Молекулярные биологи совершили прорывное открытие в генной инженерии – им удалось заставить молекулы РНК не только отключать, но и включать гены, что заметно упростит все генетические эксперименты и открывает дорогу для создания биокомпьютеров.
МОСКВА, 2 фев - РИА Новости. Молекулярные биологи совершили прорывное открытие в генной инженерии – им удалось заставить молекулы РНК не только отключать, но и включать гены, что заметно упростит все генетические эксперименты, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology.
"РНК можно назвать своеобразным молекулярным "пазлом", сводящим с ума кубиком Рубика, который нужно разобрать для того, чтобы научиться делать самые разные вещи в клетках. Мы выяснили, как можно создать молекулу РНК, которая открывает нам часть этой головоломки. Система STAR стала ключом к этому замку", — рассказывает Джулиус Лакс (Julius Lucks) из Корнеллского университета в Итаке (США).
Система STAR, о которой говорит Лакс, представляет собой набор из нескольких коротких молекул РНК, которые умеют распознавать особые "стоп-метки" на поверхности генов в нитях ДНК и заставлять клетку игнорировать их.
Как объясняют ученые, РНК играет роль главного переносчика информации в живых клетках — она "дирижирует" активностью генов и тем, насколько активно они считываются. Этим свойством РНК сегодня активно пытаются воспользоваться молекулярные биологи, используя короткие молекулы РНК для создания живых "биокомпьютеров" на базе микробов и лекарств, подавляющих работу некоторых генов.
У подобных коротких РНК есть одно большое ограничение. Их нельзя использовать для "включения" генов, так как они взаимодействуют не напрямую с ДНК, а с так называемой матричной РНК. Она представляет собой "слепок" гена в понятной для рибосом, клеточных "сборочных фабрик", форме.
Лакс и его коллеги смогли решить эту проблему, обратив внимание на то, как работает и как химически устроена система "блокировки" генов в ДНК живых существ. Используя эти данные, ученые собрали четыре вида молекул РНК, которая модифицирует структуру гена таким образом, что клетка перестает распознавать стоп-метки, расположенные в начале ДНК или матричной РНК.
Подобное действие не является чем-то необратимым, и ген можно активировать или выключать практически неограниченное число раз. Работу этих молекул, которые они называют STAR-РНК, биологи успешно проверили на культуру кишечной палочки, один из генов которой они попытались сначала отключить, а потом включить.
По словам исследователей, STAR можно применять не только для генетических экспериментов, но и в качестве базы для биологических вычислительных систем. Как отмечает Лакс, его команде уже удалось собрать и "вставить" в кишечную палочку простейшие логические цепочки, аналоги выражений И, И + НЕ и других примитивных операций. В будущем, полагает ученые, STAR станет основой для внутриклеточных компьютеров.
Считают ли ученые возможным клонирование человека? Кто уже заморозил себя для будущего оживления? Сколько это стоит и где родственники умерших уже приносят цветы в морозильник вместо кладбища?
Если у вас есть 100 тысяч долларов, вы, например, легко можете клонировать собственную собаку. Так уже сделали несколько десятков обеспеченных людей из разных стран. А якутские палеонтологи мечтают благодаря клонированию и вовсе совершить невозможное — оживить мамонта.
Дело в том, что недавно найденные в вечной мерзлоте туши отличаются фантастически хорошей сохранностью. Например, у обнаруженного на Новосибирских островах Малоляховского мамонта даже удалось взять кровь (красного цвета!) на анализ. Ученые очень надеются выделить целые молекулы ДНК, которые можно будет использовать для клонирования, а донором яйцеклетки и мамой для мамонтенка станет самка самого близкого к нему вида из ныне живущих — индийского слона.
Реально ли это? Какие виды животных уже клонированы — в том числе, с применением этой межвидовой технологии? Для чего клонируют верблюдов в Арабских Эмиратах, йоркширских терьеров в Южной Корее и диких африканских котов в США? Что наука реально знает о долгом действии холода на живые организмы и как ученым из подмосковного Пущина удалось вернуть к жизни растение, оставившее семена десятки тысяч лет назад? Смотрите в научном расследовании Сергея Малозёмова «Технология бессмертия».
Сердце, почки и другие донорские органы прибавили больше 2 миллионов лет жизни американским реципиентам. Об этом свидетельствуют данные исследования, опубликованного в журнале JAMA Surgery. Анализом охвачен период 25 лет, начиная с 1987 года, когда Объединенная сеть по распределению донорских органов (United Network for Organ Sharing, UNOS) начала отслеживать судьбу донорского материала в Штатах.
Согласно данным UNOS, в период с 1 сентября 1987 года по 31 декабря 2012 года донорские органы получили 533 329 пациентов. Еще 579 506 пациентов ждут своей очереди. Исследователи подсчитали, сколько лет жизни добавляет тяжелобольному операция по пересадке донорского органа.
За 25 лет донорские органы прибавили 2 270 859 лет к жизни своих реципиентов. Авторы исследования считают эту цифру огромным достижением.
Более половины прибавочных лет, а именно 1 372 969, получили реципиенты почек, 465 296 лет дополнительно прожили обладатели новой печени и 269 715 – люди с донорским сердцем. Статистика по остальным органам: легкие – 64 575 лет, поджелудочная железа – 14 903, поджелудочная железа и почки – 79 198, кишечник – 4 402 года в качестве прибавки.
Исследователи изучали только самые распространенные органы для трансплантации.
Было также подсчитано, сколько лет жизни дарит тот или иной донорский орган. Так, самой успешной по этому показателю оказалась пересадка сердца, которая продлевает жизнь человека в среднем на 4,9 года. Люди с новой почкой и новой поджелудочной железой проживают на 4,6 года дольше тех, кто так и не дождался своего донорского органа. Согласно исследованию, пересаженная почка в среднем добавляет 4,4 года жизни, печень – 4,3, кишечник – 2,8.
Ученые надеются, что результаты исследования помогут переосмыслить трансплантацию органов. По их мнению, такая операция должна рассматриваться не как «поправка здоровья», а как «спасение жизни» человека.
Все это, однако, омрачается тем, что лишь 48 процентов нуждающихся из списка UNOS могут получить новые органы. Это означает, что потребность в донорских органах продолжает расти.
Проблема нехватки донорских органов заставляет ученых искать новые решения. Большие надежды возлагаются на 3D-биопечать.
Теперь ученые могут определить продолжительность жизни конкретного человека, проведя анализ его ДНК. Международная исследовательская команда научилась интерпретировать химические реакции, которые происходят в организме на протяжении всей его жизни. Другими словами, были обнаружены своего рода «биологические часы», которые могут помочь предсказать ожидаемую продолжительность жизни индивида. Открытие, возможно, немного тревожащее, поможет расширить наши знания о долголетии.
Биологические часы
Похоже, что возраст – это не просто количество прожитых лет. Возраст, подтвержденный свидетельством о рождении, не так важен, как возраст, указанный в ДНК. Для того чтобы рассчитать биологические часы человека, исследователи сравнили фактический возраст добровольцев с тем, что отражено химическими изменениями в ДНК. Процесс, известный как метилирование, физически не меняет ДНК, но влияет на экспрессию определенных генов.
Как пишет издание Science Blog, люди, чей биологический возраст оказался больше их фактического возраста, скорее всего, умрут раньше тех, у кого эти два возраста совпадают. Этот процесс был повторен в ходе четырех отдельных исследований. Данные были получены путем изучения 5 000 пожилых людей в течение 14 лет.
Одинаковые результаты четырех исследований показали связь между биологическими часами и смертью от всех причин, — сообщили ученые Эдинбургского университета.
Результаты не перестали казаться правдоподобными даже после принятия во внимание факторов риска, таких как курение, диабет и работа сердца.
Что нам известно о долголетии
В 2005 году в возрасте 115 лет скончался старейший на тот момент житель планеты Хендрикье ван Андел-Схиппер. Нидерландская долгожительница пожертвовала свое тело науке. Анализ ее крови показал, что продолжительность жизни человека ограничивается способностью стволовых клеток к самообновлению. Ученые удивились тому, что оставшиеся в теле женщины белые кровяные клетки появились всего из двух стволовых клеток. Это дало основание предположить, что все или почти все стволовые клетки крови, с которыми она появилась на свет, погибли. Затем выяснилось, что теломеры в ее белых кровяных клетках очень сильно изношены – их длина оказалась слишком короткой. Теломеры представляют собой концевые участки хромосом, напрямую влияющие на продолжительность жизни клеток. Недавно ученые из Стэнфорда заявили о безопасном способе удлинения теломер.
Теперь, когда ученые знают, что конкретно вызывает естественную смерть, они могут искать различные способы повернуть процесс старения вспять. Было сделано предположение, что обогащение крови стволовыми клетками может увеличить естественную продолжительность жизни.
Другое сравнительно недавнее исследование продолжительности жизни показало, что аллель, носителем которой является каждый пятый человек, ответственна за область мозга, связанную с принятием решений. Та же генетическая вариация связана с долголетием.
Что может быть важнее для жизни, нежели пища? Безопасная пища. По данным статистики, один из шести человек страдает от болезней пищевого происхождения. Эти болезни приводят к госпитализации, смерти и проблемам иного характера. Пища должна быть лучше. Но провести каждый кусочек еды через цепочку поставок так, чтобы пища осталась нетронутой, весьма непросто. Некоторые пищевые компании проверяют свои ингредиенты перед приготовлением и упаковкой, но нет никакого способа проверить их на наличие неизвестных патогенов или примесей, которые могут вызвать загрязнение. А поскольку цепочки поставок постоянно расширяются, проблемы только увеличиваются.
Возможно, этому найдут решение. Новый совместный проект IBM Research и Mars Incorporated под названием Sequencing the Food Supply Chain Consortium ставит перед собой задачу повышения безопасности пищевых продуктов. Ученые из обеих организаций будут использовать достижения в области геномики и аналитики, пытаясь углубить наше понимание того, что делает продукты питания безопасными.
Исследователи проведут крупнейшее в истории метагеномическое изучение нашей еды, секвенируют ДНК и РНК популярных продуктов, чтобы определить, какие их элементы сохраняют пищу здоровой, а какие микроорганизмы и другие факторы портят ее. Ученые будут изучать все, «от фермы до вилки», рассматривая пищу на всех этапах цепи поставок.
Очевидно, в ходе своих исследований ученые насобирают огромное количество разнообразных данных, в которых им помогут разобраться новейшие алгоритмы машинного обучения и области искусственного интеллекта.
Основы исследования
«Мы хотим понять основу ингредиентов здоровой пищи, от верха до низа цепочки поставок, включая то, что делает биохимию здоровой, — говорит Джеймс Кауфман, менеджер по общественному здравоохранению в IBM Research. — Если вы поймете, как выглядит здоровый и нормальный микробиом, вы сможете выяснить некоторые вещи о том, как этот микробиом будет реагировать на неизвестное».
По сути, ученые надеются раскрыть, какое сочетание микробов делает пищевые ингредиенты безопасными и какие факторы влияют на структуру этих микробных сообществ, включая выход на новые патогенные организмы и другие примеси, которые еще не были обнаружены. Именно эти неизвестные переменные могут в конечном итоге делать пищу несъедобной, будь то эволюция новых организмов, плохая попытка сделать лучшую еду или даже преднамеренный акт терроризма.
Чтобы достичь своей цели, ученые приступают к массовым экспериментам по секвенированию ДНК и РНК основных пищевых ингредиентов в различных средах. Для начала они изучат мясо домашней птицы, мясо рыбы, яичный порошок и молотую кукурузу и отследят их путь в экосистеме заводов, в цепочке поставок и даже зависимость от погодных условий.
Извилина
Используя вычислительную извилину в лаборатории THINKLab при IBM — которая включает более 500 вычислительных узлов и может быть расширена по мере необходимости — ученые запустят секвенсоры на несколько недель, чтобы определить необходимую глубину охвата. Как говорит Кауфман, хотя ученые уже знают, какие ингредиенты они секвенируют, каким будет разнообразие этого списка — пока неизвестно.
Помимо глубокого секвенирования пищи, ученые планируют раскрыть некоторые ингредиенты примесей параллельно с главным курсом исследования. Тогда они смогут убедиться, работает ли их система.
Задача ученых куда сложнее, чем вы могли бы подумать. По данным ООН, к 2050 году нам придется увеличить поставки продовольствия на 70%, чтобы накормить дополнительные 2,3 миллиарда человек. Другими словами, у нас будет на треть больше ртов. И это будет означать, что Кауфман и его команда должны будут проанализировать гораздо более сложную пищевую цепочку.
Кауфман осознает размеры этой проблемы. И они делают ее еще привлекательнее: «Это в общих интересах — сделать еду и пищевые поставки безопаснее».
Авторы: Antoine Roux, Chunlian Zhang, Jonathan Paw, José Zavala-Solorio, Twaritha Vijay, Ganesh Kolumam, Cynthia Kenyon, Jacob C. Kimmel
Аннотация
Сообщалось, что временная индукция...
Авторы: Александр Трапп, Чаба Керепеси, Вадим Николаевич Гладышев
Аннотация
Метилирование ДНК определенного набора динуклеотидов CpG стало критическим и точным биомаркером процесса старения. Многовариантные модели машинного обучения, известные как...
Краткое содержание
Старение - это постепенное снижение физической формы организма, которое со временем приводит к дисфункции тканей и заболеваниям. На клеточном...
Новые результаты
Старение часто воспринимается как дегенеративный процесс, вызванный случайным накоплением клеточных повреждений с течением времени. Несмотря на это, возраст можно...
Гемопоэтические стволовые клетки (HSC) с возрастом обнаруживают функциональные изменения, такие как снижение регенеративной способности и миелоидно-зависимая дифференцировка. Ниша HSC, которая...
Наше недавнее исследование установило, что факторы молодой крови не являются причиной и не являются необходимостью для системного омоложения тканей млекопитающих...
Аннотация
Гетерохронный обмен крови омолаживает старые ткани, и большинство исследований о том, как это работает, фокусируется на молодой плазме, ее фракциях...
Аннотация
Известно, что молодая плазма крови оказывает благотворное влияние на различные органы у мышей. Однако не было известно, омолаживает ли молодая...
Если вы избегаете громких заявлений и в течении длительного времени соблюдаете дисциплину недосказывания посреди яркого неонового мира, то возможно вы...
Краткое содержание
Коронавирус (HCoV-19) вызвал новую вспышку коронавирусной болезни (COVID-19) в Ухане, Китай. Профилактика и реверсия...
Читать далее
Основные моменты
Смертность от возрастных заболеваний U-образная с надиром ниже репродуктивного возраста
Количественные биомаркеры старения постоянно меняются на протяжении всей жизни
Бремя мутаций...
Клеточное старение - это состояние клетки, вовлеченное в различные физиологические процессы и широкий спектр возрастных заболеваний. В последнее время быстро растет...
Лекторий МГУ: Вадим Николаевич Гладышев, 28 мая 2019 г. 17.00Тема лектория: «Суть старения и путь к долголетию».
Профессор Факультета биоинженерии и...
Ученые давно проводят эксперименты по выведению различных гибридных видов животных. Как правило, это относится к лабораторным животным, опыты над которыми...
Возможно, в будущем люди смогут восстанавливать потерянные конечности — на это, во всяком случае, намекают медицинские эксперименты. Ученым уже известно...
Небольшая группа израильских учёных считает, что они нашли первое универсальное лечение против рака.
«Мы считаем, что через год мы предложим универсальное...
Самое первое человеческое испытание сенолитических лекарств, было объявлено ещё в июне, и большая часть мира практически не обратила внимания на него...
Данная статья собрана из нескольких моих ранних заметок о влиянии внеклеточного матрикса на процесс старения. Текст статьи будет обновляться — я планирую...
2018-й принес обнадеживающие результаты в борьбе со старением и стал годом взрывного роста бизнеса на бессмертии. Начались испытания сенолитика — препарата, убивающего стареющие клетки, ключевого...
Китайский ученый Цзянькуй Хэ заявил о рождении первых в мире детей из генетически отредактированных эмбрионов. По словам ученого, родились близняшки, у которых он попытался создать устойчивость к заражению...
Исследователи и ученые из Калифорнийского университета в Дейвисе со своими китайскими коллегами из компании United Imaging Healthcare (UIH) создали аппарат...
Технологии из научно-фантастической вселенной «Стартрек» продолжают проникать в нашу реальную жизнь. Мы уже читали о медицинском трикодере, слышали о разработках...
В дальнейшем ученый намерен распространить исследования на людей.
Генетик, молекулярный инженер и химик Джордж Черч из Гарварда основал стартап Rejuvenate Bio...
Остановись, старенье!
Ведущие ученые из 17 стран приехали в Россию, чтобы решить проблему старения. Именно теперь, по их мнению, накоплен критический...
Восстановление сердечной мышцы после месяца терапии внеклеточными везикулами. Иммунные метки: агглютинин (красный), тропонин (зеленый) и DAPI (голубой)
Исследователи Колумбийского университета, работающие...
Старение сопровождается развитием метаболических нарушений и дряхлением. Недавние исследования продемонстрировали, что снижение уровня никотинамидадениндинуклеотида (НАД+) – ключевой фактор замедления обменных процессов, связанного...
Время напрямую людей не убивает, старение – это биологический процесс. Есть группа заболеваний, которые называют возраст-ассоциированными, или старческими. Основным фактором риска...
Ученые из Медицинского института Говарда Хьюза усовершенствовали метод флюоресцентной микроскопии таким образом, что теперь с ее помощью можно снимать в...
Ученые из австралийского Института медицинских исследований Гарвана сообщили об открытии в клетках человеческого организма необычных структур ДНК – i-мотивов (intercalated-motif...
Самое распространенное среди мужчин онкологическое заболевание, рак простаты, которым страдает примерно четверть пациентов урологических стационаров, до недавнего времени лечили хирургически — удаляли...
Врачам из больницы Джона Хопкинса (штат Мэриленд) удалось провести успешную комплексную трансплантацию пениса и мошонки. Операция длилась 14 часов, в...
Результаты, полученные исследователями университета Колорадо в Боулдере, работающими под руководством профессора Дага Силса (Doug Seals), еще раз подтвердили, что применение...
Американские исследователи провели проверку имплантата-электростимулятора, призванного усилить память. В среднем способность к запоминанию слов удалось улучшить на 15%.
Если технология пройдет...
Лечение стволовыми клетками находит все большее применение в медицинской практике. Так, например, группа китайских ученых из Университета Тунцзи не так...
В 2012 году благодаря ученым нашего университета была осуществлена первая в России успешная операция по имплантации «искусственного сердца» человеку. К...
Исследователи лондонского университета королевы Марии, работающие под руководством доктора Леонардо Гуасти (Leonardo Guasti), использовали репрограммированные клетки для создания первого прототипа...
На основе данной статьи будет определяться разработчик искусственного интеллекта для данной системы управления возрастом.
×
ВАШ ЛИЧНЫЙ ВКЛАД В БОРЬБУ СО СТАРЕНИЕМ
Скооперируйтесь с тысячами других участников и создайте любой проект в области антистарения, проведите научные исспедования
Площадка для создания и финансирования проектов. Официальная страница сайта Сверхчеловечество.рф для сбора средств на ускорение прогресса в области омоложения: