Новини
Матеріал підготував д. б. н. Є. Л. Левицький
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України
2008
|
| Schriftenreihe: | Біотехнологія |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28159 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Новини // Біотехнологія. — 2008. — Т. 1, № 4. — С. 105-113. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-28159 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-281592025-02-23T20:14:10Z Новини Новости News Новини Матеріал підготував д. б. н. Є. Л. Левицький 2008 Article Новини // Біотехнологія. — 2008. — Т. 1, № 4. — С. 105-113. — укр. 1995-5537 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28159 uk Біотехнологія application/pdf Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Новини Новини |
| spellingShingle |
Новини Новини Новини Біотехнологія |
| description |
Матеріал підготував д. б. н. Є. Л. Левицький |
| format |
Article |
| title |
Новини |
| title_short |
Новини |
| title_full |
Новини |
| title_fullStr |
Новини |
| title_full_unstemmed |
Новини |
| title_sort |
новини |
| publisher |
Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Новини |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28159 |
| citation_txt |
Новини // Біотехнологія. — 2008. — Т. 1, № 4. — С. 105-113. — укр. |
| series |
Біотехнологія |
| first_indexed |
2025-11-25T00:33:10Z |
| last_indexed |
2025-11-25T00:33:10Z |
| _version_ |
1849720349888872448 |
| fulltext |
105
Штучні протоклітини синтезують ДНК
без допомоги ферментів
Американські біологи зробили важли�
вий крок до розуміння початкових етапів за�
родження життя. Їм вдалося створити «про�
токлітину» з оболонкою з простих ліпідів
і жирних кислот, здатну втягувати з навко�
лишнього середовища активовані нуклеоти�
ди — «цеглу», необхідну для синтезу ДНК.
Протоклітина не може самостійно здійсню�
вати матричний синтез (реплікацію) ДНК
від початку і до кінця, але успішно справ�
ляється з найважливішими етапами цього
процесу, причому всі реакції відбуваються
без участі білків або інших складних
біологічних молекул�каталізаторів. Один із
ключових аспектів проблеми походження
життя — це питання про те, який тип обмі�
ну речовин був у перших живих організмів.
Одні учені, йдучи за академіком О. І. Опарі�
ним, вважають, що перші «протоклітини»
були гетеротрофами, тобто споживачами го�
тової органіки, розчиненої у водах старо�
давніх водоймищ (теорія «первинного
бульйону»). Або, можливо, життя зароди�
лось у тріщинах і порожнинах гірських
порід чи у гідротермальних джерелах, де
їжею першим організмам слугувала ор�
ганіка, що утворюється в надрах Землі. Інші
експерти вважають за ймовірніше, що пер�
ші організми були автотрофами, тобто не
потребували готової органіки і синтезували
її самі з вуглекислого газу та інших простих
речовин, використовуючи для цього енергію
окислювально�відновних реакцій (хемоав�
тотрофи) або світла (фотоавтотрофи). Утім,
ідея про первинність фотоавтотрофів ви�
дається сумнівною, оскільки дані порів�
няльної геноміки переконливо свідчать про
пізнішу появу фотосинтезу порівняно з дея�
кими типами хемоавтотрофного мета�
болізму, такими як метаногенез та анаероб�
не окиснення метану. Молекулярні дані,
проте, поки що не дають виразної відповіді
на питання, хто з’явився раніше — гетеро�
чи хемоавтотрофи. На користь первинності
гетеротрофів свідчить передусім той очевид�
ний факт, що їхній обмін речовин загалом
організований простіше. Використовувати
готову органіку для побудови власних
клітин мають уміти всі живі організми, але
автотрофам потрібно додатково синтезувати
цю органіку самим із простих молекул.
Портативний тестер
для діагностування пташиного грипу
Експерти Організації з продовольства
і сільського господарства — ФАО (Food and
Agriculture Organization — FAO) при ООН
працюють над портативним пристроєм,
здатним діагностувати пташиний грип. За
словами представників організації, поточна
версія пристрою має розміри невеликого те�
левізора й коштує близько 1000 дол. США,
проте згодом планується випустити апарат
значно менших розмірів. Як відзначає Джон
Кроутер, зайнятий у дослідницькій прог�
рамі, ініційованій ФАО і Міжнародним
агентством з атомної енергії, подібні мініа�
тюрні тестери дають змогу проводити аналіз
у будь�яких умовах без участі медичного
персоналу. Володіючи мінімумом знань про
пристрій, провести аналіз зможе будь�хто
з бажаючих. Розробники сподіваються, що
незабаром портативний тестер кардинально
змінить методику діагностування пташино�
го грипу. Особливо корисним мініатюрний
аналізатор може стати для фермерів, які
зможуть оперативно надсилати результати
аналізу в найближчий медичний центр,
скажімо, за допомогою SMS. Наприкінці
минулого року в рамках спільного науково�
прикладного проекту ІТ�компанії Voxiva та
Асоціації GSM було розроблено спеціалізо�
ване програмне забезпечення, яке допоможе
лікарям, використовуючи центральну базу
даних, повідомляти один одного про спала�
хи епідемій, стан хворих і наявність не�
обхідних ліків. За чотири роки високопато�
генний вірус пташиного грипу було
виявлено на території понад 50 країн, вклю�
чаючи Китай і Великобританію; відзначено
спалахи і на території Росії. Епідеміологи
побоюються, що вірус може мутувати у фор�
му, що передається від людини до людини, а
це може спричинити пандемію. На сьогодні
за даними Всесвітньої організації охорони
здоров’я (ВООЗ), вірусом заразилися 278 чо�
ловік, 168 з яких померли. Створення пор�
тативного тестера стане одним із предметів
обговорення фахівців на конференції екс�
пертів із пташиного грипу, яка відбудеться
у Вероне (Італія).
Джерело:
Інтернет\журнал «Комерційна
біотехнологія» http://www.cbio.ru/ за ма\
теріалами http://www.pharmvestnik.ru
ННООВВИИННИИ
БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 1, №4, 2008
106
Мембрани протоклітин скоріш за все збира�
лись із простіших амфіфільних сполук, які
могли утворюватись абіогенним шляхом.
Автори вивчили властивості маленьких
бульбашок (розміром у сотні нанометрів, що
можна порівняти з найдрібнішими живими
клітинами), оточених мембранами з різних
жирних кислот. Спочатку вони намагалися
з’ясувати, від чого залежить проникність
мембран для простих органічних сполук, та�
ких як цукор рибоза (цей цукор є однією
з необхідних складових частин нуклео�
тидів, з яких, у свою чергу, збираються мо�
лекули РНК і ДНК). З’ясувалося, що мемб�
рани, зроблені з простих жирних кислот,
пропускають рибозу трохи краще, ніж фос�
фоліпідні мембрани, але все�таки погано.
Проте проникність різко зростає, якщо вико�
ристовувати суміш жирної кислоти з моно�
ефіром цієї ж кислоти та гліцеролу. Численні
експерименти показали, що проникність
мембрани залежить передусім від форми мо�
лекул, з яких вона зроблена: чим більшою
є «голова» молекули відносно довжини
«хвоста», тим вища проникність. Наприк�
лад, у жирних кислот роль «голови» віді�
грає маленька за розміром карбоксильна
група (– COOH). Довгі гідрофобні «хвости»
у товщі мембрани розташовуються тісно
і щільно злипаються один з одним. У гліце�
ролового ефіру тієї самої жирної кислоти
«головою» слугує молекула гліцеролу, що є
набагато більшою. Через це гідрофобні
«хвости» у товщі мембрани розміщуються
вільніше, і вся конструкція в цілому вияв�
ляється більш рихлою, плинною і рухомою.
На основі виконаних експериментів автори
запропонували теоретичну модель проход�
ження заряджених молекул через мембра�
ни. Вони знайшли декілька варіантів скла�
ду мембрани, за яких її проникність для
рибози виявляється високою. Подальші екс�
перименти проводилися з двома із цих
варіантів. Перший з них — суміш міристо�
леїнової кислоти з її ж гліцероловим моно�
ефіром. Ця суміш дає стійкі бульбашки із за�
довільною проникністю, однак у неї є один
недолік: міристолеїнова кислота містить 14
атомів вуглецю та один подвійний зв’язок,
і її присутність у «первинному бульйоні»
в достатньо високих концентраціях вважа�
ють малоймовірною. Другий варіант —
суміш деканової кислоти з відповідним
гліцероловим моноефіром і декановим спир�
том. Ця суміш є ближчою до реальної (тобто
до тієї, що могла бути у «первинному
бульйоні»), оскільки в декановій кислоті
всього 10 атомів вуглецю і немає подвійних
Логічно припустити, що здатність до утилі�
зації CO2 і синтезу органіки розвинулася
пізніше як «надбудова» до гетеротрофного
метаболізму. Проте висуваються і серйозні
докази проти ідеї щодо первинності гетеро�
трофів. Один з них полягає в тому, що
оскільки всі живі організми розмножуються
в геометричній прогресії, то найперша гете�
ротрофна форма життя, що з’явилася на
планеті, з’їла б увесь «первинний бульйон»,
скільки б його не було, за нікчемний за гео�
логічними мірками термін. Вона б просто не
встигла за цей час пройти весь шлях ево�
люційного розвитку, необхідний для пере�
творення гетеротрофного організму на авто�
трофний. На це можна заперечити, що
«бульйон» потроху підживлювався органі�
кою, що утворюється, наприклад, у ході гео�
хімічних процесів у надрах планети. Інший
аргумент відвести важче. Мембрани (обо�
лонки) сучасних клітин складаються з фос�
фоліпідів, і ці мембрани практично непро�
никні для полярних і заряджених молекул,
зокрема для складних органічних сполук,
таких як цукри або нуклеотиди. Щоб транс�
портувати ці молекули через мембрану, у су�
часних клітин є набір спеціальних транспо�
ртних білків. На початку життя таких
білків, звичайно, не могло бути. Отже, про�
токлітина просто не могла отримувати
складну органіку із зовнішнього середови�
ща. Вона мала задовольнятися тими прости�
ми неорганічними молекулами, які здатні
проходити через фосфоліпідну мембрану без
сторонньої допомоги. Висновок: перші живі
клітини були автотрофами. Стаття амери�
канських біологів, опублікована 4 червня
2008 р. на сайті журналу Nature, є вельми
успішною спробою спростувати цей аргу�
мент супротивників «гетеротрофної теорії».
Автори виходили з того, що мембрана про�
токлітин зовсім не обов’язково складалася з
тих самих ліпідів, що й мембрани сучасних
клітин. Та й первісною «речовиною спадко�
вості» теж не обов’язково мали бути ДНК
або РНК в їхній теперішній формі. Стійкі
двошарові мембрани (і бульбашки, оточені
такими мембранами) походять із безлічі
різних ліпідів, жирних кислот, спиртів та
інших амфіфільних сполук (тобто мають по�
лярну гідрофільну «голову» і гідрофобний
вуглеводневий «хвіст»). Такі молекули у во�
ді самі по собі можуть збиратись у двошарові
плівки�мембрани: гідрофобні хвости повер�
таються всередину, якнайдалі від води,
а гідрофільні «голови» стирчать назовні, ут�
ворюючи обидва поверхневих шари мембра�
ни. Фосфоліпідні молекули досить складні.
Новини
107
частина нуклеотидів другого (комплемен�
тарного) ланцюжка вже стоїть на своїх
місцях, то процес реплікації може за певних
умов продовжуватись і без допомоги фер�
ментів. І це вже немало. Якби повний цикл
неферментативної реплікації НК було вже
відкрито, то автори обговорюваної статті,
мабуть, підійшли б упритул до створення
справжнього живого організму. Натомість
їм довелося задовольнятися тим, що є. Вони
взяли короткі молекули ДНК з праймером і
з недореплікованим «хвостом», що скла�
дається з 15 нуклеотидів Ц (цитидинів). Мо�
лекули розмістили всередину мембранних
бульбашок. Ці бульбашки з начинкою —
модельні протоклітини — помістили в сере�
довище, оптимальне для неферментативно�
го синтезу ДНК. Після цього вони почали
отримувати «їжу» — активовані нуклеоти�
ди. Офіційна назва «корму»: 2′�аміно�2′,3′�
дидеоксигуанозин�5′�фосфорімідазол. Час
від часу частину протоклітин витягували
з розчину, щоб подивитися, як відбувається
реплікація. Йшла вона добре, хоч і поволі.
Врешті�решт всі протоклітини справилися
із завданням, тобто закінчили реплікацію
недореплікованих молекул ДНК, прибуду�
вавши до кожного з 15 цитидинів компле�
ментарний йому гуанозин. На це у них
пішло 24 год, по 96 хв на нуклеотид.
У справжніх живих клітинах реплікація
ДНК здійснюється в десятки мільйонів разів
швидше, але ж там є надефективні каталіза�
тори — ферменти. Одержані результати по�
казують, що перші живі клітини все�таки
могли бути гетеротрофами. А отже, вже
в найближчому майбутньому учені, мабуть,
зможуть відтворити в лабораторії всі клю�
чові етапи зародження життя з неживої ма�
терії.
Автор — Олександр МАРКОВ
Джерело: Sheref S. Mansy, Jason P.
Schrum, Mathangi Krishnamurthy, Sylvia
Tobй, Douglas A. Treco, Jack W. Szostak.
Template\directed synthesis of a genetic
polymer in a model protocell // Nature.
Advance online publication 4 June 2008
(doi:10.1038/nature07018).
Створено прототип
біологічного комп’ютера
Американським ученим вдалося показа�
ти, що для складних розрахунків не обов’яз�
ково мати суперкомп’ютер — замість цього
можна обійтися пробіркою з бактеріями.
Попередні результати експерименту зі
зв’язків. Згодом автори розпочали вивчення
проникності цих бульбашок стосовно акти�
вованих нуклеотидів — тієї «цегли», з якої
клітина збирає молекули РНК і ДНК. Якщо
реальні протоклітини були гетеротрофами,
такі нуклеотиди мали складати їхню голов�
ну «їжу». Сучасні клітини використовують
нуклеотиди з трьома приєднаними до них
залишками фосфорної кислоти (нуклеоти�
дтрифосфати). Проте нуклеотидтрифосфа�
ти, як з’ясувалося, рішуче «відмовляються»
проходити крізь будь�які ліпідні мембрани.
Причина в тому, що вони несуть дуже силь�
ний негативний заряд. У нуклеотиддифос�
фатів і нуклеотидмонофосфатів заряду
менше, і їм вдається пройти крізь міристо�
леїнові та деканові мембрани, але з такої
«цегли» ДНК сама по собі не синтезується.
Проте й тут знайшовся обхідний шлях. Нук�
леотиди можна активувати іншим способом,
приєднавши до них замість трьох фосфатів
один і молекулу імідазолу (проста органічна
сполука, має велике поширення в живій
природі і є складовою частиною однієї
з 20 «канонічних» амінокислот — гістиди�
ну). Нуклеотиди, активовані імідазолом,
придатні для синтезу ДНК і РНК, але мають
тільки один негативний заряд, а не чотири,
як нуклеотидтрифосфати. Такі нуклеотиди
вже застосовувалися раніше в експеримен�
тах із синтезу нуклеїнових кислот без участі
ферментів. Як і очікувалось, нуклеотиди,
активовані імідазолом, достатньо вільно
проходили крізь міристолеїнові й деканові
мембрани. Цей успіх надихнув авторів на
спробу створення штучної протоклітини,
яка б «харчувалася» активованими нуклео�
тидами та здійснювала матричний синтез
молекул ДНК або РНК без допомоги фер�
ментів. На сьогодні хіміки вже досягли пев�
них успіхів у вивченні неферментативної
реплікації нуклеїнових кислот. Проте умо�
ви, необхідні для проходження повного цик�
лу реплікації без допомоги білків, поки що
не вдалося підібрати. Залишилися дві го�
ловні невирішені проблеми. По�перше, досі
не знайдено умови, в яких відбувався би сам
собою матричний синтез будь�якої молеку�
ли ДНК або РНК незалежно від послідов�
ності нуклеотидів у матриці. Одні послідов�
ності вдається реплікувати, інші — ні.
По�друге, аби процес реплікації розпочався,
потрібна «приманка» — праймер. Це озна�
чає, що якщо узяти просту одноланцюгову
молекулу ДНК або РНК, то на такій матриці
без допомоги ферментів реплікація не роз�
починається і доводиться все�таки вдавати�
ся до використання ферментів. Але якщо
БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 1, №4, 2008
108
генів, однак вони детально вивчені і є добре
зрозумілими об’єктами для спостереження.
У зв’язку з цим дослідники зробили їх мо�
дернізацію, забезпечивши клітинним меха�
нізмом керування ДНК — ферментом Hin —
рекомбіназа. За певного розташування
і орієнтації «включалася» стійкість до под�
разника. Та найголовніше: ученим вдалося
розташувати «вставки» таким чином, що
активність гена, відповідального за стійкість
до антибіотика, виявлялася тільки тоді, ко�
ли всі блоки ДНК шикувалися в заданій
послідовності. При цьому кількість рекомбі�
націй, необхідних бактеріям для формуван�
ня стійкості, рівнозначна мінімальному
числу переворотів млинців, що підгоріли,
які необхідно зробити згідно з умовою наве�
деної вище задачі. На думку авторів дослі�
дження, аналогічні обчислення у чашці Пет�
рі, що містить мільярди мікроорганізмів,
теоретично дозволять запустити справжній
обчислювальний симбіоз: адже кожна бак�
терія в даному разі є прототипом біологічно�
го комп’ютера. Враховуючи кількість генів
у геномі будь�якого живого організму, гіпо�
тетична продуктивність такої «обчислю�
вальної системи» може наблизитися до най�
потужніших машин, що існують нині, або
навіть перевершити їх. Утім, зараз про це не
йдеться: за словами американців, вони поки
що проводять лише теоретичні розрахунки
для експерименту з великою кількістю
«подразників», що впливають на рекомбіна�
цію ДНК.
Джерело: http://www.fizhim.ru/student/
biotech/2008/bio_comp_29052008.html
Створено активний
серцевий імплантат\сітку
Пітер Уокер (Peter Walker) з університе�
ту Лідса і Мартін Льовслі (Martin Levesley)
з Інституту інжинірингових систем і проек�
тування (Великобританія) розробили ім�
плантат, який має допомогти пацієнтам зі
слабким серцем, назавжди позбавивши їх
необхідності вживати спеціальні ліки. Су�
часні допоміжні серцеві імплантати викачу�
ють кров із шлуночків і спрямовують її в су�
дини, полегшуючи роботу серця. Проте це
означає, що кров контактує з пристроєм, зу�
мовлюючи необхідність довічного прийман�
ня ліків, які пригнічують імунну систему
і виключають процес згортання крові. Та�
кож ці насоси можуть ушкоджувати кліти�
ни крові, сприяючи закупорюванню судин.
створення прототипу біологічного обчислю�
вального пристрою на основі ДНК живих
мікроорганізмів було надруковано в Journal of
Biological Engineering. Про здатність ДНК
зберігати й обробляти інформацію відомо
давно: генетики підрахували, що в одному
ланцюжку молекули може зберігатися та�
кий самий обсяг даних, як у 1000 книг по
500 сторінок кожна. Природно, перед до�
слідниками постало питання про можли�
вість використання цього унікального ресур�
су: відповідні розробки проводяться понад
10 років. Зокрема, відомо про клітини зі
штучною генетичною пам’яттю і про галузь
біології, яка займається, зокрема, програ�
муванням генетичних властивостей мік�
роорганізмів. Групі учених із коледжу
Девідсона і університету Міссурі під керів�
ництвом Кармелі Хейнес (Karmella Haynes)
уперше вдалося не в теорії, а на практиці
продемонструвати обчислювальні можли�
вості ДНК на прикладі бактерій E. сoli.
Дослідники використовували вже згаданий
принцип — здатність ланцюжка нуклео�
тидів обробляти великі масиви даних. Для
більшої наочності вони звернулися до відо�
мої в математиці й обчислювальній техніці
задачі про млинці, що підгоріли, оптималь�
не вирішення якої в далекому 1979 р.
опублікував сам Білл Гейтс. Суть задачі ду�
же проста: у її класичному варіанті потрібно
за мінімальну кількість перевертань розта�
шувати млинці різного діаметру в найбільш
стійкому порядку. Відзначте: тільки пере�
вертати — не перекладати! Оптимальне
рішення досягається за два перетворення.
Млинці, що підгоріли, — більш «просуну�
та» версія, де сортування необхідно провес�
ти так, щоб усі млинці у результаті лежали
не тільки стійко, але ще й боком, що підго�
рів, униз. Отже, сенс завдання про млинці,
що підгоріли, полягає в пошуку мінімально�
го числа перестановок. Насправді ця «неви�
тіювата» головоломка з комбінаторики де�
монструє одну з основних функцій, яку
виконують комп’ютери, — обробку великих
масивів інформації за допомогою переста�
новки (транспонування) порцій даних. Ана�
логічний ефект вдалося реалізувати докто�
рові Хейнес і її колегам — шляхом
комбінування різних генів та їх перестанов�
ки. У ході експерименту окремі ділянки
ДНК виконували роль млинців. За допомо�
гою доданого спеціального ферменту експе�
риментатори домоглися можливості вплива�
ти на перестановку цих ділянок залежно від
реакції на антибіотик тетрациклін. Бактерії
E. сoli не мають власної системи рекомбінації
Новини
109
вин у макромасштабі. Саме ця особливість
уможливлює використання нанобомби
в живих організмах. Учені продемонструва�
ли таку можливість в лабораторних умовах.
В організм тварини вводили лікарський
засіб. Потім на пухлинну тканину спрямо�
вували невеликий пристрій, в якому відбу�
вався вибух «нанобомб». Ударна хвиля від
цих вибухів розповсюджувалася зі швид�
кістю 1 500–2 300 м/с, що втричі перевищує
швидкість звуку. Завдяки ударній хвилі
відбувається освітлення отворів у клітинах,
в які швидко спрямовуються лікарські ре�
човини. Цей процес займає дуже мало часу,
всього декілька мілісекунд. У дослідах аме�
риканських учених було продемонстровано
дуже високу ефективність нового способу
доставлення ліків за допомогою ударних
хвиль — близько 99% ліків потрапило у клі�
тини. Цікаво, що для здорових клітин, які
також сприймають дію ударних хвиль, по�
бічних ефектів за такою ударною обробкою
значно менше порівняно з хіміотерапією.
Розробники передбачають протягом 2–5 ро�
ків завершити повний цикл випробувань
і створити готовий медичний прилад. Окрім
біомедичних застосувань, метод набуде зас�
тосування в геології та сейсмології.
Джерело: CNews.ru
Хронічний біль лікуватимуть
генною терапією
Американські вчені запропонували ви�
користовувати генну терапію для боротьби
із хронічним болем. Розроблена ними мето�
дика позбавлена несприятливих ефектів,
характерних для опіатів, і справляє довго�
тривалий знеболювальний вплив в експери�
ментах на тваринах, повідомляє журнал
Proceedings of the National Academy of
Sciences (PNAS). На цей час для боротьби із
хронічним болем, наприклад за умов раку,
застосовують наркотичні анальгетики —
аналоги морфіну. Для цих препаратів ха�
рактерні такі побічні ефекти, як постійна
сонливість, загальмованість мислення та га�
люцинації, що змушує деяких пацієнтів
відмовлятися від їх приймання. Учені з Ме�
дичної школи Mount Sinai (Нью�Йорк) роз�
робили методику, що імітує знеболюваль�
ний ефект опіатів, але має більш
спрямовану дію. Вони використовували
знешкоджений аденовірус як вектор�носій
гена, що запускає синтез ендорфінів (ендо�
генних опіатів) — речовин, що мають сильну
Британські вчені підійшли до вирішення
цієї проблеми з іншого боку. Їхній імплан�
тат — це сітка з біологічно сумісної ткани�
ни, яку запропоновано обгорнути навколо
серця таким чином, щоб вона не контакту�
вала з кровотоком. До речі, це дуже схоже
на нещодавній «жакет» для серця, однак те�
пер «жакет» — активна деталь, а не просто
«кожух», що підтримує серцевий м’яз. Як
пояснюється у прес�релізі університету, вбу�
довані в імплантат датчики мають фіксува�
ти наближення нападу й активувати вбудо�
вані мініатюрні приводи, які тимчасово
стискуватимуть сітку. Це збільшить тиск
у серці і допоможе йому подолати напад,
продовжуючи перекачувати кров. «Це дуже
проста концепція, яка працює так само, як
пластикова пляшка: коли ви її стискаєте,
рівень рідини усередині росте», — говорить
аспірант Девід Кілінг (David Keeling), який
розробив установку для перевірки прист�
рою. Поки що автори розробки випробову�
ють прототип на стенді й у вигляді комп’ю�
терної моделі, підбираючи оптимальні
параметри стискування сітки (у чому їм до�
помагають медики). У багатьох випадках
у пацієнтів, які одержали «підтримку»
у вигляді того чи іншого допоміжного сер�
цевого імплантата, відзначалось не тільки по�
ліпшення стану, але й фактично — самовід�
новлення серця, якому давали відпочинок.
Джерело: Membrana.ru
«Запальні наноснаряди» вражають
пухлинні клітини
Вивчення процесів згоряння на нанорів�
ні привело до створення експериментальної
установки, здатної селективно вражати пух�
линні клітини. Американські вчені з універ�
ситету Міссурі�Колумбія спільно з дослідни�
ками з різних військових установ розробили
«розумну бомбу» наномасштабу, що може
мати безліч застосувань, серед яких най�
більш перспективне пов’язано зі здатністю
до селективної дії на клітини пухлин. Робо�
ту опубліковано в журналі Applied Physics
Letters. Нанобомба є композицією, складе�
ною з нанострижнів оксиду міді (як пально�
го) і наночасток алюмінію (окиснювач). Цій
суміші притаманні мала щільність і велика
площа контакту пального та окиснювача.
Такі властивості в наномасштабі можуть
спричинити швидке згоряння з утворенням
ударної хвилі, причому це відбувається без
детонації, як у звичайних вибухових речо�
БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 1, №4, 2008
110
відторгненню чужорідного органа. Після
трансплантації нирки Ковальські довелося
деякий час приймати імуносупресивні пре�
парати, проте через півроку їх вдалося
повністю відмінити. Через 34 місяці після
відміни ліків чоловік почувається чудово,
їздить на велосипеді, займається сноубор�
дом і дайвінгом, регулярно відвідує трена�
жерний зал і виховує трирічного сина.
Довічне приймання імуносупресивних пре�
паратів, якого потребують пацієнти після
пересадження донорського органа, має без�
ліч побічних ефектів. Ліки збільшують ри�
зик інфекційних ускладнень, гіпертонії,
спричинюють підвищення рівня холестеро�
лу, а також сприяють розвиткові деяких
видів раку. Усунувши необхідність прийма�
ти імуносупресивні препарати, можна знач�
но поліпшити якість життя пацієнтів, про�
те, як вважають учені, необхідні додаткові
дослідження безпеки нових методик.
Джерело: MedPortal.ru
Розширено мережу біопаливних АЗС
Компанія «Енергетичні стратегії і біо�
технологія» збільшила мережу біопаливних
автозаправних станцій. Про це у прес�центрі
«Українських новин» повідомив виконав�
чий директор компанії Михайло Лабутін. За
його словами, усі нові автозаправки відкри�
то в Чернівецькій області. «На сьогодні ми від�
крили 5 заправок у Чернівецькій області —
вони продають тільки біопаливо БІО�100,
працюємо вже декілька місяців», — сказав
він. Лабутін уточнив, що біопаливо вироб�
ляється у Молдові. Водночас компанія має
намір здійснювати у майбутньому виробни�
цтво біопалива на потужностях Державного
концерну спиртової та лікеро�горілчаної
промисловості «Укрспирт».
«До податкової адміністрації вже подано
документи для того, щоб була можливість
виробляти дане паливо на держпідприємстві
«Укрспирт»..., сподіватимемося, що нас по�
чують і виробництво почнеться в Україні», —
зазначив Лабутін. Компанія також не вик�
лючає будівництва в Чернівцях окремого за�
воду з виробництва біопалива. Терміни
будівництва заводу, а також його орієнтовна
вартість ще потребують уточнення. Як пові�
домляло агентство, раніше компанія «Енер�
гетичні стратегії і біотехнологія» мала на�
мір збільшити мережу біопаливних АЗС до
червня цього року. Так, вже відкрито біопа�
знеболювальну дію. Зазначені компоненти,
уведені в спинномозкову рідину щурів,
вибірково взаємодіяли з чутливими нейро�
нами, блокуючи больові відчуття. За слова�
ми учених, після одного єдиного уколу щу�
ри, що страждали від хронічних болів,
забували про них на цілих три місяці.
«Спрямована генна терапія, ймовірно, доз�
волить уникнути негативних ефектів, ха�
рактерних для опіоїдних знеболювальних
засобів», — повідомив керівник досліджен�
ня Андреас Бойтлер (Andreas Beutler). Він
відзначив, що в майбутньому ця методика
може стати альтернативою існуючим мето�
дам боротьби із сильним хронічним болем,
наприклад у пацієнтів на останніх стадіях
раку.
Джерело: MedPortal.ru
Відторгненню органів навчилися
запобігати без допомоги ліків
Дві незалежні команди американських
учених заявили, що змогли позбавити па�
цієнтів, що перенесли трансплантацію нирки,
від довічного приймання імунодепресантів.
Звіт про ці випадки був опублікований
у New England Journal of Medicine. В експе�
риментах, проведених ученими з Массачу�
сетської лікарні і Гарвардської медичної
школи, брали участь п’ять осіб, що потребу�
вали пересадження нирки. Учені зруйнува�
ли частину кісткового мозку пацієнтів і за
допомогою ліків знищили імунні клітини,
що відіграють ключову роль у відторгненні
чужорідного органа. Потім учасникам було
пересаджено кістковий мозок і нирку, взяті
від одного й того самого донора. Через
2–5 років після трансплантації четверо
пацієнтів мають нормально функціонуючу
нирку і не потребують приймання препа�
ратів, що пригнічують імунітет. У свою чер�
гу фахівці з Медичної школи Стенфордсько�
го університету під керівництвом Джона
Скендлінга (John Scandling) досягли успіху
у 47�річного Ларрі Ковальські (Larry
Kowalski), якому було пересаджено нирку
рідного брата. Органи чоловіків виявилися
ідеально сумісними. Аби мінімізувати не�
безпеку відторгнення нирки, учені вплива�
ли на імунну систему пацієнта шляхом оп�
ромінювання і введення антитіл. Окрім
того, йому перелили регуляторні Т�клітини
з крові брата, що виконують роль «миро�
творців» імунної системи і перешкоджають
Новини
111
50–60% зростає продуктивність праці обслу�
говуючого персоналу.
Джерело:
http://www.minagro.gov.ua/page/?n=2245
Нехірургічній спосіб трансплантації
ембріонів свині
У Полтавському науково�дослідному
інституті свинарства академіком А. В. Квас�
ницьким було розроблено метод хірургічної
трансплантації ембріонів свині і на початку
1950 р. одержано перших у світі поросят �
трансплантатів. Роботи з трансплантації
відновились у 1986 р. Хірургічній метод
трансплантації значно удосконалили: на
відміну від старого, він забезпечував успіш�
не пересадження не лише 1–4�клітинних
ембріонів у яйцепровід, але й бластоцист
у матку. На підставі цих розробок було ство�
рено Полтавську технологію хірургічної
трансплантації ембріонів свиней, що забез�
печувала до 60% опоросів препубертатних
реципієнтів масою 60–70 кг на день гормо�
нальної стимуляції, за середнього розміру
гнізда 8 поросят і 57% виживаності ембріо�
нів. Для порівняння наведено перші резуль�
тати трансплантації 50�х років: 31% порос�
ності та 35% виживаності ембріонів.
Протягом 1991–1996 рр. розробляли прин�
ципово новий нехірургічний спосіб тран�
сплантації. Та спочатку було значно вдоско�
налено метод вимивання ембріонів із матки
свині хірургічним способом (оскільки
нехірургічного для цього виду тварин поки
що не існує). У результаті досягли 90–100%
ефективності одержання 5–11�денних блас�
тоцист як від інтактних, так і гормонально�
стимульованих донорів. Розробка методу
нехірургічної трансплантації ґрунтувалася
на врахуванні фізіологічних особливостей
репродуктивного тракту свині. Наприкінці
1996 р. безкровним способом отримали пер�
ших у СНД поросят�трансплантатів, гене�
тичне походження яких визначали методом
ампліфікації ДНК за допомогою полімераз�
ної ланцюгової реакції. Подальше вдоскона�
лення методу забезпечило підвищення рівня
опоросів у реципієнтів у 1997 р. до 67%,
а в поточному році порослими стало 80%
реципієнтів.
Джерело:
http://www.minagro.gov.ua/page/?2226
ливну АЗС у Чернівцях. Товариство з обме�
женою відповідальністю «Енергетичні
стратегії і біотехнологія» є інвестором і опе�
ратором проекту розвитку в Україні мережі
біопаливних АЗС.
Джерело:
http://www.ukranews.com/rus/arti\
cle/134265.html
Харківська біотехнологія асептичного
одержання, кріоконсервації, зберігання
та використання сперми бугаїв\плідників
Запропонована біотехнологія включає
спеціальну обробку бугаїв�плідників перед
одержанням та взяттям сперми, її оцінку,
розбавлення стерильним розріджувачем
і розфасування в полімерні пакети, їх гер�
метизацію, еквілібрацію сперми, заморожу�
вання, зберігання в рідкому азоті та штучне
осіменіння тварин. Принциповою особли�
вістю технології є те, що весь процес здійс�
нюється за закритою схемою: сперма з мо�
менту одержання її від бугая і до введення
у цервікальний канал самиці не контактує
із зовнішнім середовищем, забрудненим
мікрофлорою. Асептичні умови взяття й об�
роблення сперми забезпечуються завдяки
використанню комплекту апаратури та об�
ладнання, до складу якого входять: манекен
з гідропневматичною амортизацією для
взяття сперми; штучна ванна спеціальної
конструкції; пристрій для герметизації ея�
кулятів; швидкодійні ваги; пристрій для
асептичного розбавлення сперми; тонкостін�
на полімерна трубка; автомат для гермети�
зації спермодоз у плівкову оболонку з мар�
кувальною приставкою; пристрій для
еквілібрації та заморожування сперми в рід�
кому азоті; інструменти для штучного осі�
меніння корів і телиць. Використання даної
технології забезпечує автоматизацію трудо�
містких процесів на племінних підприєм�
ствах, дозволяє спростити оцінку сперми, її
пакування та маркування. Кінцевий продукт
видається у вигляді облицьованих гранул,
що дає змогу виключити мікробний чинник
під час штучного осіменіння великої рогатої
худоби. Запропонована технологія кріокон�
сервації сперми має такі переваги перед ана�
логічними технологіями: на 80% знижується
санітарний брак сперми у процесі її одержання,
оброблення та використання; заплідненість
тварин підвищується на 10–12%; у 8–10
разів зменшуються витрати рідкого азоту; на
БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 1, №4, 2008
112
шують загальний стан організму шляхом
позитивного впливу на склад мікробної фло�
ри шлунково�кишкового тракту: «Біфівіт»,
«Біовіт» — лікувально�профілактичні хар�
чові продукти для нормалізації функцій
шлунково�кишкового тракту, які мають
підвищену біологічну цінність та дієтичні
властивості. Виробляють їх шляхом фер�
ментації молочної основи різними видами
бактеріальних препаратів чистих культур
молочнокислих, оцтовокислих, пропіоново�
кислих бактерій і біфідобактерій: йогурти
«Вершковий», «Здоров’я» з використанням
відповідно підібраних чистих культур мо�
лочнокислих бактерій, що трансформують
вершки, та додатково внесених у кінцевий
продукт плодоовочевих наповнювачів. Вони
мають високу поживну й біологічну цін�
ність завдяки значному вмісту жиру, білка,
лактози та інших компонентів. Для дитячо�
го харчування розроблено сухий молочний
продукт «Біолакт», призначений для вжи�
вання в разі штучного вигодовування немов�
лят, при захворюваннях шлунково�кишко�
вого тракту, дисбактеріозах, що виникли
в результаті лікування антибіотиками та
внаслідок Чорнобильської катастрофи.
«Біолакт» пройшов клінічні випробування
в Київському НДІ педіатрії, акушерства
і гінекології. Біфідобактерії, що входять до
складу продукту, зупиняють розвиток гній�
них і патогенних мікроорганізмів у кишеч�
нику, підвищують засвоюваність білків, бе�
руть участь у синтезі вітамінів, активізують
імунну систему організму. Роботу виконано
як внесок у розвиток Національної програ�
ми «Діти України». Розроблені технології
мають комплекти нормативно�технологіч�
ної документації, апробовані та використо�
вуються на Дослідному виробництві бак�
теріальних заквасок ТІММ.
Джерело:
http://www.minagro.gov.ua/page/?2215
Розкрито структуру «ензиму старіння»
Нарешті розшифровано структуру ді�
лянки ензиму теломерази, відповідального
за механізм координації процесу старіння
клітин у часі. Вивчення кристалічної струк�
тури ензиму дозволяє глибше зрозуміти
суть процесу старіння здорових клітин, а та�
кож розробляти безпечніші методи терапії
(до 90% онкологічних захворювань люди�
ни). Теломераза підтримує довжину тело�
мер, кінцевих ділянок хромосом, додаючи
до них послідовності ДНК, що повторюють�
Технологія одержання монозиготних
близнят великої рогатої худоби
з половинок ембріонів
У Бориспільському інституті розведення
і генетики тварин (Київська обл.) було вста�
новлено, що ефективність трансплантації
ембріонів великої рогатої худоби значно
підвищується з використанням методів
мікрохірургічного розділення зародків. Суть
розробки полягає в мікрохірургічному
розділенні пізніх морул — ранніх бластоцист,
одержаних нехірургічним шляхом із рогів
матки генетично цінних корів — донорів
ембріонів, на половинки, без використання
мікроманіпулятора (вручну). Цей метод дає
можливість одержувати цінних для генетич�
них і селекційних досліджень монозиготних
близнят та практично без додаткових витрат
збільшувати на 40–60% кількість телят від
ембріонів донорів. Приживлюваність полови�
нок практично не відрізнялась від такої ціло�
го ембріона. У разі пересадження двох поло�
винок зародків в один ріг матки кількість
тільних тварин збільшувалась на 16%. Пере�
вагою запропонованої розробки перед існую�
чими є те, що поділ ембріонів великої рогатої
худоби здійснюється одним мікроінструмен�
том без використання дорогого обладнання.
Таким чином, цю технологію можна викорис�
товувати в будь�якому пункті з нехірургічної
трансплантації. Мінімальна економічна
ефективність використання технології одер�
жання монозиготних близнят великої рогатої
худоби становить 6 000 грн. на рік за умов от�
римання 1 200 телят на рік від половинок
ембріонів. Виробничу перевірку запропонова�
ного способу розділення пізніх морул —
ранніх бластоцист проведено в Харківплем�
сервісі, Черкаському НВО «Прогрес», При�
луцькому племоб’єднанні. Було одержано те�
лят — монозиготних близнюків, генетичну
ідентичність яких підтверджено.
Джерело:
http://www.minagro.gov.ua/page/?2214
Технології виробництва нових
кисломолочних продуктів
У Київському технологічному інституті
молока та м’яса розроблено сучасні техно�
логії виробництва нових видів вітчизняних
молочних продуктів, конкурентоспромож�
них на внутрішньому і європейському рин�
ках. Вони призначені для всіх вікових груп
населення як дієтичні продукти, що поліп�
Новини
113
нагадує ензим зворотну транскриптазу рет�
ровірусів, таких як ВІЛ. Ця схожість, як
вважає керівник роботи, не випадкова. Вона
свідчить про спільність походження цих
ензимів і має прискорити роботи з адаптації
анти�ВІЛ препаратів для блокування тело�
мерази у злоякісних клітинах. «Противірус�
ний препарат AZT недавно з вельми скром�
ним успіхом застосовувався в терапії
раку, — говорить Скордалакес, — проте те�
пер нам відома тривимірна структура актив�
ного сайту ензиму, і ми можемо з’ясувати,
чому ці інгібітори так погано працюють. Ми
можемо модифікувати їх так, щоб вони кра�
ще зв’язувалися з активним сайтом». Тело�
мераза залишається активною в деяких
швидко проліферуючих дорослих клітинах,
таких як клітини волосяних фолікулів або
яєчок. Але її розподіл у ракових і здорових
клітинах відрізняється значно більше, ніж
розподіл інших ензимів — кіназ, які є міше�
нями багатьох протиракових препаратів.
У майбутньому це дозволить одержувати
високоспецифічні препарати, не токсичні
для нормальних клітин. «Це ключовий мо�
мент у розумінні того, яким чином працює
теломераза. Фундаментальні дослідження,
такі як це, допоможуть ученим розробляти
ліки, що блокують теломеразу і можуть бу�
ти використані в терапії широкого спектру
онкологічних захворювань», — зазначила
Ліз Бейкер (Liz Baker), провідний прес�сек�
ретар дослідницького добродійного Фонду
досліджень раку (Велика Британія). Проте
розшифрування домена TERT, на думку
Елізабет Блекберн, не є остаточним рішен�
ням. TERT у ензимі взаємодіє з РНК, не�
обхідною для зв’язування з ДНК (рисунок)
і цей процес досі залишається не з’ясова�
ним. «Отже рішення найважливішої задачі
все ще залишається справою майбутнього:
необхідно з’ясувати, яким чином взаємо�
діють у теломеразі РНК і білок», —
наголосив Блекберн.
Джерело:
http://www.cbio.ru/modules/news/arti\
cle.php?storyid=3269
Матеріал підготував
д. б. н. Є. Л. Левицький
ся, і таким чином запобігаючи ушкоджен�
ням хромосом у ході поділу клітин, оскіль�
ки в кожному циклі поділу відбувається
укорочення клітинної ДНК. Ензим активно
продукується в ембріональних стовбурових
клітинах, дозволяючи їм активно ділитися
без руйнування хромосом, однак під час ди�
ференціювання клітин кількість активної
ДНК в них знижується, і теломераза перес�
тає експресуватися. Це вважають основним
механізмом, що визначає час життя клітини
та число поділів, які вона може пройти.
Проте в багатьох пухлинах відбувається
повторна активація ензиму, що дозволяє
злоякісним клітинам нескінченно ділитися.
З моменту відкриття теломерази в 1985 р.
Елізабет Блекберн (Elizabeth Blackburn) і її
колегою Керол Грейдер (Carol Greider) з Ка�
ліфорнійського університету в Берклі (Uni�
versity of California, Berkeley) цей ензим вва�
жають важливою мішенню протиракової
терапії. Однак усі роботи в цій галузі галь�
мувалися через складність структури тело�
мерази, що складається з білкової частини
і молекули РНК. Утім, нещодавно наукова
група, очолювана Еммануелем Скордалаке�
сом (Emmanuel Skordalakes) з Wistar
Institute in Philadelphia (США, штат Пен�
сільванія), отримала стабільну форму ензи�
му теломерази після скринінгу генів цього
ензиму у декількох десятків видів тварин.
Учені виявили, що ген теломерази жука
Tribolium castaneum набагато коротший,
ніж ген інших видів. Це певною мірою
спростило їхню роботу і дозволило клонува�
ти ген у бактеріях і отримати його в достат�
ній кількості, щоб використовувати в експе�
риментах з кристалографії. Результати їх
було опубліковано в журналі Nature.
Дослідження Скордалакеса стосувалося
в основному білкової субодиниці теломера�
зи, яка називається TERT і організована
в кільцеподібну структуру, що за формою
Взаємодія білкового компонента ензиму
з РНК та ДНК
|