Проект по "засахариванию" живых клеток нашел развитие

Состояние анабиоза, возможность живого организма на время отключить все системы жизнеобеспечения, а после снова их запустить, будоражил воображение и учёных, и научных фантастов. Пока об анабиозе человеческого организма говорят только первые (как иначе перенести космическое путешествие длительностью в несколько десятков лет?). Но сам принцип отключения и включения жизни в простейших живых клетках используется уже сегодня, например, для хранения или транспортировки биоматериала, используемого в научных и медицинских целях.

До сих пор заархивировать живые клетки получалось только при низких температурах (именно таковы условия, при которых в анабиоз впадают всем известные лягушки и другие хладнокровные, обладающие такой способностью). Но учёные из международной группы, куда входит группа из Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета под руководством Олега Гусева, предлагают альтернативный способ, который позволит снизить затраты на поддержание условий хранения. Вместо того, чтобы держать биоматериал в замороженном состоянии, учёные предлагают его обезвоживать по технологии, сохраняющей жизнь в клетках и хранить при комнатной температуре.

Доклад с продолжением

Интересно, что этот проект зародился на Московской конференции по молекулярной биологии (MCCMB) в 2013 году (конференция проходит раз в два года). Люди просто встретились на нашей конференции и стали разговаривать , сказал Михаил Гельфанд, заместитель директора по научным вопросам Института проблем передачи информации им. А.А.Харкевича РАН, который является соорганизатором конференции.

Дело в том, что есть разные подходы к ведению научных исследований. Есть подходы, где используются модельные организмы (мыши, люди). Эти исследования особо актуальны для общества, и там большая конкуренция. Мы же используем уникальные организмы, отметил Олег Гусев. В какой-то момент стало понятно, что системный биологический подход это глубокое понимание геномики, транскриптомики, тоже очень важен. Этим вопросом занимается достаточно ограниченная группа людей, и до недавнего времени центр этих исследований располагался в Японии. Так совпало, что на прошлой конференции МССМВ собрались лучшие биоинформатики и системные биологи всей России и не только. И как-то спонтанно получился наш проект .

На самом деле появление такого проекта не просто совпадение. Конференция в принципе нацелена на то, чтобы биоинформатики, занимающиеся проблемами из разных областей, имели возможность обменяться мнениями. После конференции был произнесён очень хороший тост: биологи обсуждают, может ли эволюционно появиться механизм, облегчающий эволюцию? Такая большая теоретическая проблема. И эта конференция точно является таким механизмом в силу ее бардачного характера, то есть, широкого разнообразия , в свойственной ему ироничной манере прокомментировал Гельфанд.

Как африканский комар сделал свой вклад в науку

Механизм замедления метаболизма учёные подсмотрели у личинок африканского комара-звонца Polypedilum vanderplanki (известного также как мотыль), которые способны длительное время существовать в состоянии ангидробиоза, практически полного обезвоживания.

Личинки заинтересовали учёных ещё и потому, что это одни из немногих сложно устроенных представителей фауны, приспособившийся к обезвоживанию. Мы имеем дело с естественным примером того, как можно хранить при полном отсутствии воды различные ткани с достаточно сложной системой организации , пояснил такой выбор Олег Гусев. Что интересно, взрослые особи комара-звонца не имеют способности к ангидробиозу.

Учёные выявили несколько особенностей, позволяющих личинкам африканского комара безболезненно уйти в гибернацию . Во-первых, у мотыля в процессе десикации, который в природе занимает около 2 дней, вырабатываются так называемые LEA-белки. Такие белкам синтезируются в семенах растений, благодаря чему семена устойчивы к высушиванию. Кроме того, у африканских личинок есть гены антиоксидантов и набор ферментов, которые предотвращают старение белков, частично восстанавливая повреждённые аминокислоты. Наконец, третья важная особенность это замещение воды в теле личинки на сахар трегалозу.

Получается молекулярный щит , только не снаружи, а внутри организма, пояснил Олег Гусев. А когда появляется вода, и происходит возвращение к жизни, химические процессы запускаются практически мгновенно. Сахара разлагаются, и за счёт этого происходит выброс энергии, который используется личинкой на начальном этапе .

Теперь исследователи узнали, что и другие клетки можно запрограммировать на ангидробиоз. Стадия, на которой дессикация возможна, это эмбриональный период, когда клетки будущего организме ещё не приобрели строгой дифференциации. В этот момент и в эти клетки можно ввести эту способность к криптобиозу (обезвоживанию с возможностью последующего восстановления Ред.) искусственным способом. Но храня их в растворе трегалозы , пояснил Гусев. Уже проведён ряд опытов, доказывающих эту теорию.

Вакцина сделай сам

Учёные видят несколько будущих применений своей методики. Во-первых, возможность хранить биоматериал для исследовательских лабораторий без специальных холодильных установок существенно снизила бы расходы центров и повысила их энергоэффективность. Та же технология с успехом могла бы применяться и в промышленности.

Помимо более экономичного хранения самих клеток новая технология поможет синтезировать определённые белки, применяемые, например, в создании вакцин.

Предствьте себе, что вакцину можно синтезировать в этих клетках и достаточно быстро высушить. Вакцина превратится в порошок, это будет гораздо удобнее для полевых условий, чем то, что мы имеем сейчас. При необходимости как в детстве у нас было? Yupi просто добавь воды , добавляешь, клетки оживают, и из них выделяют необходимый элемент , рассуждает Гусев.

За прошедшие с начала исследований два года к ним проявили интерес различные научные коллективы из России, в их числе группы ИППИ РАН, Сколтех и другие. Ряд тем (в том числе в рамках международной коллаборации с Японией) направленных на понимание различных аспектов ангидробиоза от устойчивости личинок к сверхвысоким дозам радиации до разработки протоколов синтеза целевых белков в ангидробиотических клетках были поддержаны грантами РНФ и РФФИ, Федеральной программой "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 2020 годы", а также Программой повышения конкурентоспособности Казанского федерального университета среди мировых ВУЗов.

Теперь в стенах Казанского федерального университета функционирует целая международная лаборатория Экстремальная биология , работа которой напрямую связана с изучением уникальных адаптаций животных и биомиметикой.

Читайте также:

Авто → Керченский мост включили в состав дорог федерального значения

Hi-Tech → Инжиниринговому центру в Алтайском крае необходим 171 млн руб.

Hi-Tech → Научат ли ученые роботов морали

Hi-Tech → Ученые выяснили, каким воспринимают окружающий нас Мир наши компьютеры

Астрономия → Планеты за пределами Солнечной системы стали еще благоприятнее для жизни

シ Обязательно поделись ссылкой с друзьями! ٩(^‿^)۶✉ Мы очень рады видеть Вас, на нашем сайте столько раз — 60370743 ツ