольших масс, сгустков энергии в живых клетках, тканях, структурах организмов.

7.Нейропаразитология Мир паразитических организмов поражает своими способностями к адаптации внутри организма хозяина. Среди этого разнообразия особое место занимают паразиты, способные своей жизнедеятельностью изменять поведение организма хозяина, в зависимости от собственных потребностей и стадий жизненного цикла. Такая группа организмов получила название нейропаразитов, а наука, изучающая их биологические особенности, жизненные циклы, способы распространения, поведение паразита и хозяина, способы профилактики, названа нейропаразитологией.

Научные достижения в области биологии и медицины в
XXI веке.

В первые два десятилетия XXI века биологическая наука обогатилась целым рядом открытий, которые в перспективе могут значительно повлиять на качество жизни каждого человека. Остановлюсь на некоторых из них.

Создание биопротезов, управляемых силой мысли. Еще недавно утраченные конечности людям заменяли пластиковые муляжи или даже крюки. В последние два десятилетия наука сделала огромный шаг в создании биопротезов, управляемых силой мысли и даже передающих ощущения от искусственных пальцев в мозг. В 2010 г. английская фирма «RSLSteeper» представила биопротез руки, с помощью которого человек способен открывать двери ключом, разбивать яйца на сковородку, снимать деньги в банкомате и даже держать пластиковый стаканчик. Другая компания «Bebionic» в 2016 г. изготовила для инвалида Найджела Экленда бионический протез руки, которым не только можно управлять силой мысли. Изделие оснащено датчиками чувствительности, подключенными к нервным окончания культи. Таким образом, достигается обратная связь, чтобы пациент мог чувствовать прикосновения и тепло Разработка биопротезов ведется и в России – в рамках проекта «Моторика» недавно была создана бионическая рука «Страдивари» , которая силой мысли может производить 6 видов хватов. В запястье разработчики встроили электронные часы.

Создание первой синтетической бактериальной клетки. В 2010 г. группа ученых под руководством Крейга Вентера добилась прорыва в проекте по созданию новой жизни. Данный успех открывает перед биотехнологами широчайшие возможности по созданию гораздо более сложных организмов с заданными параметрами. Уже сейчас конструируются искусственные клетки, которые смогут производить вакцины и даже топливо для автомобилей, а в перспективе биологи надеются создать бактерию, которая бы поглощала углекислый газ. Такой микроорганизм мог бы помочь в ликвидации парникового эффекта на Земле.

Получение стволовых клеток из зрелых тканей. В 2012 г. Нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена английскому биологу Джону Гердону и его японскому коллеге Сине Яманаке. Они произвели настоящий фурор, создав из обычных клеток – стволовые, т.е. способные составлять любые органы.

Запись и перезапись воспоминаний в мозг. В 2014 г. исследователям из Массачусетского университета удалось внедрить в память подопытных мышей ложные воспоминания. Им в голову были вживлены оптоволоконные провода, присоединенные к участкам мозга, ответственным за формирование памяти. По ним ученые подавали лазерные сигналы, которые воздействовали на определенные участки нейронов В результате удалось добиться как стирания некоторых воспоминаний мышей, так и формирования ложных.

Нейрофизиологам удалось главное – найти участки мозга, отвечающие за память (гиппокамп и префронтальная кора) и создать, пусть пока примитивные, методы воздействия на них. Это дает широкие перспективы для совершенствования путей воздействия на мозг, а в будущем позволит лечить фобии и душевные расстройства. Разработка технологии CRISPR/Cas9С («генетических ножниц» для редактирования ДНК). В 2019 году Французский микробиолог Эмманюэль Шарпантье и американский биохимик Дженнифер Дудна удостоены Нобелевской премии. Они являются авторами открытия «генетических ножниц» – технологии, способной «разрезать» ДНК в заранее определенном месте и таким образом «переписывать код жизни» человека, животного или растения. С 2012 года технология CRISPR/Cas9 уже помогла в выведении культур, устойчивых к плесени, вредителям и засухе. В настоящий момент «генетические ножницы» применяются в клинических испытаниях новых методов лечения онкологических заболеваний, ВИЧ (для удаления вируса из зараженных Т-лимфоцитов), диабета и шизофрении.

Первые лекарства на основе технологии CRISPR/Cas9С («генетических ножниц» для редактирования ДНК) появились в 2019 году, а в 2020-м учёные закрепили свои достижения.

Управление иммунной системой для борьбы с раком. В 2018 году за достижения в области физиологии и медицины Нобелевскую награду отдали Джеймсу П. Эллисону и Тасуку Хонхо. Мировое признание получила их новаторская работа по управлению иммунной системой для борьбы с раком.

Создание вакцин от COVID-19. В 2020 году основные усилия мирового научного сообщества были направлены на борьбу с коронавирусной инфекцией. Главным успехом глобального научного сообщества в 2020 году эксперты называют создание вакцин от COVID-19.

Искусственный иммунитет. В нашем организме есть иммунные телохранители – Т-клетки, которые обеспечивают защиту от возбудителей инфекционных заболеваний, но при извлечении из организма они выживают всего несколько дней, поэтому их невероятно трудно синтезировать в лаборатории. Команда биоинженеров из University of California Los Angeles (UCLA) в результате упорного труда смогла создать синтетические Т-клетки, которые имитируют форму, размер, гибкость и базовую функциональность природных Т-клеток.

Таким образом, представленные новейшие направления биологической науки и ее достижения – это только часть большого спектра зарождающихся наук.

 

Литература

1. Биоинжиниринг. Обзор научных достижений за последние пять лет [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://zen.yandex.ru/media/id/ 5d91016bd7859b00b1181c48/bioinjiniring-obzor-nauchnyh-dostijenii-za-poslednie-piat-let-5e9cebcc92055a0c646ed620

2. Главные научные исследования 2020 года [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https: // news.rambler.ru/science/45511324-glavnye-nauchnye-issledovaniya-2020-goda.

3. Достижения биотехнологии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.chemistry-expo.ru/ru/ui/17169.

4. Материалы портала «Научная Россия». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://scientificrussia.ru/ articles/new-extraordinary-science.

5. Новые направления в науке 21 века. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://pressa.tv/interesnoe/13652- novye-napravleniya-nauki-21-veka-11- foto.html.

6. Площук Н.Г. Новейшие направления современной биологической науки / Н.Г. Площук // Биологические науки. – 2019. – №16. – С. 89–93.

7. Суматохин С.В. Нанобиотехнологии в обновленном содержании биологического образования / С.В. Суматохин // Биология в школе. – 2014. – № 9. – С. 9–17

Опубликовано: 30.12.2022

12 величайших достижений медицины 21 века

Разве не был бы прекрасен мир, если бы никто не боялся диагноза рака? Как насчет того, чтобы знать, что любимого человека не нужно будет ставить в лист ожидания на донорство органов?

Каждый день ученые и врачи усердно работают над развитием медицины. 21 веку всего 19 лет, а у нас уже было несколько удивительных прорывов.

От завершения проекта генома человека до передовых методов лечения рака, есть несколько невероятных медицинских открытий, которые меняют способы лечения состояний и болезней.

‍ Эти достижения не расположены в определенном порядке, поскольку каждое из них важно само по себе.

Медицинский прорыв №1: искусственные органы 

Из-за несчастных случаев, болезней и врожденных дефектов существует постоянная потребность в трансплантации органов для продолжения жизни. В настоящее время наш единственный вариант — донорство органов. Хотя это отличный способ решить проблему, для этого нужен либо живой донор, либо донор, который умер.

Эмоциональный багаж, связанный с получением органа от другого человека, огромен, не говоря уже о беспокойстве, возникающем при мысли о том, будет ли новый орган принят или отвергнут.

Бесконечное количество времени и ресурсов тратится на выращивание искусственных органов в лабораториях. Прогресс налицо, хотя это медленный и кропотливый процесс, поскольку органы настолько сложны.

По данным Музея науки, в настоящее время в лабораториях успешно выращиваются 6 органов:

  1. Глаза : клетки кожи людей с редкими генетическими заболеваниями используются для выращивания наглазников. Это поможет ученым изолировать гены, вызывающие заболевания, и разработать целевое лечение для пациентов.
  1. Сердца : плюрипотентные стволовые клетки (клетки, которые могут стать несколькими типами клеток) используются для формирования ткани, напоминающей ткань человеческого сердца. В одном случае эта ткань действительно начала биться, когда ее ударили электрическим током. Это довольно крутые вещи!
  1. Кожа : врачи в США разработали способ лечения тяжелых ожогов. Используя тонкий слой стволовых клеток, взятых у настоящего пациента, они распыляют их на рану, что позволяет коже заживать равномерно и полностью. Эти клетки кожи дублируются в лаборатории перед распылением на пациента. Этот процесс устраняет необходимость в болезненных кожных трансплантатах, которые очень подвержены развитию серьезных инфекций.
  1. Кость: стволовых клеток, взятых из костного мозга, суспендируют в коллагеновом геле, а затем подвергают воздействию нановибраций. Это создает «замазку», похожую на вещество, используемое для сращивания костей. Эта замазка обычно мягче, чем наши кости, но ее успешно использовали для лечения больших костей, делая их более твердыми и прочными, чем до перелома.
  1. Мышцы: выращивается пучков мышц, которые сокращаются и реагируют на электрические раздражители. Эти мышцы выращивают из плюрипотентных стволовых клеток, взятых из биоптатов. Мышцы, выращенные в лаборатории, можно использовать при разработке новых лекарств, необходимых для лечения мышечных заболеваний, и для проверки эффективности лечения перед применением лекарств у людей.
  1. Мозг: ученых используют стволовые клетки из детских молочных зубов и перепрограммируют их в нейроны. Эти органоиды очень напоминают ранние эмбриональные стадии мозга. Информация, полученная в результате этого исследования, помогает ученым изучать генетические мутации, происходящие в мозгу.
  1. Печень: Используя стволовые клетки, ученые вырастили клетки печени, которые при пересадке мышам формировали собственное кровоснабжение и созревали во взрослые клетки печени. При тестировании эти печени показали некоторые нормальные функции печени. Есть надежда, что в конечном итоге врачи смогут трансплантировать полностью функционирующую печень, выращенную в лаборатории, людям.

Медицинский прорыв № 2: лечение ВИЧ

Лечение ВИЧ или СПИДа прошло долгий путь с момента появления болезни в 1980-х годах. Первоначально лечение состояло из одного режима, который был неэффективен, поскольку многие лекарства принимались по отдельности. Пациентам было трудно придерживаться графика, принимая такое количество лекарств, и побочные эффекты были многочисленными.

Монотерапия (лечение одним препаратом) также позволила ВИЧ измениться или мутировать в форму, которая в конечном итоге перестала реагировать на отдельные препараты. Другими словами, болезнь становилась невосприимчивой к доступным методам лечения.

В 2006 году FDA одобрило Atripla , который объединил три антиретровирусных препарата в один , улучшающий лечение СПИДа. Когда три препарата были объединены в один, было легче придерживаться графика, а побочные эффекты уменьшились.

Stribild, , лекарство, одобренное для пациентов с ВИЧ в 2013 году, объединило четыре антиретровирусных препарата против ВИЧ в одну дозу, что было еще более эффективным в контроле симптомов у этих пациентов.

В ноябре 2017 года произошел большой прорыв в лечении ВИЧ. По данным FDA, Juluca был одобрен и стал первым препаратом с однократной дозой для лечения пациентов со СПИДом, которые уже получали антиретровирусную терапию. Это было здорово для тех пациентов, но пациентам, которые еще не получали антиретровирусное лечение, все еще не везло.

В апреле 2019 года Dovato , двухкомпонентный однодозовый препарат для лечения ВИЧ, был одобрен для людей, не получавших антиретровирусную терапию. Этот прорыв теперь позволяет всем пациентам с ВИЧ получать эффективную однократную терапию.

Прорыв в медицине № 3: Функциональная МРТ (магнитно-резонансная томография)

Функциональная МРТ или фМРТ позволяет врачам и ученым виртуально читать мысли.

Обычные МРТ позволяют врачам увидеть, как выглядит мозг, тогда как фМРТ позволяет им увидеть, что делает мозг.

‍

Врачи могут отслеживать изменения в клетках головного мозга, уровне кислорода, кровообращении и функционировании нейронов, показывая, какие части мозга участвуют в определенных действиях.

Изучая нормальный, больной и поврежденный мозг, исследователей могут оценить головной и спинной мозг без инвазивных процедур или с помощью болезненных инъекций лекарств.   

Прорыв в медицине № 4: Борьба с сердечными заболеваниями

Благодаря достижениям в области сердечно-сосудистых заболеваний за последние 10 лет значительно снизилось смертей от сердечных заболеваний.

‍
При быстром оказании помощи человека с сердечным приступом можно успешно вылечить, устранив закупорку, препятствующую циркуляции крови, с помощью t-PA, генно-инженерного тканевого активатора плазминогена.

Затем бляшки в кровеносных сосудах можно открыть с помощью стента, который вводят в артерию. Поврежденная артерия затем заменяется новым сосудом с помощью процедуры, называемой шунтированием.

Эти достижения значительно увеличили выживаемость пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Прорыв в медицине № 5: Таргетная терапия в лечении рака

До недавнего времени химиотерапия и лучевая терапия были единственными методами лечения онкологических больных. Эти методы лечения не только атакуют раковые клетки, но и атакуют здоровые клетки, что вызывает новый набор проблем.

При выборе этих видов лечения или вообще без него, шанс убить рак обычно перевешивает результат наличия рака, поэтому побочные эффекты ожидаются и устраняются по мере их появления.

‍
За последние 10 лет было разработано таргетных методов лечения рака , которые будут работать одним из двух способов:

  1. Препятствовать распространению рака, блокируя клетки, участвующие в росте опухоли
  2. Выявление и убивают смертельные раковые клетки

В любом случае, они нацелены на раковые клетки и атакуют их, но не трогают здоровые клетки.

Исследователи сосредоточили свои усилия на таргетной терапии, и FDA одобрило более 25 препаратов для этой цели.

Эти таргетные терапевтические препараты позволят индивидуализировать лечение в зависимости от молекулярного состава опухоли каждого человека. Этот тип лечения устраняет побочные эффекты, вызванные химиотерапией и облучением, что является отличной новостью для тех, кто страдает этим заболеванием.

Медицинский прорыв #6: Кибер-нож

Кибер-нож открыл совершенно новую волну лечения пациентов. Операции, которые невозможны с помощью обычных методов, могут быть возможны с помощью Cyberknife из-за используемых в нем минимально инвазивных методов.

‍
Кибер-нож использует комбинацию робототехники и визуализации для поражения раковых и нераковых опухолей. Используя высокую точность, он убивает опухоли высокими дозами радиации.

Преимущества технологии CyberKnife включают в себя:

  • Нет разрезов
  • Минимально инвазивные
  • Меньше времени в промежутке после операции
  • Менее возможностей для инфекции
  • более эффективная, чем обычная хирургия 9003

    • 9008

    66666.

  • Более эффективная, чем обычная хирургия

    • 908

    66666666.

  • .

    Люди, которые потеряли конечности или родились без них, теперь имеют возможность заменить недостающую часть своего тела полнофункциональным устройством.

    Бионические конечности, такие как кисти, руки, ступни и ноги, можно позиционировать с помощью приложения на iPad или компьютере.

    В трехмерных компьютерных моделях используются гнёзда, чтобы сделать эти конечности полезными и максимально реалистичными.

    Представьте себе радость, которую испытывает маленький мальчик, когда он снова может бегать с помощью бионической ноги, или радость, которую испытывает девочка, когда она делает себе макияж и прическу на выпускной с помощью своей бионической руки. .

    Медицинский прорыв #8: Наномедицина

    Применение нанотехнологий в медицине — это инновационное использование наноматериалов. Эти нано (крошечные) биосенсоры и наночастицы позволяют провести корректирующую процедуру прямо в пораженных молекулах.

    Прогресс в этой области был быстрым: во всем мире было разработано почти 130 лекарств.

    Когда использует наномедицину, можно воздействовать на области инфекции или пораженные участки, не повреждая окружающие ткани.

    Прорыв в медицине № 9: 3D-печать частей тела

    На рубеже 21-го века было обнаружено, что живые клетки можно распылять через струйные принтеры без какого-либо вреда.

    Сегодня различные типы ячеек комбинируются с полимерами и распыляются через различные печатающие головки. Согласно «Ридерз Дайджест», полимеры помогают клеточной структуре сохранять свою форму, что позволяет напылять слои за слоями, которые связываются вместе и превращаются в живые, функциональные ткани.

    ‍
    Body parts that have been successfully printed include:

    • Bionic eye
    • Antibacterial tooth
    • Heart
    • Skin
    • Bionic Ear
    • Elastic bone
    • Ovary

    Scientists have taken printed muscles and ears и посадили их в животных, которые объединились со своими хозяевами. Они на самом деле имплантировали отпечатанные яичники мышам, которые зачали и родили с помощью этих искусственных органов.

    Интересно подумать о возможностях, которые 3D-печать может предложить человечеству.

    Прорыв в медицине #10: Лапароскопическая хирургия

    Лапароскопическая хирургия стала такой же обычной процедурой, как и обычная хирургия. Эта минимально инвазивная операция проводится через один или несколько небольших разрезов с использованием небольших трубок, крошечных камер и инструментов.

    Преимущества лапароскопической хирургии включают:

    • Меньше боли
    • Более короткое пребывание в больнице
    • Меньше осложнений
    • Более короткое время восстановления
    • Меньшие шрамы

    Хотя эта процедура была разработана в 1980-х, она была усовершенствована только в начале 21 века используется во многих хирургических специальностях.

    Использование лапароскопической хирургии открыло двери для малоинвазивных хирургических вмешательств, позволяя пациентам, которые не в состоянии выдержать обычную процедуру, получить возможность излечения.

    Медицинский прорыв #11: Новый класс антибиотиков

    Мы сталкиваемся с серьезной глобальной угрозой для здоровья в связи со значительным ростом устойчивости бактерий к нашим текущим антибиотикам.

    Прошло 30 лет с тех пор, как был открыт новый класс антибиотиков. По мере того, как мы растем и развиваемся, мы склонны развивать сопротивление тому, что нам давали годами.

    Тейксобактин представляет собой новый класс антибиотиков, который разрабатывается для борьбы с бактериальными патогенами с множественной лекарственной устойчивостью, которые используются в настоящее время.

    Тейксобактин — это природное соединение, которое может помочь нам уничтожить супербактерии, вторгающиеся в нашу культуру. Ученые добились больших успехов в разработке версии тейксобактина, которую можно было бы назначать людям.

    Они надеются, что этот новый класс антибиотиков поможет убить серьезные инфекции, такие как септицемия и туберкулез.

    Медицинский прорыв #12: Завершение проекта генома человека

    Геном человека — это все гены, из которых состоит наша ДНК. В 2013 году ученые завершили первый в истории проект секвенирования генома человека.

    Информация, полученная из ДНК, используется для разработки новых способов лечения, излечения или даже предотвращения тысяч болезней, от которых страдает человечество.

    Секвенирование генов уже помогло исследователям идентифицировать отдельные гены, вызывающие заболевания, что позволило им разработать методы лечения. Эта генная терапия — огромный шаг на пути к биомедицинским достижениям.

    Медицинское сообщество и общественность надеются, что проект секвенирования генома человека позволит ученым и исследователям разработать методы лечения или даже лекарства от всех болезней.

    Развитие медицины будет продолжаться!

    Во все времена ученые тратили неисчислимые часы и ресурсы на поиск медицинских достижений, которые спасут жизни людей. Когда они сталкиваются с прорывами, подобными прорывам 21 века, мы видим, насколько важна их работа для всех.

    Научные исследования — медленный, но необходимый процесс. Хотя некоторые из этих прорывов нельзя использовать сразу, мы можем видеть, где они станут актуальными, поскольку ученые и исследователи продолжат свою работу.

    Лечение и даже излечение болезней с помощью научных достижений для улучшения качества жизни находится на подъеме; какое прекрасное время для жизни!

    Вам также может быть интересно прочитать:

    • 11 интересных вещей, которые вы не знали о защите от ультрафиолета
    • Как улучшить слух: 7 советов от аудиологов
    • Что мне нужно знать о письме Воля?

    Ключевые открытия в молекулярной биологии со времен двойной спирали

    Открытие двойной спирали ДНК 60 лет назад привело к революции в биологической науке, открыв шлюзы для множества последующих открытий и породив новые области исследований. Компания Bio-Rad была там с самого начала, помогая ученым, преподавателям и клиницистам продвигать фундаментальные исследования и улучшать здравоохранение. Отмечая бриллиантовый юбилей компании Bio-Rad, мы размышляем об основных событиях эволюции исследований в области наук о жизни, от биохимии к молекулярной биологии и далее, а также о появлении современной биотехнологии.

    Хотя истоки биотехнологии, возможно, лежат в доисторические времена с появлением земледелия и ферментации, а термин «молекулярная биология» был первоначально придуман в конце 1930-х годов, открытия последних шести десятилетий заложили основы современной молекулярной биологии и биотехнология, породившая новые технологии и отрасли, во многом изменившие мир, с применением в медицине, сельском хозяйстве и других областях.

    К 1950-м годам генетика стала устоявшейся областью; механизмы наследственности были глубоко изучены, и долгое время предполагалось, что дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) является молекулой, ответственной за передачу генетической информации. В 1952, Альфред Херши и Марта Чейз опубликовали экспериментальные результаты, которые окончательно подтвердили, что ДНК является генетическим носителем. Херши и Чейз впоследствии получили Нобелевскую премию за это крупное открытие и связанное с ним исследование. Однако это открытие, опубликованное в следующем году, широко признано началом генетической революции.

    В 1953 г. журнал Nature опубликовал знаменательную серию статей о структуре ДНК, написанных Уотсоном и Криком; Уилкинс, Стоукс и Уилсон; и Франклин и Гослинг. Работа этих исследователей твердо установила, что ДНК представляет собой двойную спираль с антипараллельными цепями нуклеотидов и специфическими парами оснований. Эти идеи привели к большим достижениям в биохимии и породили новую дисциплину молекулярной биологии. Выяснение структуры ДНК позволило взломать генетический код и дало ключи к разгадке других давних загадок наследственности и клеточных функций. В следующие 60 лет последовал взрыв научных исследований и открытий.

    1950-е годы: десятилетие открытий

    1950-е годы были захватывающим периодом для биохимиков. Открытия о структуре и функциях биологических макромолекул последовали одна за другой после того, как ДНК была идентифицирована как носитель генетической информации. Вскоре после водораздела публикаций в журнале Nature Александр Тодд осуществил первый направленный синтез динуклеотида, Хар-Гобинд Корана и его коллеги осуществили синтез фосфодиэфирных олигонуклеотидов, а Фрэнсис Крик расширил зарождающуюся модель, известную теперь как центральная догма молекулярной биологии, предложив, что РНК действует как посредник между ДНК и белком. Ключом к этой модели является механизм полуконсервативной репликации ДНК, который был продемонстрирован Мэтью Мезельсоном и Франклином Шталом в 1919 году.58. В том же году Артур Корнберг идентифицировал ключевой фермент процесса, ДНК-полимеразу, и впервые произвел ДНК in vitro. К концу десятилетия информационная РНК была определена как посредник между ДНК и белком, что подтвердило центральную догму.

    1960-е годы: подготовка к революции

    В следующее десятилетие открытия в области биохимии продолжились. Трансляция белков in vitro была продемонстрирована Маршаллом Ниренбергом и Генрихом Маттеи в 1919 г.61, а первый генетический кодон был идентифицирован группой Крика. Основываясь на работе Кораны, группы под руководством Роберта Летсингера и Колина Риза разработали методы синтеза фосфотриэфирных олигонуклеотидов. Роберт Холли опубликовал первую последовательность нуклеиновой кислоты (тРНК), а генетический код был взломан Ниренбергом, Холли и Хораной, получив Нобелевскую премию 1968 года. Потенциал, который не будет реализован в ближайшие годы, Хорана и Кьелл Клеппе предложили первые принципы полимеразной цепной реакции (ПЦР), а Томас Брок выделил термостабильную ДНК-полимеразу из бактерии горячего источника в Йеллоустонском национальном парке 9.0004

    1970-е годы: рождение современной биотехнологии

    Открытия предыдущих двух десятилетий послужили платформой для достижений 1970-х годов, которые привели к развитию биотехнологии, какой мы ее знаем сейчас: рекомбинантной ДНК, клонированию, синтезу и секвенированию генов. .

    Гамильтон Смит и другие идентифицировали первый фермент рестрикции и продемонстрировали разрезание ДНК, специфичное для последовательности, проложив путь для производства рекомбинантной ДНК и трансгенных организмов. Высокопроизводительный коммерческий синтез ДНК позволил получить первый синтетический ген, и сообщалось о первой репликации ДНК in vitro, предшественнике ПЦР. Концепция метода рекомбинантной ДНК была совместно предложена многими исследователями в 1972–1973. Патент США 1974 года на первое успешное применение рекомбинантной ДНК был выдан Коэну и Бойеру, которые впоследствии основали Genentech, которую многие считают первой настоящей биотехнологической компанией.

    В 1977 году Луиза Чоу, Ричард Гелинас, Томас Брокер и Ричард Робертс из лаборатории Колд-Спринг-Харбор опубликовали информацию о своем удивительном открытии перестройки последовательности матричной РНК. В тандеме с независимым исследованием, проведенным Филлипом Шарпом, Сьюзен Берже и Клэр Мур из Массачусетского технологического института, они разработали модель ДНК, в которой последовательности генов состоят из кодирующих экзонов и некодирующих интронов, при этом экспрессия генов частично определяется альтернативным сплайсингом мРНК; Робертс и Шарп разделили 1993 Нобелевская премия за эту работу.

    Когда представители научно-исследовательского сообщества о жизни осознали мощь и потенциал технологии рекомбинантной ДНК, они выступили с инициативой по саморегулированию, разработав принципы этики и безопасности для молекулярной биологии и генетических исследований на важной международной встрече в Асиломаре, Калифорния. Эдвин Саузерн разработал одноименный метод блоттинга ДНК, который позволил исследователям идентифицировать, локализовать и количественно определить определенные последовательности ДНК в образце геномной ДНК, например, для обнаружения генетически модифицированного организма или клонирования нативного гена. К концу десятилетия Фредерик Сенгер разработал эффективный метод секвенирования ДНК, и была опубликована первая последовательность генома организма на основе ДНК, бактериофага fX174.

    1980-е годы: новая исследовательская парадигма и коммерциализация биотехнологии

    В 1982 году FDA одобрило первый рекомбинантный белковый препарат: инсулин для лечения диабета, разработанный Genentech. Рекомбинантный белок избавил миллионы больных диабетом от рисков, связанных с инсулином, извлеченным из коров или свиней.

    В 1983 году Кэри Маллис изобрела полимеразную цепную реакцию, и последующая волна инноваций, основанных на ПЦР, открыла совершенно новые исследовательские возможности для бесчисленного количества ученых. Также в 1983 года Барбара МакКлинток была с опозданием удостоена Нобелевской премии за открытие транспозонов в 1940-х и 1950-х годах; транспозоны в настоящее время широко используются в качестве ценных инструментов генетических исследований.

    Первые рекомбинантные химерные моноклональные антитела были разработаны в 1984 г., что дало начало целому ряду современных терапевтических средств, а в 1985 г. была опубликована последовательность ДНК ВИЧ. , заложив основу для нового поколения диагностических тестов и терапевтических препаратов на основе антител. В том же году было вынесено первое обвинение в совершении преступления на основании ДНК-доказательств. Алек Джеффрис установил использование методов электрофореза для анализа полиморфизмов ДНК в криминалистике в 1989, введя термин «дактилоскопия ДНК».

    1990-е годы: период консолидации и расширения

    В 1990-е годы наблюдалась волна приложений, основанных на открытиях, сделанных в предыдущие десятилетия, и появление огромных объемов геномных и транскриптомных данных, полученных с помощью технологий автоматизированного секвенирования и ДНК-микрочипов. Проект генома человека, финансируемый государством, начался в 1990 году, и генная терапия впервые была испытана на людях. Геном дрожжей был завершен в 1996 г., и Геном Caenorhabditis elegans был завершен в 1998 году. Частные попытки секвенировать геном человека не начинались до 1998 года, но прогресс в скорости секвенирования ДНК и анализа данных позволил завершить их одновременно с общественным проектом.

    Изобретение ДНК-микрочипов Пэтом Брауном и его коллегами произвело революцию в анализе паттернов экспрессии генов в организме или популяции. Расширяя базовые принципы, используемые в Саузерн-блоттинге, эти полногеномные гибридизационные массивы с высоким разрешением привели к созданию огромных объемов данных экспрессии и расцвету новой дисциплины — геномики.

    В связи с быстрым развитием вычислительной мощности и сложности программного обеспечения новая область биоинформатики развивалась в ответ на огромное количество данных секвенирования и микрочипов. Хранение, аннотирование и анализ биологических данных быстро начали генерировать идеи, имеющие биологическую значимость, например предсказание функции генов на основе кодирующих последовательностей, выяснение некодирующих структур ДНК, таких как промоторы и энхансеры, и взаимоотношения генов, участвующих в метаболических процессах. и сигнальные пути как в нормальных клетках, так и в болезненных состояниях, таких как рак.

    В 1997 году произошли две важные вехи в биотехнологии: клонирование овечки Долли и первые испытания генной терапии на людях. Оба были впечатляющими техническими достижениями, имеющими спорное значение. Клонирование млекопитающих крайне неэффективно, и этические соображения не позволяют клонировать людей. Однако клонирование может иметь важное значение для сохранения исчезающих видов или создания трансгенных пород домашнего скота. После ранних неудач и смерти нескольких пациентов некоторые, в том числе уважаемые голоса, призвали ввести мораторий на генную терапию. Тем не менее, более поздние исследования оказались весьма многообещающими для лечения ранее трудноизлечимых заболеваний, таких как лейкемия и болезнь Паркинсона, или генетических нарушений, таких как тяжелый комбинированный иммунодефицит (ТКИД).

    21 век и далее: новые вызовы, новые технологии

    В следующем десятилетии секвенирование генома шло ускоренными темпами; в 2000 году были завершены геномов дрозофилы и арабидопсиса , а геном человека был полностью завершен в 2003 году. В 2005 году также был запущен Генографический проект, карта исторических моделей миграции человека на основе образцов ДНК. от сотен тысяч людей по всему миру.

    К началу 21 века количественная ПЦР в реальном времени (кПЦР) стала стандартным методом анализа нуклеиновых кислот в таких приложениях, как судебная экспертиза, проверка безопасности пищевых продуктов и анализ экспрессии генов. Однако без тщательной проверки мишеней, праймеров и зондов, а также тщательных протоколов выделения и амплификации и анализа данных анализы кПЦР подвержены ошибкам, что является проблемой, рассматриваемой в руководствах MIQE (минимум информации для публикации количественных данных в реальном времени). ПЦР-эксперименты, Бастин и др., 2009 г.).

    Существуют также фундаментальные физические ограничения возможностей анализов количественной ПЦР, особенно их зависимость от относительного количественного определения со стандартами. В 1990 году Алек Морли предложил использовать предельное разведение для реализации цифрового метода ПЦР, который в принципе мог бы обеспечивать абсолютную количественную оценку. Почти 20 лет спустя этот принцип был реализован на практике с появлением первых цифровых систем ПЦР, в которых используется технология разделения образцов для обеспечения абсолютного количественного определения молекул ДНК-мишеней с непревзойденной точностью, правильностью и чувствительностью без стандартной кривой. Вскоре были разработаны новые приложения, что привело к десяткам публикаций со ссылками на новую технику. Замкнув круг, пионер цифровой ПЦР Морли выбрал систему ПЦР QX100™ Droplet Digital™ компании Bio-Rad для разработки нового теста на лейкемию в своей лаборатории.

    Терапия стволовыми клетками имеет большие перспективы для лечения неизлечимых в настоящее время состояний, включая слепоту, глухоту, паралич и болезнь Альцгеймера. Большим достижением стало открытие того, что зрелые клетки можно перепрограммировать, используя только четыре хорошо известных гена — Oct3/4, Sox2, c-Myc и Klf4 — чтобы они стали плюрипотентными стволовыми клетками, выиграв Shinya Yamanaka и John B. Гердону Нобелевской премии 2012 года. Поскольку терапия стволовыми клетками на раннем этапе столкнулась со значительными препятствиями из-за разногласий по поводу источника фетальных клеточных линий, способность использовать соматические клетки в качестве источника новых стволовых клеток является ключом к реализации их терапевтического потенциала.

    Светлое будущее для биотехнологий и Bio-Rad

    Сегодня биотехнология обещает изменить нашу жизнь к лучшему, обеспечивая более чистое и экологически чистое топливо, улучшенные урожаи и более эффективные методы лечения, основанные на наших растущих знаниях о клеточных процессах и богатство данных геномики и протеомики, доступных исследователям. В ближайшем будущем персональное секвенирование генома может позволить адаптировать диагностику и лечение для каждого пациента, а генная терапия может излечить ранее неизлечимые наследственные заболевания.

    В течение последних 60 лет компания Bio-Rad сохраняла предпринимательский дух своих первых дней, следуя своему уставу по ускорению процессов научных открытий, предоставляя продукты и инструменты для исследователей в области биологических наук. В настоящее время в компании Bio-Rad работает около 7600 человек по всему миру, она обслуживает более 100 000 академических и промышленных клиентов, предлагая широкий спектр продуктов и услуг для исследователей и врачей.