Увидеть структуру генома в живой клетке


Мажар Адли
Мажар Адли (слева) с коллегами.

В Школе медицины университета Виргинии (University of Virginia School of Medicine), на кафедре биохимии и молекулярной генетики команда учёных занимается крайне важной работой. Результат выглядит как движущиеся на экране компьютера светящиеся точки. Но это то, что способно дать человечеству ключи к пониманию устройства генома, лечению раковых и генетических заболеваний. Мажар Адли (Mazhar Adli) и его коллеги работают над тем, чтобы увидеть работу генов в живой клетке — в реальном времени, в трёх измерениях.

Наши знания о том, как работает ДНК в клетке, ограничены. Мы можем «прочитать» генетические последовательности. Но вопрос о пространственном распределении хроматина (вещества хромосом — комплекс ДНК, РНК и белков) в ядре изучен слабо.

«Это долго оставалось только мечтой, — отмечает Адли. — Теперь мы можем получить изображение практически любого интересующего нас региона генома, в реальном времени, в живых клетках. Метод красив. Традиционный способ изучения генома, «золотой стандарт» сегодня, никогда не даст вам такого рода данных, для получения изображения вам придётся убить клетку. Мы делаем это в живых клетках в режиме реального времени». (далее…)

Современными технологиями по палеолиту: космос и ДНК на службе у археологов


Роботизированный тахеометр Topcon DS Robotic
Роботизированный тахеометр Topcon DS Robotic.

При слове «археолог» воображение рисует вооружённого лопатой сурового бородача, с фанатичным блеском в глазах кидающего землю из раскопа. Что же, и в XXI веке лопата, совок и кисть остаются типичными орудиями «охотников за древностями», а земля всё так же сыплется из археологических бород.

Однако мы с вами сегодня поговорим о том, какие инновации преобразили археологическую науку в последние годы, позволив учёным прочитать такие страницы человеческой истории, которые, казалось бы, канули в небытие навсегда. (далее…)

В куриных сэндвичах обнаружено 42,8% курицы


Блюда из курицы, подаваемые в фастфуде, отлично выглядят и прекрасно пахнут. Но сколько в них курятины на самом деле, может установить только генетический анализ.
Блюда из курицы, подаваемые в фастфуде, отлично выглядят и прекрасно пахнут. Но сколько в них курятины на самом деле, может установить только анализ ДНК.

Думаете пообедать куриным мясом из фастфуда? Тогда вам могут быть интересны результаты ДНК-тестирования шести блюд из курицы, проведённого в экспертно-криминалистической генетической лаборатории дикой природы (Wildlife Forensic DNA Laboratory) при Трентском университете (итал. Università di Trento) по заказу канадского телешоу Marketplace.

Тесты показали, что ломтики для приготовления Oven Roasted Chicken (в России не подаётся) состоят из курятины в среднем на 53,6%. Полоски для сэндвича Sweet Onion Chicken Teriyaki (в российском меню Subway есть похожий сэндвич под названием «Курица терияки») содержали курятины и того меньше — всего 42,8%. Остальной объём занимала соя.

А вот в Grilled Country Chicken из McDonald’s (в России не подаётся) мяса курицы оказалось намного больше, его доля составила 84,9%. Исследователи отметили, что достичь показателя в 100% практически невозможно, поскольку в процессе приготовления в мясо добавляются другие ингредиенты, а готовое блюдо дополняется соусами. Однако результатами анализа куриных сэндвичей из Subway учёные были настолько удивлены, что повторили тест дважды. С тем же итогом. (далее…)

215 петабайт в одном грамме ДНК


Ведущий автор исследования Янив Эрлих (слева) в лаборатории Нью-Йоркского геномного центра. Источник: New York Genome Center.
Ведущий автор исследования Янив Эрлих (слева) в лаборатории Нью-Йоркского геномного центра. Источник

Учёные Нью-Йоркского геномного центра (New York Genome Center) усовершенствовали технологию хранения информации в ДНК. Им удалось закодировать операционную систему, фильм и несколько других файлов, многократно скопировать данные и без ошибок считать их. Новая технология позволяет хранить в одном грамме ДНК 215 миллионов гигабайт. Результаты исследования опубликованы в журнале Science. (далее…)

Редактируя геном, надо ожидать непредвиденных последствий


Редактирование генома — большие возможности и большие проблемы
Редактирование генома — большие возможности и большие проблемы.

Почти ровно год назад я принял участие в Международном Саммите по редактированию генома человека (Summit of Human Gene Editing) в Национальной академии наук (National Academy of Sciences) США. Он был организован Дженнифер Дудной (Jennifer Doudna), возможно, одной из изобретателей CRISPR/Cas9. Это новый биотехнологический инструмент — дешёвый, простой в использовании и надёжный, что позволяет тысячам учёных по всему миру изменять гены в растениях, модельных организмах и живых клетках человека.

Одним из самых главных пунктов повестки дня было обсуждение редактирования зародышевой линии, наследственного кода, содержащегося в сперме и яйцеклетке, передающегося будущим поколениям. Главный интерес представляет то, что CRISPR/Cas9 откроет новую почву для «рыночной евгеники» — редактирование генома будет сочетаться с методами экстракорпорального оплодотворения. Безусловно, существует мотивация для изучения этой перспективы: многие матери, когда им прогнозируют, что у их ребёнка будет, например, синдром Дауна, выбирают аборт. Если им прогнозируют, что у их ребёнка будет аутизм, или большая депрессия, и если у них будет возможность изменить генетические маркеры интеллекта или признаки риска психического заболевания, у них может возникнуть соблазн воспользоваться ею. Действительно, страховщики могут даже предоставить возможность оплаты за модификацию in vitro генов, связанных с аутизмом, или, например, генов, которые предполагают риск развития рака молочной железы. (далее…)

Астронавты-близнецы и влияние космоса на здоровье


Астронавты-близнецы Скотт (слева) и Марк (справа) Келли.
Астронавты-близнецы Скотт (слева) и Марк (справа) Келли.

На встрече исследователей Программы по изучению человека (Human Research Program) в НАСА представили предварительные результаты проекта Twin Study. Это исследование было посвящено влиянию длительных космических полётов на здоровье. В программе приняли участие два астронавта-близнеца — Скотт (Scott Kelly) и Марк Келли (Mark Kelly). Анализы биологического материала близнецов показали, что за время, проведённое на орбите, у одного из них изменилась экспрессия генов и другие биологические показатели. (далее…)

Ретровирусы старше, чем первые наземные позвоночные


Палеозой
Ранний палеозой. Ретровирусы появились в те времена, когда наши прямые предки (на картинке не представлены) обитали в воде.

Ретровирусы (Retroviridae) — семейство РНК-содержащих вирусов, заражающих преимущественно позвоночных. Наиболее известный представитель — ВИЧ (вирус иммунодефицита человека). Исследование, проведённое в Оксфордском университете, уточнило время появления таких вирусов — до полумиллиарда лет назад.

Ретровирусы имеют морское происхождение и вышли на сушу вместе со своими носителями, освоившими наземный образ жизни.

Материалы исследования опубликованы в журнале Nature communications.

Автор исследования, доктор Арис Кацуракис (Aris Katzourakis), сказал:

«Очень мало было известно о начальном этапе развития ретровирусов, отчасти из-за отсутствия ископаемых свидетельств. Ретровирусы широко распространены среди позвоночных, а также могут передаваться между носителями, что приводит к появлению новых заболеваний, таких как ВИЧ. Известно, что они могут передаваться между животными неблизкого родства, такими как птицы и млекопитающие. Но до сих пор считалось, что ретровирусы относительно молоды, что они развились в последние 100 миллионов лет.

Наше исследование показывает, что ретровирусы существуют не менее 450 миллионов лет, если не больше, и что они, должно быть, возникли вместе с позвоночными эпохи раннего палеозоя, если не раньше. Таким образом, наши позвоночные предки переносили их до колонизации суши, ретровирусы сопровождали своих хозяев на протяжении всего перехода из моря на сушу и позже, вплоть до сегодняшнего дня».

(далее…)

В России создан прототип технологии поиска по геномным хранилищам данных


В России создан прототип технологии поиска по геномным хранилищам данных
Врачам необходима платформа для поиска и сравнения генетической информации. И в России создан прототип такого инструмента. (Иллюстрация — Эльза Коркиайнен).

Российский R&D Центр Dell EMC создал прототип системы хранения и поиска по вариациям генотипа, важного элемента будущего «Интернета ДНК» — единого облачного пространства для хранения геномной информации по всему миру. Один из компонентов, лежащих в основе решения, iResearch — выложен в открытый доступ.

Прототип платформы создан для хранения и поиска среди различных типов данных — геномных вариантов, сделанных врачами описаний, электронных медицинских карт, медицинских справочников и классификаторов (онтологий), постоянно растущих баз ассоциаций между геномными параметрами, симптомами болезни, результатами лечения.

Полностью готовых программных средств для эффективной работы со столь различными типами данных одновременно, быстрого определения прямых или непрямых связей между ними, пока не существует. И текущий прототип — важный шаг на пути создания такого инструмента.

Элемент ядра технологии доступен по адресу: https://github.com/iresearch-toolkit/iresearch. (далее…)

Биоразнообразие почв не так велико, как считалось


Michael Strickland
Майкл Стрикленд и образец почвы.

При изучении биологического разнообразия учёные совершали ошибку, которая привела к завышенной оценке количества видов микроорганизмов в почвах. Об этом свидетельствуют данные, полученные специалистами Политехнического университета Виргинии и университета штата (Virginia Polytechnic Institute and State University, Virginia Tech).

Остатки ДНК мёртвых организмов, «реликтовая ДНК», на протяжении многих лет мешала учёным, внося ошибку в результаты вычислений микробного биоразнообразия в большую сторону на 55%. А ведь знание о разнообразии микроорганизмов в почвах имеет решающее значение для понимания глобальных экологических процессов, таких как атмосферная фиксация азота и изменения климата.

Научная группа, в которую вошёл Майкл Стрикленд (Michael Strickland), доцент кафедры биологии Политехнического университета Виргинии, провела высокоточное секвенирование для детального определения состава микроорганизмов в 31 образце почв из различных климатических зон и экосистем.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Microbiology. (далее…)

Натуральная оспа: не так стара, как её малюют


Именно в этом склепе была обнаружена мумия ребёнка.
Именно в этом склепе была обнаружена мумия ребёнка.

Считается, что египетский фараон Рамзес V умер от оспы предположительно в 1160 году до н. э., а семь веков спустя натуральная оспа бушевала в Древней Греции. Сейчас эти данные придётся пересмотреть — международная команда учёных выяснила, что возбудитель заболевания не мог существовать раньше XVI века уже н. э. Как мумифицированный ребёнок помог исследователям пролить свет на эволюцию натуральной оспы и при чём здесь корова по имени Цветик — в материале XX2 ВЕКа. (далее…)

Только половина объёма хромосомы — ДНК


Хромосома
Хромосома, как мы её себе представляем. Но всё несколько сложнее.

С помощью современных методов визуализации впервые удалось создать подробные 3D-модели всех 46 хромосом человека. Оказалось, что только половина материала хромосомы — ДНК. Это значительно меньше, чем предполагалось ранее. Но исследование показало, что до 47 процентов структуры хромосом — загадочная оболочка, которая окружает генетический материал.

О том, как функционирует оболочка хромосомы, ещё предстоит разобраться. Исследователи предполагают, что она может служить для предотвращения слияния хромосом во время процесса деления клетки.

Исследователи считают, что эта так называемая периферия хромосомы (англ. chromosome periphery) может служить для защиты от ошибок деления, которые могут быть причиной возникновения некоторых форм рака, а также врождённых заболеваний.

С момента их открытия в 1882 году, хромосомы были предметом интенсивного изучения. Несмотря на очевидный технический прогресс в области микроскопии, полная картина структуры и организации хромосом остаётся загадкой. (далее…)