Отдел науки «газеты.ru» рассказывает об истории геномики, ее развитии в мире и в россии, и о том, как она изменит мир в будущем

В прошлый четверг в издании Nature была опубликована статья, в которой сообщалось, что европейцы в среднем имеют большее количество возможно вредных генетических мутаций, чем африканцы. Это была чувствительная, но далеко не самая основная новость, к которой пришли исследователи из америки, обследовав геномы 6,5 тысячи соотечественников. Основная новость пребывала в том, что обе эти расы, составляющие вида «человек современный», в последние пять тысячелетий переживают, в буквальном смысле слова, «геномную» революцию. Как раз в это время их генетическое разнообразие стало кардинальным образом разрастаться – мутации, либо по-научному генные варианты (замена одной из четырех букв генного алфавита на другую) стали множиться с ошеломляющей скоростью – за пять тысяч лет при возрасте отечественного вида в сто либо больше миллениумов в отечественных ДНК накопилось около 700 тысяч таких вариантов, причем 81% их у евроамериканцев и 58% у афроамериканцев появились как раз в данный относительно маленький период. Различие ученые растолковывают возрастом рас и их очень высокой скоростью размножения.

Это открытие, как и многие из тех, что были сделаны сейчас, поражает воображение и прежде всего удивляет людей, к геномике непричастных: как именно все это возможно определить из состава пускай основной для нашей жизни, но все-таки легко молекулы? Что еще она может дать?

Хулиганские открытия

Отдел науки «газеты.ru» рассказывает об истории геномики, ее развитии в мире и в россии, и о том, как она изменит мир в будущем

«От чтения к написанию генетического кода»

Синтетический геном разрешит создать рентабельное биологическое топливо, сделать за час вакцину от нового штамма гриппа, и новые пищевые продукты…

Одну из лавин научных новостей сейчас создают геномные изучения, взявшие взрывной толчок по окончании того, как Крейг Вентер всецело секвенировал людскую ДНК. Само собой разумеется, справедливости для направляться заявить, что это достижение не через чур повлияло на ход событий — если бы не было Вентера, геном был бы совершенно верно так же прочтён спустя пара месяцев огромным интернациональным консорциумом. Это была личная война Вентера, в которой он взял верх, щелкнув по носу интернациональное генетическое сообщество, когда-то не давшее ему грантов; да и то, что именно он, а не консорциум стал катализатором предстоящих событий, придало всей геномной эпопее пара хулиганский оттенок.

Предстоящие события не вынудили себя ожидать: открытия посыпались как из рога изобилия:

геном собаки (собаки Вентера), геном мыши, кошки, свиньи, мартышки и без того потом по всему перечню растений и животных. Скорость секвенирования стала быстро расти, а само секвенирование — столь же быстро дешеветь. Во время 2007–2010 годов она упала в сто раз — с миллиона долларов до десяти тысяч. на данный момент цена приближается к тысяче, и уже пошли слухи о тридцатидолларовом секвенировании.

Применяя эти генома, ученые стали разбираться в прошлом человечества, и в самом финише двадцатого века палеогенетик Сванте Паабо объявил, что мы не имеем ничего общего с неандертальцами, и что они представляли собой отдельное человечество. Действительно, потом он узнал, что маленькое количество генов мы все-таки от них унаследовали, но тут Паабо по обломку сустава пальца отыскал представителя еще одного человечества — человека из Денисовой пещеры. И сейчас нет никаких обеспечений, что количество вымерших человечеств не станет расти и дальше.

Но основной вал открытий пришелся на медицину. Генетики со ужасной скоростью стали обнаруживать в ДНК гены либо их мутации, важные за ту либо иную заболевание. Заговорили о скором, практически через пара десятилетий, приходе новой медицины, которая сможет искоренить множество наследственных и до сих пор летальных болезней; вот-вот, подумалось публике, реализуется старая мечта об универсальной панацее.

Воспряли геронтологи, стали обнаруживать разные генетические факторы, вызывающие старение. Заговорили кроме того о возможности бессмертия.

Отдел науки «газеты.ru» рассказывает об истории геномики, ее развитии в мире и в россии, и о том, как она изменит мир в будущем

Вакцина по email

Узнаваемый генетик Крейг Вентер поведал о создании «телепортера» — конвертера, талантливого переводить биологическую данные в…

В один момент проясняется структура самого генома. Продолжительное время ученых весьма тревожило то событие, что подавляющая часть ДНК не содержит никаких генов и по большому счету как бы ни на что не воздействует — ее назвали «мусорной» ДНК. Данной в осеннюю пору стало известно, что как минимум 80% этого генетического «мусора» – вовсе кроме того не мусор, а сложная и до тех пор пока совсем непонятная совокупность, управляющая работой генов.

Не дает о себе забыть и Крейг Вентер, «охулиганивший» геномику XXI века. Пара лет назад он и сотрудники исследовательского университета, которому было присвоено его имя, создали бактериальную клетку, трудящуюся на искусственно синтезированном геноме. Тем самым он застолбил совсем новую тему — тему создания неестественных организмов, тему этически весьма спорную, но теоретически реализуемую.

А совсем сравнительно не так давно Вентер выступил с еще одним фантастическим предложением — искать на Марсе микробы (он не сомневается в их существовании), секвенировать их на месте, пересылать по радио на Землю их цифровую копию, а тут воссоздавать посредством 3D-биопринтера.

В этом смысле Вентер играет роль необычного метронома, подбрасывающего миру импульс за импульсом, неизменно напоминающего, что у геномики имеется еще множество возможностей, о которых никто до тех пор пока кроме того опоздал поразмыслить.

«Мы на данный момент довольно много знаем, а также много можем, но мало понимаем», — сказал о геномике «Газете.Ru» доктор наук МГУ Михаил Пантелеев. Любой ген может иметь большое количество функций и трудиться по-различному в зависимости от того, как он управляется генетическим «мусором», какое у него соседство, в какой компании он трудится и без того потом. И до тех пор пока мы во всем этом не разберемся, а это может произойти весьма нескоро, в любой момент нас смогут ожидать сюрпризы, чаще неприятные, чем приятные. Ученые пока только накапливают данные и только-только приступают к нелегкой задаче ее понимания.

«Прекрасная биологическая задача»

К счастью, в данной области изучений русские ученые имеют последовательность хороших результатов. Так, доктор наук биоинформатики, помощник директора по науке Университета неприятностей передачи информации РАН, профессор биологии Михаил Гельфанд отметил деятельность Алексея Кондрашова, лауреата «мегагранта», создавшего на факультете биоинформатики и биоинженерии в Столичном университете лабораторию эволюционной геномики.

Отдел науки «газеты.ru» рассказывает об истории геномики, ее развитии в мире и в россии, и о том, как она изменит мир в будущем

Напечатанное здоровье

Посредством 3D-принтеров уже возможно напечатать ложку либо кроме того робота, а через пара лет трехмерная печать сможет воспроизводить, к примеру, печень и…

«На мегагрант он приобрел хороший секвенатор. Чем мне нравится эта несколько — это то, что они делают не очередной геном человека либо раковый геном, — поведал Михаил Гельфанд, — у них весьма уникальные биологические задачи и самый интенсивно трудящийся секвенатор в Российской Федерации.

Они делают что-то и для сотрудников из вторых университетов, но, в случае если сказать конкретно про них, у них прекрасная биология.

К примеру, имеется такие рыбки — колюшки — каковые бывают пресноводные и морские. В 1970-е годы этих колюшек заселили в озера, каковые появились на месте ГУЛАГовских карьеров в северной части страны. Несколько Кондрашова съездила, поймала колюшек и взглянула те места, где геномы морской и пресноводной колюшек у этих гибридов различаются. Они нашли две дюжины мест в геноме, где жестко зафиксировались пресноводные варианты.

Это то, что, по-видимому, вправду несёт ответственность за судьбу в питьевой воде. Биологически — это прекрасная задача».

Гельфанд кроме этого упомянул и открытие Денисовского человека, о котором говорилось выше, и которое стало одним из самых больших открытий последних лет не только в биологии, но и во всей науке. «Нам страшно повезло, что Денисова пещера находится у нас в Алтайском крае, — говорит Михаил Гельфанд. — От России тут лишь кости, но в действительности молодцы археологи, что обучились бережно с костями трудиться, так что они пригодны чтобы определять генетическую последовательность. Но это наибольшее открытие за последние годы, практически третья ветвь человечества: неандертальцы, мы и, наконец, денисовцы. В том месте куча различных вопросов сходу появляется, по причине того, что по ядерному геному они ближе к неандертальцам, а по митохондриальному дальше и от нас, и от неандертальцев, дальше, чем мы с неандертальцами друг от друга. Другими словами по материнской линии они происходят совсем неясно от кого, от каких-то эректусов, по-видимому. В том месте, в действительности, история практически детективная. Российская Федерация участвует костями, последовательность определяют в Германии, но это потрясающе весьма интересно».

На сайте группы популяционной иммуногенетики Университета неспециализированной генетики имени Н. И. Вавилова РАН (ИОГ РАН) приводятся кое-какие полученные данной группой результаты, процитируем их: «В первый раз совершено сравнительное генетико-демографическое изучение трех мегаполисов: Москвы, Харькова и Минска Отмечено накопление редких неповторимых аллелей для главных этносов в изученных мегаполисах. Так, к примеру, у белорусов в Минске распознано всего три неповторимых редких аллеля, у русских в Москве и украинцев в Харькове — по тринадцать аллелей, что прекрасно соотносится с установленным более средним и низким уровнем миграции радиусом миграции в Минске».

Много результатов представлено на сайте лаборатории популяционной генетики Медико-генетического научного центра РАМН.

Сотрудники лаборатории участвуют в интернациональных проектах по популяционной генетике (в частности, в проекте «Генография» — The Genographic project), в рамках которых производится анализ изюминок различных этносов и попытка восстанавливать историю на базе этого.

Одним из ведущих сотрудников данной лаборатории есть Олег Балановский, о работах которого говорила «Газета.Ru».

На базе Петербургского отвлечённого университета РАН под управлением еще одного лауреата «мегагранта» — доктора наук Павла Певзнера была создана Лаборатория алгоритмической биологии. Основная ее задача — ответ наиболее значимых алгоритмических и вычислительных задач современных геномики и протеомики. Лаборатория разрабатывает новые подходы к секвенированию и сборке геномов, и к идентификации и секвенированию белков, антибиотиков и антител. На сайте лаборатории говорится, что ее первым пределом «будет одна из самые важных задач современной биоинформатики — создание сборщика геномов (fragment assembler), трудящегося лучше, чем существующие методы сборки». «Мы желаем создать ассемблер, что сможет бережно собирать не только геномы культивируемых бактерий, как на данный момент, но и каждые другие — включая некультивируемые. Это критически принципиально важно для изучения микробиома (другими словами совокупность микробных генов, оказывающих влияние на среду, а данном случае – разработки новых) и человеческий организм человека антибиотиков», — пишут ученые.

Генетический Facebook

Как уже говорилось, десять лет назад цена расшифровки генома человека составляла миллионы американских долларов, а на данный момент — приближается к тысяче. Специалисты сходятся во мнении, что в недалеком будущем расшифровка генома станет такой же обыденной процедурой, как и анализ крови. «Вправду, это уже на данный момент в полной мере возможно частью рутинного медицинского обследования, — говорит Михаил Гельфанд. — Причем в том месте получаются необычные вещи. По большому счету, доктора не хорошо знают генетику, и появляется куча сложностей с интерпретацией. К примеру, вы видите мутацию, она в ответственном гене, но, не смотря на то, что вы понимаете, что это серьёзный ген, вы не понимаете, сама по себе эта мутация вредная либо нет. У меня имеется коллеги, трудящиеся в Соединенных Штатах, они создали программу, которая разрешает выяснить потенциальный вред от мутации белка — окажется белок с таковой мутацией работоспособным либо нет. Изначально это был чисто отвлечённый проект.

на данный момент они страшно нервничают, по причине того, что уровень ответственности стал совсем второй, по причине того, что этим доктора реально начинают пользоваться.

Из лаборатории приходит распечатка мутаций, а дальше их нужно как-то трактовать. И это, по-видимому, достаточно скоро будет развиваться в различных направлениях.

Еще одна вещь, которую начинают делать в медицине, — молекулярная диагностика рака.

Отдел науки «газеты.ru» рассказывает об истории геномики, ее развитии в мире и в россии, и о том, как она изменит мир в будущем

Перестройка мозга интернетом

Отдел науки «Газеты.Ru» воображает вывод русских и зарубежных специалистов о том, как в ближайщее время изменится интернет, и как эти трансформации…

Сперва была классификация по локализации. Позже была по цитологии, по клеточному происхождению. А на данный момент неспешно начинаются заключения рака молекулярные, другими словами узнается, что именно в клетках сломалось. Стало ясно, что раки неоднородны, а это воздействует и на диагноз, и на прогноз, и на выбор лечения.

Дальше оказывается, что если вы имеете таковой молекулярный диагноз, то вы имеете возможность применять лекарство, которое в принципе было сделано для другого типа рака, для рака второй локализации.

Потому, что молекулярная поломка та же самая, а лекарство уже одобрено к применению, вы имеете возможность пробовать его использовать для лечения и в других случаях. Другими словами таковой перенос лекарств на базе сходства молекулярных мишеней. И это, по-видимому, в полной мере может оказаться какой-то разумной областью. Примеры для того чтобы сорта уже имеется».

Еще одно из направлений будущего — создание на базе расшифровки генома социальной сети, благодаря которой возможно установить степень родства для двух любых людей либо же собрать людей с однообразными предрасположенностями.

Подобный проект — 23andMe — стартовал в 2007 году. Наименование компании происходит от количества пар хромосом в каждой здоровой ядросодержащей соматической клетке человека. Кто угодно может послать в компанию образцы слюны, а после этого получить информацию о собственных генетических изюминках, например, о склонностях к заболеваниям. Данной информацией он по собственному жажде сможет делиться с другими участниками проекта, с родственниками и врачами. Возможно, в ближайщее время как раз соцсеть, созданная 23andMe, станет «генетическим фейсбуком», так как компания пользуется помощью Гугл (от нее 23andMe взяла 3,9 млн американских долларов, а один из основателей Гугл, Сергей Брин, женат на основательнице 23andMe — Анне Войжитски).

До тех пор пока 23andMe не работает с пользователями из России. Обстоятельство этого — российское законодательство, запрещающее гражданам отсылать какой-либо биологический материал с целью проведения генетического анализа за пределы страны без особого разрешения Минздрава России (но, пока никто не имеет возможности запретить человеку вывезти за пределы страны самого себя). «Само собой разумеется, у нас имеется заинтересованность в том, дабы наладить тут отечественный сервис; и мы это сделаем, когда российские законы это разрешат», — говорят представители компании 23andMe.

Обновление Газеты Будущего | Флэш (5 сезон 1 серия)


Читать также:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: