. Создана технология, которая сопоставляет геномы различных животных

Трансгенные животные

Развитие современной науки и прикладных ее направлений осуществляется во всех отраслях человеческой деятельности. Новейшие технологии всё чаще находят применение даже в одной из наиболее консервативных отраслей сельского хозяйства – животноводстве. Внедрение научных технологических разработок дает ощутимые результаты на таких этапах как кормление животных, кормопроизводство, содержание поголовья, скоростное выращивание мясного молодняка и т. п. Кроме того, более весомое значение приобретает генная инженерия. Умение искусственно изменять набор генов животных открывает огромные перспективы перед учёными, животноводами и человечеством в целом.

Когда речь заходит о трансгенных животных, воображение большинства из нас создает некий фантастический образ свирепого существа-конструктора, в котором соединены воедино части тел разных животных. А учёных, занятых трансгенной работой, многие представляют как злых гениев, ведущих цивилизацию к неминуемой гибели. Но на практике всё совсем иначе. И хотя некоторые трансгенные животные, созданные ради эксперимента (например, светящиеся в темноте мыши) внешне отличаются от обычных, в большинстве своём они сохраняют прежний облик.

Главными критериями в создании трансгенных особей являются их качественные и количественные показатели продуктивности, а не внешние признаки. Генномодифицированные животные создаются преимущественно не для развлечения, а для рационального решения глобальных проблем, связанных с дальнейшим существованием человечества.

Основные цели вмешательства в генетическую суть живых организмов состоят в изменение свойств животных в нужном для человека направлении, приобретении ими новых возможностей, а также в устранении некоторых негативных качеств. С помощью генной инженерии учёные создают животных с особыми, необычными параметрами продукции, животных, устойчивых к различным болезням, животных с повышенной продуктивностью и т. д. Благодаря такой работе можно уверенно утверждать, что на сегодняшний день в животноводстве уже достигнуты большие успехи.

Так, например, были созданы и уже успешно используются овцы с вполне обычной внешностью, которые вырабатывают молоко, содержащее фермент химозин. В молокоперерабатывающей отрасли он очень важен для производства твёрдых сыров. Раньше его получали только из сычуга (части многокамерного желудка) новорождённых жвачных животных: телят, ягнят, козлят. Для этого молодняк забивали в первые дни их жизни. Теперь же одна трансгенная овца за лактационный период (несколько месяцев) вырабатывает такое количество химозина, которого достаточно для производства тридцати тонн твёрдого сыра! Поголовье генномодифицированных, «химозиновых» овец насчитывает сегодня целое стадо! И можно только представить, сколько новорождённого молодняка жвачных животных было сохранено с помощью этого достижения генной инженерии.

Если говорить о теме сыра и трансгенных животных, то в Англии существует большое стадо генномодифицированных коров, продуцирующих молоко с идеальным составом для производства сыра «Чеддер», который так высоко ценится в мире. Ещё созданы коровы, в молоке которых значительно снижено содержание веществ, способных вызвать аллергические реакции у потребителей. При этом количество кальция и некоторых витаминов в нём – повышенное.

Уже получены трансгенные рыбы нескольких видов, в генетический код которых добавлен ген, кодирующий повышенный синтез соматотрофного гормона (гормона роста), благодаря чему рыба растёт быстрее и вырастает крупнее своих обычных размеров. Примером может служить атлантический лосось фирмы «AquaBounty», который развивается в два раза быстрее обычного. Для достижения такого эффекта обычному лососю был внедрён участок гена угреобразной рыбы американская бельдюга, который увеличивает продуцирование соматотрофного гормона в организме лосося, причём независимо от температуры воды. Мясо нового лосося ничем не отличается от остальных представителей этого вида, но при этом время выращивания товарной рыбы сокращается вдвое!

В другом примере переноса генов результаты ещё более впечатляют. В результате введения в ядра оплодотворённых икринок рыбы нерка генетической информации, кодирующей повышенную выработку гормона роста, годовалые трансгенные нерки, которые вывелись из этих икринок, весили в среднем в 10 раз больше, чем их нетрансгенные ровесники!

С помощью генной инженерии созданы также свиньи, у которых добавлен геном, кодирующий выработку пищеварительного фермента фитазы. Эти животные лучше переваривают и усваивают корм, благодаря чему повышается его конверсия и ускоряется рост свиней. В результате, при тех же затратах корма существенно повышается продуктивность животных, и мяса производится значительно больше.

Создание сельскохозяйственных животных, устойчивых к основным заболеваниям, которые наносят ощутимый материальный ущерб хозяйству и даже могут передаваться человеку, имеет большие экономические перспективы, т. к. это поможет избежать расходов на профилактику, лечение, устранение последствий заболеваний (дезинфекция, утилизация павших животных, карантинные ограничения и пр.), а также недополучения продукции.

Например, ведутся исследования по решению проблемы лейкоза крупного рогатого скота, который вызывают РНК-содержащие вирусы. Введение в ядро генов, кодирующих антисмысловую РНК, теоретически должно сделать КРС устойчивым к лейкозу. Эксперименты на кроликах уже дали положительный результат. Одно из подобных достижений – свиньи, поросята которых резистентны к диарее, что очень упрощает их выращивание.

Уже сейчас существуют коровы с генами зебу, которые отличаются невосприимчивостью ко многим кровепаразитарным заболеваниям. Введенные в геном крупного рогатого скота гены зебу кодируют сразу несколько признаков, благодаря чему полученные трансгенные животные вместе с устойчивостью к болезням приобрели повышенную жаровыносливость и неприхотливость к кормовой базе.

Но генные модификации можно применять не только для решения продовольственных и экономических задач. Используя генную инженерию, можно удовлетворять многие человеческие потребности в педиатрии и медицине в целом. Одна из групп генномодифицированных коров способна давать молоко, содержащее человеческий белок лактоферрин (в молоке обычных коров этого вещества нет). Лактоферрин является важной составляющей гуморального иммунитета, он обладает противовирусным, антибактериальным, противогрибковым, антипаразитарным действием, а также каталитической активностью и используется при искусственном выкармливании новорождённых детей.

Также ведётся работа по созданию свиней, способных продуцировать интерферон человека, в котором очень нуждается фармацевтическая отрасль. От модифицированных животных (коров, свиней, коз, кроликов, овец) уже удалось получить восемнадцать лекарственных белков. В качестве живых биологических фабрик они существенно рентабельнее, чем аналогичное по производительности промышленное производство нужных веществ.

В Англии учёные-генетики смогли создать трансгенных кур, которые несут яйца, содержащие лечебный белок с miR24-молекулой и человеческий интерферон b-1a. После специальной обработки эти вещества используются как сырьё в производстве препаратов, предназначенных для лечения артритов, множественного рассеянного склероза и злокачественных опухолей у человека.

Но как же создают трансгенных животных? Процесс этот очень длительный и непростой. Существует несколько основных способов создания генных модификаций у высших животных:

пронуклеарная микроинъекция;

использование вирусных конструкций;

использование эмбриональных стволовых клеток.

Из них наиболее удобный и часто используемый – это метод пронуклеарной микроинъекции. Его преимущества состоят в том, что он универсален: с его помощью можно вмешиваться в геном любых животных. Этот метод позволяет получить быстрый результат: требуемые показатели проявляются уже в первом поколении. Он не имеет ограничений по размеру внедряемого участка ДНК. Если при использовании вирусных конструкций можно вставить только 8 – 10 тысяч пар нуклеотидов, то с помощью пронуклеарной микроинъекции можно ввести во много раз больше – 100 тысяч и даже несколько миллионов пар нуклеотидов! Т. е. за одно вмешательство можно ввести намного больше целевой генетической информации.

Суть этого способа следующая: у отобранных самок животных искусственно стимулируют овуляцию и оплодотворяют вышедшие яйцеклетки. Затем, либо в ядро мужского пронуклеуса, либо в ядро создавшейся клетки на стадии зиготы внедряют с помощью специального оборудования (микроманипулятора) нужный участок ДНК (или генную конструкцию). После внедрения зиготу неделю (за это время целевой ген встраивается в геном клетки-рецепиента и изменённая клетка начинает своё развитие в многоклеточный модифицированный организм) культивируют в питательной среде с высоким содержанием углекислого газа (5%, как в живых тканях организма млекопитающих), затем на стадии морулы или ранней бластоцисты пересаживают в матку суррогатной матери.

Читайте также:  Xiaomi представили новую модель смартфона, стоимостью 180 000 рублей

Крупным животным – коровам, кобылам, верблюдицам – пересаживают по две зиготы, козам и овцам по 3 – 4, свиньям и крольчихам по 20 – 30. После рождения приплод проверяют на присутствие нужной генетической информации и, в случае положительного результата, разводят «в себе» как основу будущей трансгенной популяции, используя отбор и подбор, как и в обычной племенной работе. Молодняк, рождённый от трансгенных животных, во всех дальнейших поколениях наследует его модифицированный набор генетической информации и связанные с этим свойства.

Достаточно хорошо отработаны технологии генных модификаций для таких видов рыб как форель, карп, лососевые. Они состоят в том, что нужные участки ДНК вводят в оплодотворенные икринки с помощью микроинъекции. Развитие модифицированной икры протекает в воде, в ванных с регулируемыми параметрами микроклимата. После инъекций чужеродных генов выживает примерно от 35 до 80% эмбрионов. Из них успешно принимают новые гены в свой генетический набор от 10 до 70%. То есть, эффективность перенесения нужной наследственной информации у промысловых рыб относительно большая. Ведётся работа по внедрению генов, которые увеличат устойчивость рыбы к болезням и неблагоприятным воздействиям окружающей среды.

Далеко не все попытки генных манипуляций заканчиваются успешно. На каждом этапе количество эмбрионов постоянно уменьшается на 10 – 20% по разным причинам. Какие-то гибнут, других отбраковывают сами учёные. Из тысячи яйцеклеток может получиться лишь несколько удачных трансгенных животных. Технология микроинъекции даёт хорошие по качеству результаты, но она слишком дорогая. Создание одной минимальной популяции из нескольких трансгенных животных стоит от 60 до 300 тысяч долларов США. Кроме того, для осуществления необходимых действий нужен микроманипулятор и другое дорогостоящее оборудование. Намного дешевле создавать трансгенных животных с помощью вирусов.

Для осуществления этого способа учёные сначала создают псевдовирус из обычного вируса. Суть преобразования состоит в том, что из вируса удаляют большинство его генов, оставляя только самые необходимые для его выживания, и прикрепляют нужный для создания трансгенного животного участок ДНК. После этого измененным, относительно безвредным вирусом обрабатывают зиготу. Вирус проникает в зиготу, самостоятельно встраивается в геном зиготы и одновременно встраивает нужный ген. Затем зиготу культивируют некоторое время в инкубаторе и трансплантируют в матку суррогатной матери, а по истечении срока беременности получают трансгенный молодняк. Это потомство тестируют на присутствие того гена, который планировалось ввести в его геном, отбирают нужных особей и размножают их с применением жёсткой выбраковки животных, не соответствующих заданным параметрам, искусственного отбора и подбора пар, как и в предыдущем случае.

Эффективность этого метода намного выше, чем микроинъекции – она составляет до 70%! Но есть и недостатки: не только чужой ген действует на геном эмбриона, но и сам геном влияет на чужеродный ген, изменяя его работу. Если вирус встроился в участок ДНК эмбриона, который активно не работает, то и этот целевой ген тоже работать не будет, несмотря не своё присутствие в геноме трансгенного животного. Впервые вирусы для переноса гена использовал Рудольф Яниш в 1970 году.

Метод создания трансгенных организмов с применением эмбриональных стволовых клеток практикуют, в основном, в научных исследованиях, а не для модификации продуктивных сельскохозяйственных животных. Если коротко описать процесс, то упрощённо он выглядит так: сначала получают из клеточной массы бластоцисты мыши эмбриональные стволовые клетки. Затем их генетически модифицируют, внося нужный ген, после чего культивируют в питательной среде с 5%-ным содержанием углекислого газа и вводят в предварительно полученные зиготы на стадии бластоцисты. «Откорректированные» зиготы помещают в матки суррогатных матерей. Полученное потомство учёные проверяют на присутствие целевого гена, и отобранных трансгенных животных спаривают между собой, создавая таким образом целую трансгенную популяцию для научных исследований.

Если в ходе ознакомления с данным материалом у вас возникли вопросы, их можно задать на нашем форуме.

Чугуевец Виталий

Синтетическая геномика: в полушаге от «элемента жизни»

Ольга Белоконева,
кандидат химических наук
«Наука и жизнь» №11, 2010

Американские исследователи впервые сконструировали «в пробирке» полный геном бактерии и внедрили его в оболочку бактерии другого вида, получив при этом полноценную живую клетку, способную к размножению. Теперь на очереди — создание жизнеспособного организма с минимальным набором генов.

То, что я не могу создать,
Я не в силах понять.
Ричард Фейнман,
лауреат Нобелевской премии по физике

Обычно химики, изучающие природные соединения, в своей деятельности руководствуются следующей логикой: сначала находят новое вещество в природе, затем определяют его функции и структуру и, в конце концов, пытаются синтезировать это соединение в лаборатории, чтобы сравнить свойства природного соединения и его синтетического аналога. Только так можно доказать, что вещество данной химической структуры обладает определёнными свойствами. Но в генетических манипуляциях такой подход долгое время не работал — структура ДНК была уже известна, но обратную задачу не удавалось решить никому.

Бизнес, творящий науку

Ветеран вьетнамской кампании американец Крейг Вентер занимался биохимией, получил учёную степень, но надолго в лабораторных стенах не задержался. Молодого исследователя привлекал бизнес. В 1998 году он принял участие в создании биотехнологической компании Celera Genomics. На момент создания компании уже вовсю шла работа по расшифровке генома живых существ, в том числе и человека. Но прогресс был невелик из-за несовершенства технологии секвенирования (определения нуклеотидной последовательности) ДНК. В составе команды исследователей Вентер принял участие в разработке новейшего метода секвенирования — метода «дробовика» (shotgun). С помощью этого метода уже через два года геном человека был расшифрован полностью. Вентер хотел продавать результаты исследования компании, но научное сообщество выразило недовольство, и ему пришлось уступить. Он выложил все результаты расшифровки генома в интернете и ушёл из Celera Genomics, создав новый институт имени самого себя.

Одним из пионерских начинаний института Крейга Вентера в 2000-е годы стали так называемые метагеномные проекты. Экспедиции, организованные институтом, проводили популяционный анализ генома различных организмов, живущих в Саргассовом и других морях. Используя геномные технологии, сотрудникам удалось описать генетическое разнообразие подводного царства, открыв при этом тысячи новых генов и новых видов живых существ.

Теперь, когда химическая структура многих сложных геномов была известна, по логике, надо было заняться синтезом искусственного генома, что и сделал Вентер. Другой идеей Вентера стало создание жизнеспособного организма с минимальным набором генов. Такую генетическую единицу вполне можно было бы назвать «элементом жизни» — «минимальной» клеткой. По аналогии в химии такой же простейшей единицей является атом водорода.

«Минимальной» клетки пока не существует, а организм с синтетическим геномом уже живёт и размножается в лаборатории Института Крейга Вентера. Это обыкновенная бактерия, которая отличается от прочих только тем, что её ДНК синтезирована «в пробирке».

Читайте также:  Новый автомобиль компании Nissan – Leaf

От начала работ до исторической публикации в мае 2010 года в журнале «Science» под названием «Создание бактериальной клетки, которая контролируется химически синтезированным геномом» прошло долгих 15 лет, и обошёлся проект в 40 миллионов долларов. Этому крупному научному достижению предшествовал другой успех — в 2003 году команде Вентера удалось создать вирус с искусственным геномом.

Международной командой успешных исследователей двух отделений института — в Роквилле (штат Мериленд) и в Ла Йолла (штат Калифорния) — помимо Вентера руководят два других выдающихся учёных. Один из них — нобелевский лауреат 1978 года Гамильтон Смит. Нобелевскую премию он получил за открытие, которое положило начало эпохе химических манипуляций с геномом: он выделил рестриктазы — ферменты, разрезающие молекулу ДНК на отдельные фрагменты. Другой руководитель работ — выдающийся микробиолог, представитель известной научной династии Клайд Хатчисон III.

Синтетическая ДНК, состоящая из 1,08 миллиона нуклеотидов, стала самой длинной молекулой, синтезированной когда-либо в лабораторных условиях. Первая в истории синтетическая клетка содержит полностью искусственную хромосому, синтезированную из химических компонентов по компьютерной программе. Это уже не технологии генетической инженерии, когда учёным удавалось изменить или дополнить геном живых существ несколькими генами или набором генов, это — полная пересадка всего генома.

Трансплантация геномов

Эксперимент по созданию искусственной жизни заключался в следующем: учёные синтезировали геном одной бактерии и внедрили его в клетку бактерии другого вида. Полученный организм с оболочкой бактерии-реципиента Mycoplasma capricolum оказался идентичным бактерии-донору — Mycoplasma mycoides. Так впервые достоверно было показано, что ДНК действительно содержит полную информацию о работе всей живой клетки.

Полученные гибриды выглядели, росли и размножались так же, как Mycoplasma mycoides. Ещё один немаловажный признак того, что это была именно Mycoplasma mycoides, — сконструированная бактерия синтезировала белки, свойственные именно этому виду. Правда, от природной синтетическая бактерия всё-таки отличается. Жить и размножаться она может пока только в лаборатории, в специальной питательной среде, в природных условиях бактерия нежизнеспособна.

Микоплазмы — довольно обширная (около 180 видов) группа паразитических бактерий, вызывающих всевозможные болезни у растений, животных и человека. Они обладают рядом свойств, которые делают их удобным объектом для подобных исследований. В отличие от подавляющего большинства других бактерий с маленькими геномами, микоплазмы могут жить вне клеток хозяина, поэтому их можно выращивать в лаборатории. Правда, микоплазмы постоянно нуждаются в интенсивном питании, поскольку у них отсутствуют гены, необходимые для синтеза многих жизненно важных веществ. Наконец, клетки микоплазм не имеют ядра, их генетический материал распределён в цитоплазме. Они окружены лишь тонкой и эластичной плазматической мембраной, через которую довольно легко внедрить компоненты чужеродного генома.

Бактерия-паразит Mycoplasma mycoides была выбрана в качестве донора прежде всего из-за того, что у неё очень маленький геном — порядка миллиона нуклеотидов (для сравнения, в геноме человека их 3 миллиарда). Но и такой «короткий» геном получить непросто, поэтому ДНК синтезировали по частям, которые потом соединили вместе. Молекулярный конструктор собирали в клетках кишечной палочки — E.coli, а затем в клетках дрожжей. И только после этого синтетическую ДНК ввели в клетку Mycoplasma capricolum.

Часто спрашивают, почему нельзя было поместить искусственный геном внутрь собственной клетки? Потому что внутри этой клетки оставались характерные для неё белки, а значит, результаты эксперимента можно было бы объяснить их наличием. То есть появилась бы неопределённость в интерпретации результата.

Зачем нужны синтетические бактерии?

Реакция на исследования в научном сообществе неоднозначна. Многие считают, что о практическом применении технологии говорить преждевременно: одно дело — программировать безъядерные бактерии-прокариоты, а совсем другое — создавать искусственные хромосомы ядерных клеток эукариотов, то есть клеток всех растений, животных и человека. При адаптации технологии к ядерным клеткам возникает слишком много вопросов: как перенести ДНК в ядро, как создать и трансплантировать неядерную генетическую информацию и т. д.

Тем не менее Вентер считает, что выполненные исследования важны для фундаментальной науки, поскольку открывают новые перспективы в изучении происхождения жизни и поиске ответа на вопрос, какие гены отвечают за жизнь и размножение живого существа.

Работа Вентера сулит перспективы создания организмов с полностью заданными свойствами и функциями. Правда, это дело довольно отдалённого будущего. Пока учёным удалось «лишь» реализовать генетическую программу, уже существующую в природе. Но всё же перспективы синтетической геномики огромны. Ведь так заманчиво — меняя генетическую программу по своему усмотрению, создавать синтетические бактерии-фабрики, способные производить лекарства, питательные белковые вещества, биотопливо, очищать воду от загрязняющих веществ и многое-многое другое.

После успешного создания первого искусственного организма команда Вентера, да и не только она, сконцентрировала усилия на осуществлении другого проекта, логически вытекающего из этого достижения. Речь идёт о создании клетки, содержащей только гены, необходимые для поддержания жизни в её простейшей форме, то есть «минимальный» геном.

Элемент жизни

Определение «минимального» генома, обеспечивающего все необходимые функции, которые позволяют одноклеточному организму существовать в определённой среде, — не праздный вопрос. Решение этой проблемы необходимо для понимания происхождения жизни на Земле, что включает в себя изучение путей генетической эволюции и механизма происхождения геномов как таковых. Кроме того, «минимальная» клетка станет базисом для изучения всех генов, необходимых для жизнедеятельности.

Работы в этом направлении ведутся в основном с бактериями рода Mycoplasma. Геномы микоплазм, как уже говорилось, очень малы (от 580 до 1400 тысяч пар оснований) и хорошо изучены. Самый-самый короткий геном у Mycoplasma genitalium. Его длина — около 580 тысяч пар оснований, которые составляют 485 генов.

Предлагаемый гипотетический минимальный набор генов (по последним расчётам группы Вентера — от 310 до 388 генов) должен включать следующие жизненно важные генетические системы микроорганизмов, среди которых: гены трансляции, репликации, репарации, транскрипции; гены, контролирующие анаэробный метаболизм; гены биосинтеза липидов; гены системы транспорта белков; набор генов, обеспечивающих транспорт метаболитов; полный набор генов утилизации нуклеотидов и гены их биосинтеза. Гены биосинтеза аминокислот микроорганизмам-паразитам не нужны.

Изучая геномы микоплазм, Крейг Вентер и его коллеги очень близко подошли к пониманию того, что должен представлять собой «минимальный» геном будущих искусственных микробов. Как заявлено в уже поданном ими патенте, «минимальный» геном — основной строительный блок или, точнее, основное «шасси» для создания искусственных организмов — состоит менее чем из 400 генов. Внедряя «минимальный» геном в клетку и добавляя к ней другие гены, исследователи намереваются создавать простейшие организмы с новыми, заданными наперёд свойствами.

Фотографии с сайта Института Крейга Вентера (J. Craig Venter Institute)

«Минимальная» клетка и смена парадигмы в биологии

Вадим Говорун,
доктор биологических наук

Об авторе

Вадим Маркович Говорун, доктор биологических наук, профессор, президент компании «Литех», заместитель директора по науке и заведующий отделом молекулярной биологии и генетики НИИ физико-химической медицины ФМБА России (Москва). Окончил медико-биологический факультет РГМУ.

Одно из направлений научной деятельности отдела, руководимого Вадимом Говоруном, — разработка платформы для получения полного «белкового портрета» (протеомы) микроорганизмов с самым маленьким геномом (микоплазмы, хламидии и хеликобактер), а также определение минимального набора генов, достаточных для жизнедеятельности этих бактерий.

Читайте также:  Американские дизайнеры создали необычный стол для автомобилистов

В июне 2010 года в Санкт-Петербурге состоялась 5-я международная конференция «Геномика, протеомика, биоинформатика и нанобиотехнология для медицины». На конференции с основными пленарными докладами выступили известный российский учёный Вадим Говорун и один из руководителей группы синтетической биологии Института Крейга Вентера Клайд Хатчисон III. Хатчисон считает, что все биохимические и молекулярные процессы в живой клетке можно описать с точки зрения законов физики и химии. Также учёный уверен в возможности создания универсального «минимального элемента жизни», подобного атому водорода. Точка зрения Говоруна отличается от мнения Хатчисона. В личной беседе с корреспондентом «Науки и жизни», рассуждая о возможности создания «минимальной» клетки, он оперирует понятиями почти философскими, мировоззренческими.

Что такое «минимальный» геном — вопрос довольно сложный, ведь под его расшифровкой каждый понимает своё. До 2002 года под секвенированием генома понималась некая стройная система усилий и методов, которые позволяли если не до конца, то в 80–90% (в случае с геномом человека) получить слитные протяжённые участки ДНК. Но нуклеотидная последовательность — это ведь не алфавит, это книга. И если вы плохо читаете, то, даже дочитав до конца, можете не понять смысл книги.

В геномике происходит то же самое, но только сложнее. Все, кто умеет читать, воспринимают осмысленные слова. Изначально в геноме есть небольшие фрагменты, есть «общие слова», есть даже «обороты речи», но это не значит, что они все осмысленные. На самом деле геном — это многомерная структура.

Под «минимальной» клеткой мы понимаем следующее. Берём какие-то большие фрагменты генетического материала, иногда даже из разных источников, близких или не очень близких, и смотрим, как эта конструкция себя ведёт.

К жизни приводит не эволюция, а микроэволюция. Когда-нибудь появятся внутриклеточные нанороботы, но они не будут работать с большой точностью. Сначала они создадут какой-то прототип, информационную форму, и этому прототипу будет дано приблизиться к нужным характеристикам путём собственной микроэволюции.

Самосборка — это свойство атомов и молекул. Они способны к самоассамблированию, самораспознаванию. Поэтому, когда мы подходим к моделированию жизни, то приходим к такому интересному вопросу: возникнет жизнь сразу или вследствие микроэволюции? Ответ неоднозначен.

Минимальный концепт — это, по сути, попытка выйти на новый уровень изучения жизни. Что касается наших знаний о живой материи, мы пока имеем чёрный ящик. Поведение живой системы не аддитивно — оно не есть результат простого сложения действия её частей.

Гонка в этой области только началась. Когда учёные начнут манипулировать фрагментами жизни безопасно для себя и окружающих, будет прорыв. Последние 25 лет в биологии — стагнация, научная мысль идёт путём накопления, выявления и анализа данных. Смены парадигмы не происходит. Сейчас впервые в истории человечества появляется возможность воплощать свои представления о живой клетке. Компьютерное моделирование — вот что появляется в конструировании жизни.

Человечество столетиями шло к доказательству того, что жизнь моновариантна, то есть только одна комбинация генов и белков вдыхает в клетку жизнь. По моему представлению, жизнь инвариантна. Самое тяжёлое — понять, что жизнь возникает по-разному, вне определённых химических реакций.

На самом деле современная биология как наука, куда пришло очень много разных методов, является мультидисциплинарной, и, следовательно, биологическое мышление представляет собой такой набор «шумовых эффектов», что очень сложно выбрать нужное направление. Это только кажется, что с помощью повторения экспериментов, статистики можно что-то просчитать в науке о жизни. Минимальный концепт — это действительно смена парадигмы, мышления людей, которые занимаются биологией, но в каком-то смысле, как ни парадоксально, это — возвращение к старым биологическим традициям.

Живое — не синтетический комплекс, состоящий из белковых молекул. А что же это на самом деле, учёные и хотят выяснить.

Например, вирус не является живым. Он маленький и способен к самосборке. Но вы никогда не сможете слить в одной пробирке рибосомальные белки, ДНК, ферменты, липиды и т. д. и собрать из них бактерию, пусть даже очень маленькую. Поэтому живую клетку надо собирать блоками. Исследование блоков — не самоцель, целью является создание блоков по произвольному желанию. И, постепенно понимая, как эти блоки будут действовать, находить методы их сборки. Вот тогда это будет действительно искусственная жизнь.

Записала Ольга Белоконева

Новосибирские ученые развенчали все мифы о вакцинах от коронавируса

Новосибирские ученые ответили на самые популярные вопросы о вакцине от коронавируса. Они развенчали мифы, которые тиражируют ковидотрицатели и антипрививочники.

«Наука в Сибири» задала новосибирским ученым самые популярные вопросы о вакцинации. На них ответили завлабораторией биотехнологии факультета естественных наук Новосибирского госуниверситета Сергей Нетёсов, научный сотрудник лаборатории биотехнологии ФЕН НГУ и научный сотрудник университета Миннесоты в США Маргарита Романенко, старший научный сотрудник Института молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения РАН Сергей Кулемзин и научный сотрудник Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН Сергей Седых.

Тайга.инфо перепечатывает материал коллег.

Почему мы так легко доверяем вакцине «Спутник V», которая разработана очень быстро и ещё не прошла полного цикла клинических испытаний?

Сергей Седых: Пандемия коронавирусной инфекции показала, что даже в XXI веке нет других способов контролировать вирусную инфекцию кроме карантина, вакцины и лекарств. Про карантин и масочный режим, в принципе, всё понятно. Разработка лекарственного препарата обычно занимает 5—10 лет. Начинается все с подбора органического вещества с предположительно терапевтическими свойствами. Далее идет стадия доклинических исследований, в которой анализируют токсичность, безопасность, терапевтический эффект сначала на культурах клеток, потом — на модельных животных. Затем три фазы клинических исследований. Все это очень долго и дорого, но это цена за безопасность и эффективность.

Разработать новый противовирусный препарат в течение одного года просто невозможно и не факт, что он будет эффективен против мутирующих штаммов вируса. Внести какое-то изменение в молекулу — значить начать новый цикл исследований. Поэтому закономерно, что разработчики новых вакцин в 2020 году оказались более востребованными.

С вакцинами от коронавирусной инфекции мы увидели, что платформенные решения (при которых вакцины против разных заболеваний создаются по единому принципу — Прим. ред.) — мРНК вакцины, аденовирусные, где используются технологии рекомбинантных ДНК, — самые перспективные. Они позволяют сделать новый продукт быстро и эффективно.

Более того, именно платформенность и возможность в течение нескольких дней немного изменить ген, кодирующий белок, и через пару месяцев получить новую версию вакцины с новым антигеном позволяют таким решениям эффективно бороться с новыми штаммами. Вакцина от гриппа каждый год содержит антигены новых штаммов вируса. Возможно, то же придётся делать и для вакцин против новой коронавирусной инфекции.

Коронавирусы были известны вирусологам очень давно. Относительно недавно два вируса SARS и MERS вызывали эпидемии, конечно, не такие масштабные, как SARS-CoV-2. Ученые были хорошо подготовлены, чтобы быстро сделать вакцины «нового поколения». Хотя нельзя сказать, что мРНК вакцины или аденовирусные вакцины — это последнее слово в вакцинологии, работы с этими платформами ведутся уже десятилетия.

Читайте также:  В России будут функционировать «умные» остановки

Вакцина Гам-КОВИД-Вак («Спутник V») разработана очень быстро именно благодаря ее платформенности. В Национальном исследовательском центре эпидемиологии и микробиологии имени уже были сделаны прототипы вакцин на основе аденовирусов 5 и 26 типа, в них просто заменили один ген на ген S-белка SARS-CoV-2 и получили работающий продукт. В условиях «военного времени» не было возможности пройти полный цикл клинических исследований. Тем не менее, результаты были опубликованы в престижном журнале Lancet. Повторю, что работоспособность и безопасность этой аденовирусной конструкции давно доказана.

Отложенные побочные эффекты «Спутника V» не изучены, так как ещё не прошло достаточно времени. Какие побочные эффекты бывают у векторных вакцин?

Сергей Седых: До середины 2020 года ни одна из аденовирусных вакцин не была разрешена для использования, хотя потенциал применения аденовирусов для генной терапии был показан еще в 1990-е годы. В основном в качестве векторов берут аденовирусы человека 5 и 26 серотипа («Спутник V» и «Johnson & Johnson»), в вакцине «AstraZeneca» использован аденовирус шимпанзе.

Аденовирусы человека могут вызывать ОРВИ, гастроэнтериты, конъюнктивит и другие инфекции. Однако вирус, используемый в вакцине, не способен к репликации в клетках человека. Он не содержит фрагментов генома, необходимых для размножения (эти гены есть в культуре клеток, в которых его нарабатывают). Зато после вакцинации в организме человека работает ген S-белка, встроенный в аденовирус. В результате синтезируется белок, необходимый для выработки нейтрализующих антител и защиты от коронавируса.

Природные аденовирусы размножаются в верхних дыхательных путях и кишечнике. Вакцинация проводится путем инъекции в мышцу, в которой аденовирус размножаться в принципе не способен. Таким образом, вирус, используемый в вакцине, не может вызывать ОРВИ и кишечные расстройства.

Но даже введение в мышцу вызывает у некоторых людей достаточно выраженную реакцию (сильную головную боль, температуру, слабость в течение нескольких дней). Пока трудно сказать, сказывается ли она положительно на иммунном ответе и выработке антител. Мы видели хорошие титры антител и у тех доноров крови, которые тяжело перенесли вакцинацию, и у тех, кто «почти ничего не заметил».

Надо сказать, что мРНК-вакцины (к которым относятся «Pfizer» и «Moderna») представляют собой матрицу для синтеза белка в липидной оболочке, то есть похожи на вирус только отдаленно. Хотя мРНК-вакцины не содержат на своей поверхности вирусных белков, они тоже часто вызывают у вакцинированных повышение температуры и плохое самочувствие. Есть мнение, что наработка антител в организме в принципе должна сопровождаться такой реакцией.

Сказать, что никаких отдаленных побочных эффектов у векторных вакцин нет и точно быть не может, на сегодняшний день нельзя. Однако такие способы иммунизации давно известны ученым и были достаточно подробно изучены, правда, в основном на лабораторных животных.

Получается, что мы все участвуем в большом эксперименте, но цена, которую мы за это платим, несопоставима с пользой. Известно, что среди тысяч пациентов ковидных отделений и палат интенсивной терапии единицы получили вакцину от коронавирусной инфекции. Вакцинация аденовирусными и мРНК-вакцинами уже спасла миллионы жизней и спасет еще больше, когда человечеству удастся справиться с пандемией. А это, как мы видим, невозможно без прививок.

Сергей Нетёсов: Все люди за свою жизнь неоднократно сталкиваются с десятками вирусов, включая коронавирусы четырех видов и аденовирусы самых разных серотипов, но мало кто задумывается о последствиях.

В вакцине Спутник V присутствуют дефектные рекомбинантные аденовирусы 26-го и 5-го серотипов, которые не могут размножаться в человеческих клетках. Таким образом, опасаться долговременных последствий не стоит, хотя для страховки эта вероятность на всякий случай изучается в рамках третьей фазы испытаний на добровольцах. Уточню, что она изучается, но не предполагается. Более чем у 70% людей старше 40 лет выявляются антитела к аденовирусу 5-го серотипа и к целому ряду других аденовирусов, которые они уже перенесли за свою жизнь.

Может ли вакцина (в частности, векторная) повлиять на геном и серьёзно изменить ДНК вакцинированного?

Маргарита Романенко:
Краткий ответ: нет, не может. Никакая из тех, которые у нас сейчас есть. Мы не будем останавливаться на РНК-вакцинах «Pfizer» и «Moderna», потому что они в России не представлены, и сосредоточимся на аденовирусных, к которым относится и «Спутник V».

Надо сказать, что внести в клетку чужеродную ДНК не так-то просто. В клетке всё чётко упорядочено, и против чужой нуклеиновой кислоты предусмотрены специальные охранные меры. Поэтому некоторые семейства вирусов в ходе эволюции разработали специальные механизмы и белки, позволяющие разрезать человеческую хромосому, встроить туда свою ДНК и сшить. Самый яркий пример подобного вируса, это, конечно же, ВИЧ.

Аденовирусы по своей природе не могут встраиваться в ДНК человека, поскольку у них нет таких ферментов. В том числе поэтому они и были взяты в качестве основы для векторных вакцин. Прививка на основе аденовируса не может ни серьезно, ни слегка повлиять на ДНК, это абсолютно исключено. Работы с аденовирусами ведутся уже более 30 лет, их всесторонне изучили и применяют на людях уже более 20 лет. Учёные никогда не наблюдали их встройки в геном ни напрямую, ни по косвенным признакам.

Может ли вакцина повлиять на геном будущих детей (при условии, что они были зачаты через несколько месяцев или лет после неё)?

Маргарита Романенко:
Чтобы повлиять на будущих детей, нужно чтобы какая-то чужая ДНК выстроилась в яйцеклетки или сперматозоиды.

Этого с вакцинами не происходит. Во-первых, потому что ДНК аденовируса не может встраиваться в наш геном ни в каких клетках. Во-вторых, аденовирусы попросту не доходят ни до семенников, ни до яичников, поскольку их нахождение ограничено только местом введения вакцины. Это мышцы и соседний лимфатический узел, в котором будет производиться вся последующая иммунологическая работа. Именно там сидят многие наши иммунные клетки. Поэтому при вакцинации вирус или его части доставляются туда, чтобы лимфоциты узнали патоген и выработали против него защиту.

Теоретически, при внутримышечной инъекции небольшая часть вируса может попадать в кровь. Но у человека, как и у всех млекопитающих, эволюция давно разработала специальную систему для избавления от всего лишнего в кровотоке. Эта система называется ретикулоэндотелиальной. В неё входят макрофаги, расположенные в разных органах, — они выхватывают из крови различные патогены и быстро их «переваривают», блокируя дальнейшее распространение. Особенно много таких клеток в печени, есть они и в селезенке, легких, других органах.

Даже введенный внутривенно, аденовирус не оказывает на организм никакого негативного воздействия. Так, существует специализированное лечение онкологии, основанное на внутривенном введении вируса. По всему миру тысячи человек получили инъекции больших доз аденовируса, но никаких опасных последствий учёные не обнаружили. Здесь захват клетками-чистильщиками только мешал терапевтическому эффекту.

Не важно — до или после зачатия сделана вакцина, это никак не повлияет на будущих детей. Если вы поставили прививку и обнаружили, что беременны, не стоит переживать и делать аборт. Наоборот, нужно радоваться, что теперь коронавирус если и угрожает вам, то только в легкой форме.

Читайте также:  Выявлены серьезные недостатки «умных» колонок

Может ли вакцина вызвать бесплодие?

Маргарита Романенко: Чтобы что-то приводило к бесплодию, оно должно поражать семенники или яичники. Например, есть респираторный вирус, вызывающий паротит (свинку). Он действительно влияет на эпителий семенников, что приводит к мужскому бесплодию.

Недавно я видела исследования, в которых показано, что, похоже, в семенниках может размножаться и коронавирус. Поэтому если вы боитесь бесплодия, то скорее стоит опасаться коронавируса, чем вакцины.

Вакцина не размножается в половых органах, не умеет встраиваться в геном, не влияет ни на какие системы организма таким образом, чтобы это вызывало бесплодие. Не затрагивает она и гормональную систему. Ведь чтобы воздействовать на последнюю, нужно, чтобы вирус поразил какие-то клетки, отключение которых потом повлечёт за собой гормональную перестройку у женщины или физическое повреждение половых клеток.

Даже дикие не модифицированные аденовирусы никогда не приводят к бесплодию. А вакцинный штамм сделан таким образом, что он вообще не способен размножаться в клетках человека. Аденовирус не поражает никакие из клеток, которые хоть как-то могли бы повлиять на зачатие, ни в женском, ни в мужском организме.

Может ли на компоненты вакцины внезапно развиться сильная аллергия?

Сергей Седых: Аллергия, как правило, развивается при повторной встрече с аллергеном. Известно, что лицам с выраженной аллергией на куриный белок, противопоказаны определенные вакцины от гриппа, клещевого энцефалита и некоторых других болезней. Если мы говорим о вакцинах против коронавирусной инфекции, такая реакция маловероятна.

Если у пациента после вакцинирования возникла сильная аллергическая реакция, ему противопоказано введение второго компонента. Например, если такое произошло после введения «Спутника V», лучше продолжить вакцинацию КовиВаком, в таком случае подобная реакция менее вероятна.

Стоит ли вакцинироваться аллергикам? Этот вопрос лучше задать квалифицированному лечащему врачу, но давайте подумаем, хорошо ли аллергику переболеть COVID-19? Это же справедливо для лиц с хроническими заболеваниями, беременных и кормящих женщин. Сегодня мы видим, что в России и других странах спектр лиц, которым рекомендована вакцинация, значительно расширен (по сравнению с тем, что было в начале 2021 года). Осторожное использование вакцины «Спутник V» в группах риска показало ее безопасность.

Тем не менее, вакцина действительно новая, нельзя исключить, что мы чего-то не знаем про нее. И именно поэтому всем вакцинированным рекомендуют 30 минут не покидать пункт вакцинации, чтобы врачи смогли оказать квалифицированную помощь, если вдруг что-то пойдет не так.

Насколько безопасна вакцина для пожилых людей? Ведь в первые дни после прививки возможны достаточно сильные побочные эффекты.

Сергей Кулемзин: Исследования показывают, что чем старше человек, тем легче переносится иммунизация вакцинами против SARS-CoV-2 на основе аденовирусных векторов (к таким относится «Спутник V»). У людей старшей возрастной группы побочных эффектов чаще всего нет никаких. Естественно, риски остаются, однако пользы несравнимо больше, особенно для пожилых людей.

Почему у некоторых людей после вакцинации не нарабатываются антитела (возможно ли такое, или это ошибка тестов на антитела)? Всегда ли антитела вырабатываются после болезни?

Сергей Кулемзин: Описаны нечастые случаи, когда заболевание COVID-19 или иммунизация не вызывает выработку антител. Это не ошибка тестов, а особенность формирования иммунного ответа для конкретного человека. Иногда у таких людей может присутствовать специфический Т-клеточный ответ, то есть они в какой-то степени будут защищены от инфекции.

Сейчас нет клинических рекомендаций для людей, у которых вакцинация не привела к индукции антител. Однако уже есть сообщения, что иммунизация по схеме: первая инъекция векторной; вторая — мРНК вакциной, приводит к очень хорошему иммунному ответу. Возможно в ближайшей перспективе иммунизация разными типами вакцин будет распространена для достижения наилучших результатов.

Почему некоторые люди заболевают коронавирусом после вакцинации? Значит ли это, что вакцина нерабочая?

Сергей Кулемзин: Эффективность наиболее распространенной в России вакцины «Спутник V» была исследована в обширных испытаниях и составляет более 91%. Это значит, что некоторые люди все-таки могут заболеть после вакцинации, однако вероятность этого для вакцинированных сильно ниже, чем для не привитых. Более того, если привитый человек заразится, болезнь чаще всего протекает в легкой форме.

Появляющиеся варианты вируса SARS-CoV-2 (в том числе индийский вариант) несколько отличаются от Уханьского штамма, S-белок которого был взят за основу для разработки большинства вакцин. В связи с этим, вероятнее всего, эффективность имеющихся прививок против новых вариантов будет снижена, однако иммунная система привитых людей все равно в значительной степени готова к борьбе с мутантным вирусом.

Существует мнение, что второй компонент «Спутника V» переносится тяжелее. Правда ли это?

Сергей Нетёсов: Второй компонент «Спутника V» основан на аденовирусе 5-го серотипа (Ад5), который встречается среди аденовирусных ОРВИ наиболее часто. Люди чаще всего инфицируются им уже в первые годы жизни. В китайской провинции Цинхай, например, 70% детей с 10 лет и старше имеют к нему антитела, да и в других странах цифры похожие.

Разумеется, в случае заражения Ад5 никто не делает диагностику, потому что это легкое ОРЗ (острое респираторное заболевание). Поэтому тяжелая реакция на вторую прививку Спутником встречается крайне редко. Все поствакцинальные реакции и побочные эффекты указаны в инструкции по применению вакцины «Спутник V», которую легко найти на обще-фармацевтических сайтах, например, здесь.

Может ли привитый человек быть заразным для окружающих?

Сергей Нетёсов: Это не исключено в том случае, если он заразится коронавирусом после прививки. Сама прививка не содержит коронавируса. Поэтому привитый человек, сам не зараженный коронавирусом, не может заразить других людей. Тем более, что оба компонента вакцины «Спутник V» не могут размножаться в человеческом организме. Дело в том, что у содержащихся в вакцине аденовирусов 26-го и 5-го серотипов убрана часть генов, которые ответственны за размножение в нормальных клетках человека. Не исключено, что заразившийся коронавирусом после прививки человек может выделять вирус, но это количество будет незначительным.

Люди опасаются отложенных эффектов вакцины. А насколько изучены отложенные эффекты самого коронавируса?

Сергей Нетёсов: Отложенные эффекты от заболевания самого коронавируса изучаются. Однако, он циркулирует всего лишь полтора года, поэтому мы можем основываться только на данном периоде. Уже отмечены такие возможные осложнения, как головная боль в течение нескольких месяцев после перенесенной инфекции, ослабевание умственных способностей, астения — слабость в мышцах, и другие. Это наблюдается не у всех переболевших, но у многих, и у некоторых эти эффекты продолжаются долго и проходят в тяжелых формах. И, конечно же, они намного более серьезные, чем кратковременные побочные эффекты от вакцины.

Трансгенные животные: технологии получения

В отличие от растений, где существует возможность получения целого фертильного растения из одной трансформированной соматической клетки и вегетативное размножение, получение трансгенных животных – очень сложный и длительный процесс.

Используемая стратегия состоит в следующем:
1. Клонированный ген вводят в ядро оплодотворенной яйцеклетки.
2. Оплодотворенные яйцеклетки с экзогенной ДНК имплантируют в рецепиентную женскую особь (поскольку успешное завершение развития эмбриона млекопитающих в иных условиях невозможно).
3. Отбирают потомков, развившихся из имплантированных яйцеклеток, которые содержат клонированный ген во всех клетках.
4. Скрещивают животных, которые несут клонированный ген в клетках зародышевой линии, и получают новую генетическую линию.

Читайте также:  В Твиттере запущена маркировка фейковых сообщений о коронавирусе

Эксперименты по генетической модификации многоклеточных организмов путем введения в них трансгенов требуют много времени. Тем не менее, трансгеноз стал мощным инструментом для исследования молекулярных основ экспрессии генов млекопитающих и их развития, для создания модельных систем, позволяющих изучать болезни человека, а также для генетической модификации клеток молочных желез животных с целью получения с молоком важных для медицины белков. Был даже предложен новый термин «фарминг» (pharming), относящийся к процессу получения из молока трансгенных домашних животных аутентичных белков человека или фармацевтических препаратов.

Использование молока целесообразно потому, что оно образуется в организме животного в большом количестве и его можно надаивать по мере надобности без вреда для животного. Вырабатываемый молочной железой и секретируемый в молоко новый белок не должен при этом оказывать никаких побочных эффектов на нормальные физиологические процессы, протекающие в организме трансгенного животного, и подвергаться посттрансляционным изменениям, которые, по крайней мере, близки к таковым в клетках человека. Кроме того, его выделение из молока, которое содержит и другие белки, не должно составлять большого труда.

Несмотря на то, что первые трансгенные сельскохозяйственные животные были получены в 1985 г. введением экзогенной ДНК в пронуклеус зигот, до настоящего времени не разработано эффективного метода, который бы мог быть использован для создания генетически модифицированных животных независимо от вида и от целей эксперимента. Разработка новых эффективных методов переноса генов в эмбриональные и соматические клетки животных, а также совершенствование существующих подходов остается актуальной задачей.

Среди большого разнообразия способов внедрения экзогенной ДНК в геном животного можно выделить следующие, которые нашли широкое применение в практике трансгеноза:
– метод микроинъекции,
– опосредованный ретровирусами перенос генов,
– использование модифицированньгх эмбриональных стволовых клеток,
– перенос трансформированных ядер генеративных и соматических клеток,
– использование спермиев и сперматогониев как переносчиков ДНК.

Среди других способов доставки экзогенной ДНК в организм животных можно отметить использование липосом, аденовирусных векторов, а также метод высокоскоростной инъекции. Однако эти методы не нашли широкого применения вследствие их недостаточной стабильности, а также отсутствия интеграции трансгена в геном.

Микроинъекции рекомбинантной ДНК в оплодотворенные ооциты многоклеточных животных пока остаются наиболее популярным способом введения чужих генов в организм животных. Несмотря на то, что метод требует высокой квалификации и дорогостоящего оборудования, простота и надежность окупают все его недостатки.

Первой и наиболее хорошо разработанной экспериментальной системой для получения трансгенных животных явилась мышь. Донорных самок мышей с экспериментальной суперовуляцией скрещивают с самцами-производителями, через 12 ч выделяют оплодотворенные яйцеклетки и помещают их в культуру. Далее в больший их двух пронуклеусов (обычно мужской) инъецируют рекомбинантную ДНК (рис. 2.17). Пережившие инъекцию яйцеклетки пересаживают самкам-реципиентам. Только часть трансплантированных ооцитов продолжает развиваться до рождения детенышей.

На частоту интеграции экзогенной ДНК при использовании метода микроинъекции оказывают влияние такие факторы, как чистота вводимого образца, форма и концентрация ДНК, состав буферного раствора для микроинъекции, качество эмбрионов, а также способ пересадки эмбрионов реципиентам (нехирургический, хирургический, лапароскопический).

Трансгенных животных в потомстве идентифицируют различными методами, чаще всего ПЦР, и скрещивают для получения трансгенных линий. Некоторые из трансгенных животных оказываются мозаичными (половые клетки не содержат экзогенной ДНК), поэтому при скрещивании трансгенным оказывается меньшая часть потомства первого поколения, чем расчетные 50 %. В ряде случаев гомозиготные линии получить не удается, поскольку 5-15 % трансгенных инсерций в гомозиготном состоянии летальны, так как инсерция иногда нарушает жизненно-важные части генома.

Точный механизм, обеспечивающий интеграцию инъецированной ДНК в хромосомы клетки-мишени, неизвестен, однако анализ структуры встроенной ДНК позволяет выявить некоторые моменты. Интеграция происходит случайным образом в один хромосомный локус, который может содержать от одного до нескольких тысяч тандемных копий интегрированной ДНК. Около 30 % полученных первичных трансгенных животных, как правило, обнаруживают ту или иную степень мозаичности, что может являться следствием интеграции экзогенной ДНК после завершения первого цикла репликации.

Степень интеграции экзогенной ДНК в геном, т.е. число трансгенных животных от общего числа родившихся животных, при использовании метода микроинъекции в зависимости от вида животных колеблется в незначительных пределах 5-15 % . Наиболее важным с учетом затрат, требующихся для получения одного трансгенного животного, является показатель общей эффективности трансгеноза, который рассчитывается как отношение числа полученных трансгенных животных к общему числу пересаженных эмбрионов, выраженное в процентах. Величина этого показателя для млекопитающих также относительно постоянна и составляет в среднем от

0,5 % у свиней и коров до

Ретровирусные векторы также используются для получения трансгенных животных. Инфицирование предимплантационных эмбрионов рекомбинантными ретровирусами – относительно несложная эффективная процедура.

Восьмиклеточную морулу (рис. 2.18) освобождают от яйцевой оболочки и помещают в культуральную чашку с фибробластами, продуцирующими рекомбинантный ретровирус. Инфицированные эмбрионы, достигшие стадии бластулы, имплантируют псевдобеременным самкам. В результате формируются трансгенные организмы, мозаичные по числу и локализации встроек рекомбинантной ДНК в геном. Поэтому для получения чистых линий далее необходим масштабный аутбридинг.

Недостатком метода является ограничение вставки экзогенной ДНК

8 тнп, вследствие чего трансген может оказаться лишенным прилегающих регуляторных последовательностей, необходимых для его экспрессии, а в некоторых случаях интеграция в исходный локус нестабильна.

Новые лентивирусные векторы (лентивирусы принадлежат семейству ретровирусов) показали свою очень высокую эффективность при доставке ДНК в ооциты и зиготы. Инъекция рекомбинантных лентивирусных конструкций в перивителлиновое пространство свиных зигот и коровьих ооцитов привело к появлению потомства с самой высокой на данный момент долей трансгенных особей. В то же время лентивирусные векторы обладают всеми недостатками ретровирусных: малый размер вставки экзогенной ДНК и множественная интеграция в хозяйский геном, которая может привести к таким нежелательным побочными эффектам, как активация онкогенов и инсерционный мутагенез. Кроме того, для лентивирусных векторов наблюдается высокая степень мозаичности получаемого трансгенного потомства и отдельные факты сайленсинга (инактивации) лентивирусных рекомбинантных последовательностей в полученных трансгенных линиях.

Использование ретровирусных векторов имеет и еще один большой недостаток. Хотя эти векторы создаются так, чтобы они были дефектными по репликации, геном штамма ретровируса (вируса-помощника), который необходим для получения большого количества векторной ДНК, может попасть в то же ядро, что и трансген. Несмотря на все принимаемые меры, ретровирусы-помощники могут реплицироваться в организме трансгенного животного, что совершенно недопустимо, если этих животных предполагается использовать в пищу или как инструмент для получения коммерческого продукта. И поскольку существуют альтернативные методы трансгеноза, ретровирусные векторы редко используются для создания трансгенных животных, имеющих коммерческую ценность.

Модифицированные эмбриональные стволовые клетки могут быть использованы для получения трансгенных животных. Клетки, выделенные из мышиных эмбрионов на стадии бластоцисты, могут пролиферировать в культуре, сохраняя способность к дифференцировке в любые типы клеток, в том числе и в клетки зародышевой линии, при введении в другой эмбрион на стадии бластоцисты (рис. 2.19).

Такие клетки называются плюрипотентными эмбриональными стволовыми клетками (ES). В ES-клетки в культуре можно ввести целевой трансген различными методами (трансфекция, электропорация, ретровирусная инфекция и т.д.) без нарушения их плюрипотентности. Практическое достоинство этой схемы заключается в том, что она дает большие возможности для проведения селекции клеток по определенному параметру. Это может быть число копий трансгена, его локализация или характер экспрессии.

Читайте также:  В Нидерландах прошел музыкальный конкурс систем искусственного интеллекта

Зная последовательности, окружающие конкретный сайт для желаемой интеграции, можно сконструировать вектор для встраивания целевой ДНК путем гомологичной рекомбинации. Например, заменить какой-либо ген, кодирующий легко идентифицируемый признак с целью селекции, убрав или восстановив его функцию в полученной трансгенной клетке.

Таким же образом получают так называемых нокаутных мышей (knock out) – мышей с направленно инактивированным определенным клеточным геном для исследования его функций. Для осуществления гомологичной рекомбинации вектор конструируют из фрагментов целевого гена, который планируется инактивировать, часть целевого гена при этом заменяется каким-либо селективным маркером для проведения отбора клеток с интегрированной конструкцией.

Отобранные трансгенные ES-клетки можно культивировать и использовать для получения трансгенных животных. Это позволяет избежать случайного встраивания трансгена, характерного для метода микроинъекций и ретровирусных векторных систем.

Все получаемые по такой схеме животные являются мозаиками, поэтому необходима селекционная работа по получению чистых линий. Проблему мозаичности первичных трансгенных животных можно преодолеть пересадкой ядер трансформированных ES-клеток в энуклеированные ооциты, которые затем продолжают свое нормальное развитие. В результате в каждой клетке полученного животного будет содержаться трансген.

К сожалению, плюрипотентные ES-клетки, аналогичные мышиным, пока не обнаружены у других млекопитающих и птиц, но поиски продолжаются.

Перенос ядер трансформированных генеративных и соматических клеток в яйцеклетку, или соматический ядерный перенос (somatic nuclear transfer), еще один способ, используемый в практике трансгеноза. Было показано, что ядра эмбриональных клеток различных животных при переносе в энуклеированную яйцеклетку иногда способны обеспечивать развитие целого нового организма. После непродолжительного культивирования даже ядра из некоторых дифференцированных клеток способны обеспечивать развитие до жизнеспособной особи.

Так, например, знаменитая овечка Долли была клонирована в 1997 г. слиянием культивируемых (3-6 пассажей) клеток эпителия молочной железы (вымени) взрослого шестилетнего животного с лишенной ядра яйцеклеткой (рис. 2.20). Хотя нельзя исключить, что для клонирования случайно была взята недифференцированная клетка, присутствующая в донорском эпителии.

Клонирование Долли из ядра дифференцированной клетки и трех других овец из ядер эмбриональных клеток удалось осуществить благодаря переносу ядер из клеток, находящихся в стадии покоя (G0), и, возможно, особенностям эмбриогенеза этого животного. В зиготах овец в течение первых трех делений, занимающих несколько суток, происходит только репликация ДНК, ни один из генов не экспрессируется. Предполагается, что за это время введенная ДНК освобождается от специфичных для клетки регуляторных белков, а соответствующие гены эмбрионального развития связываются с инициаторными эмбриональными белковыми факторами из цитоплазмы яйцеклетки.

Хотя технологиям клонирования еще очень далеко до совершенствования – клонированная Долли выявляла многие признаки преждевременного старения, это очень многообещающая технология получения трансгенных животных. Даже если имеются различные проблемы с первым поколением, скорее всего, второе поколение не будет иметь недостатков, приобретенных вследствие использования «старого» ядра для яйцеклетки.

Основная проблема, которую нужно решить для того, чтобы создание любых трансгенных животных с помощью метода переноса ядер стало реальным, – это сохранение плюрипотентности клеток в непрерывной культуре. В настоящее время ведутся активные поиски факторов репрограммирования дифференцированных клеток для индукции плюрипотентности. Если это удастся, то генетическое изменение таких клеток и создание трансгенных организмов путем соматического ядерного переноса станет почти рутинной процедурой, а пока это единичные удачные эксперименты.

Искусственные хромосомы как трансгенный вектор. Большинство трансгенов представляют собой кДНК, небольшие гены ( 100 тнп) слишком велики для встраивания в обычные векторы.

Учитывая все это, для трансгеноза стали использовать искусственные дрожжевые хромосомы (YAC), вмещающие фрагменты геномной ДНК длиной от 100 до > 1 000 тнп и искусственные хромосомы человека еще большей емкости (об искусственных хромосомах). Данные эписомальные векторы имеют еще одно преимущество – позволяют избежать эффект положения гена при экспрессии экзогенной ДНК. Уровень экспрессии встроенного гена очень зависит от его хромосомной позиции, например, встраивание в неактивный хроматин (гетерохроматин) интактной хромосомы приводит к инактивации гена.

С помощью искусственных дрожжевых хромосом (YAC), несущих несколько родственных генов или один большой ген, были получены трансгенные мыши путем микроинъекции в пронуклеус оплодотворенной яйцеклетки или трансфекцией ES-клеток. Трансгенные мыши, несущие кластер из пяти функциональных геновв -глобина человека суммарной длиной примерно 250 тнп, экспрессировали все эти гены тканеспецифично и в нужное время -точно так же, как это происходит у человека. Такое соответствие обеспечивалось фланкирующими их последовательностями, которые содержат промотор и другие важные регуляторные элементы. С помощью YAC-трансгеноза были получены мыши, которые синтезировали только человеческие антитела, являющиеся сложной тетрамерной конструкцией из двух пар разных полипептидных цепей.

Искусственные хромосомы человека (human artificial chromosome -HAC), содержащие целиком иммуноглобулиновый локус человека с тяжелыми и легкими цепями, были внедрены в бычьи фибробласты, которые затем использовали для соматического ядерного переноса. Полученные трансхромосомальные телята экспрессировали иммуноглобулины человека в своей крови. Эта система стала важным шагом в направлении животной продукции терапевтических поликлональных антител человека.

Дальнейшие наблюдения за трансгенными животными показали, что рекомбинантные HACs поддерживались в большинстве особей первого поколения в течение нескольких лет. Будут ли полученные искусственные хромосомы соответствующим образом разделяться в процессе мейоза и наследоваться, еще только предстоит выяснить.

Совсем недавно возникла новая перспективная технология для получения животных с выключенными генами – малые интерферирующие РНК (миРНК, siRNA), которые используют для прицельного выключения генов (сайленсинга). РНК-интерференция – консервативный посттранскрипционный регуляторный процесс. Двухцепочечные малые интерферирующие миРНК в 19-23 нуклеотида специфически связываются с комплементарной последовательностью своей матричной мРНК-мишени, направляя ее по пути деградации.

РНК-интерференция является составной частью системы генной регуляции, а именно контролирует/супрессирует трансляцию мРНК из эндогенных и экзогенных вирусных элементов и может быть использована для терапевтических целей. Для транзиентного выключения гена синтетические миРНК трансфецируют в клетки или ранние эмбрионы. Для стабильной генной репрессии последовательность миРНК должна быть инкорпорирована в геном в составе экспрессионной генной конструкции.

Очень эффективна комбинация лентивирусных векторов с миРНК для интеграции в геном. В противоположность классической нокаут-стратегии, которая требует длительного скрещивания для получения чистой линии с инактивированным геном в обоих локусах диплоидного генома, миРНК при интеграции могут легко выключить целевой ген в любой имеющейся линии животных.

Несмотря на разработанный широкий спектр методик получения трансгенных животных, в настоящее время пока отсутствует надежная и эффективная технология трансгеноза животных. Самые большие проблемы связаны с беспорядочным встраиванием экзогенной ДНК в геном при использовании большинства существующих методов. Так что дальнейшие качественные улучшения технологии необходимы в области разработки прицельной модификации клеточных генов и точного встраивания экзогенной ДНК в геном.

Тем более что геномы большинства хозяйственно важных организмов к настоящему времени полностью секвенированы и можно планировать будущую структуру трансгенного организма. Сочетание полностью расшифрованных последовательностей геномов с методами адресной доставки экзогенной ДНК позволит проводить целенаправленное конструирование трансгенных геномов с заранее заданными свойствами.

О чем вы много думали, но боялись узнать #1 — аденовирусная векторная вакцина

Доброго дня уважаемые хабровчане. Я решил освещать некоторые вопросы в сфере медицины в формате мини-текстов по определенным темам. В последнюю неделю самой горячей темой была вакцинация в России, а именно вакцина Спутник V (Gam-COVID-Vac). В этой части я популярно расскажу, что же это за вакцина, как она действует и чего от нее можно ожидать.

Читайте также:  Изобретен лазер, способный идентифицировать человека по сердечному ритму

Итак, в своем рассказе я последовательно простым языком опишу механизм работы коронавируса, механизм действия аденовируса, как создается аденовирусный вектор для вакцинации, механизм работы аденовирусной вакцины, а также на основе сравнительного анализа всех этих механизмов сделаю выводы.

я сам привит вакциной Moderna по причине того, что у нас просто нет Спутника V для прививания;

свою маму я уговорил привиться Спутником V;

для подготовки к данной статье я пользовался открытыми источниками: статьи, разъяснительные буклеты, базовые знания по молекулярной биологии и генетике, а также базовые знания по вирусологии;

данная статья создана для простого обывателя и поэтому я не вдавался в детали, если есть вопросы по теме – задавайте в комментах;

нет, мне не платит Путин и Единая Россия за пропаганду вакцинации;

нет, мне не платят рептилоиды, масоны, инопланетяне и Билл Гейтс. Если знаете как с них потребовать выплаты, то сообщите мне в ЛС;

возможно мой рассказ укрепит антивакцинаторские позиции некоторых людей, но я максимально открыто без умалчивания информации составил описание.

Рисунок 1. Механизм действия коронавируса

Наверное, в России не найдется ни одного человека, который не слышал про коронавирус и не видел графические представления этого вируса. Также, все в курсе что его корона – это специфический белок. Но вот дальше этого люди обычно не знают ничего. Однако, коронавирусы относятся к РНК вирусам (это одна половина/цепочка от ДНК. С этим и связаны его особенности поведения в клетке (Рисунок 1). Когда вирус попадает в клетку при взаимодействии шип-белка с клеточным рецептором (1) (для SARS-CoV-2 этим рецептором является ACE2) он сначала использует клеточный аппарат (рибосомы) для создания необходимой для своего дублирования полимеразы (2). Вновь созданная вирусная полимераза копирует РНК вируса (создает копию вирусной информации), создавая множественные копии вируса (3). Далее, также используя клеточные эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи (далее – ЭРиГ), вирус собирает свои копии в нуклеокапсид (4) и собирает рабочую копию – вирион (5), которая покидает клетку (7) заодно убивая клетку. При этом кроме сборки нового вириона вирус производит множество других побочных белков, которые отвечают за маскировку вируса, изменение поведения иммунных клеток и т.д. Часть из этих белков траснпортируются на поверхность инфицированной клетки (6). Клетки иммунной системы определяют белки коронавируса как на самом вирионе, так и на поверхности клетки (8), и уничтожают переносчика чужеродных частиц будь то вирион или сама инфицированная клетка.

Рисунок 2. Механизм действия аденовируса

Аденовирусы относятся к другому классу вирусов – ДНК вирусам. У них также как и у человека вся информация хранится в ДНК, а не в половинном виде как в РНК. Это и объясняет большинство из их особенностей (Рисунок 2). Аденовирусы также как и коронавирусы попадают в клетку посредством взаимодействия с клеточным рецептором (1), но вместо того, чтобы сразу начать себя копировать, вирусный капсид со всей хранящейся в нем информацией перемещается к ядру клетки (2, 3) и вбрасывает в ядро клетки ДНК (4). В ядре клетки вирусная ДНК использует ресурсы клетки для создания множества копий себя (5), а также для сборки множественных копий себя (6). Копии впоследствии доставляются к мембране клетки и высвобождаются из клетки чаще всего разрывая клеточную мембрану (8). Также, как и коронавирус, аденовирус создает вспомогательные белки, часть из которых транспортируется на поверхность клеточной мембраны (7). И также как и в случае с коронавирусом иммунная система определяет вирусные белки и уничтожает вирион и зараженные клетки (9), если они еще не были разрушены аденовирусом.

Стоит отметить, что человечество всю свою историю взаимодействует как с коронавирусами, так и с аденовирусами. За время с момента их открытия 1950-1960 годы не было зафиксировано, чтобы аденовирусы встраивали свой геном в геном человека или животного. Поэтому аденовирусы еще с 1970-х годов используют в качестве вирусного вектора для научных целей, когда необходимо, чтобы вирус не встраивался в геном клетки. Для работы с аденовирусами нет никаких дополнительных требований по биологической безопасности и в принципе заказать себе вирусный вектор может каждый (для России я не нашел где можно, но определенно есть профильные институты): VectorBiolabs, Creative Biolabs, TaKaRa, addgene. Также, люди за всю свою жизнь подвергаются множество раз воздействию различными серотипами (версиями) аденовирусов.

Рисунок 3. Геномы коронавируса и аденовируса. Создание отредактированного аденовирусного генома для вакцины

И вот мы подошли к самой интересной части – аденовирусные векторные вакцины. Если взять геном коронавируса и представить его в виде функциональных блоков – генов, но получится картинка как на Рисунке 3 вверху. Основными частями там являются гены кодирующие ORF1ab (открытая рамка считывания, с которой начинается вся активность вируса внутри клетки – создание вирусной полимеразы), E (оболочка), M (мембрана), N (нуклеокапсид), а также S, который отвечает за производство того самого шип-белка необходимого вирусу для проникновения в клетку. На средней части рисунка 3 изображен геном аденовируса (Ad5, остальные геномы аденовирусов похожи на этот и содержат те же самые функциональные части). Как можно заметить, геном аденовируса представлен двумя цепями, а геном коронавируса представлен одной цепью. Потому что геном коронавируса это РНК, а аденовируса – ДНК. Функциональная организация генома аденовируса отличается от коронавируса и представляет собой набор ранних (E) и поздних (L) генов. Самыми важными из них являются: E1 – ген отвечающий за инициацию копирования вируса, E3 – ген скрывающий проникновение вируса в клетку от иммунной системы, E2 – необходимый ген для копирования вирусной ДНК, E4 – ген отвечающий за экспорт мРНК.

Как же создается аденовирусная векторая вакцина? Берется геном аденовируса и из него вырезаются части (E1 и E3), которые позволяют вирусу размножаться и обходить иммунную систему (Рисунок 3 (1)). Такой вирус называется нереплицирующимся (неспособным копировать сам себя). Далее в данный вирус на место гена E1 встраивается искусственно воссозданный ген (то есть он не берется из коронавируса, а синтезируется в лабораторных условиях), кодирующий шип-белок коронавируса (2). Получается конструкция, состоящая из нереплицирующегося аденовируса с геном кодирующим шип-белок внутри, которая не способна скрывать свое нахождение в клетке от иммунной системы (3). Стоит отметить, что размножается этот вирус в специально модифицированной клеточной культуре HEK293 (есть и другие клеточные линии с лучшими характеристиками, но на сколько я знаю в основном используют именно ее), которая содержит необходимый для копирования аденовируса ген E1. Позднее, вирус отделяется и очищается от клеточной культуры и иных примесей, но так как HEK293 содержит необходимый ген есть вероятность, что вирус может “восстановить” этот ген по образцу гена из HEK293. Таким образом, аденовирус может опять стать реплицирующимся. Но в современных лабораторных условиях данный параметр ограничен и для Спутника V максимальное количество вирусных частиц, которые смогут снова реплицироваться составляет 5000 частиц на дозу (всего в одной вакцине 10e10-10e11 вирусных частиц).

Читайте также:  Создана система ИИ, способная распознавать запахи

Рисунок 4. Механизм действия аденовирусной векторной вакцины

Итак, мы имеем откорректированный аденовирус, из которого убраны гены E1 и E3 и добавлен ген шип-белка. Как же работает вакцина? Основной механизм работы вакцины повторяет аденовирус (Рисунок 4): вирус проникает в клетку (1, 2, 3), а потом в ядро клетки (4). Так как он не может размножаться, но может пользоваться ресурсами клетки для создания своих белков, то вирус создает только мРНК (5) и далее (6) сам шип-белок и белок аденовируса. Далее используя клеточные механизмы шип-белок с белками аденовируса оказываются на поверхности клетки (7), где их распознает иммунная система (8). Клетка также как и при коронавирусе или аденовирусе погибает от иммунной системы. Таким образом, иммунная ситема активируется также как и при обычной вирусной инфекции без побочек бесконтрольного копирования вирусного генома и маскировки от иммунной системы.

Аденовирусная векторная вакцина использует естественные механизмы активации иммунной системы. Она никак не может ослаблять иммунную систему.

Аденовирусная векторная вакцина является нереплицирующейся и поэтому не может приводить к аденовирусной инфекции, и тем более к коронавирусной (от которой ей достался только шип-белок в генетический код). К тому же инфицированные клетки уничтожаются иммунной системой и в итоге в вашем организме не остается вирусной ДНК или РНК.

Нет ни одного исследования, чтобы аденовирусы приводили к бесплодию или того, что аденовирусы могут встраивать свою ДНК в ДНК человека. Если вы считаете, что это возможно, то у меня для вас плохие новости – вы уже стерильны и ваши половые клетки мутировали, так как хотя бы раз (а скорее всего много раз) в жизни вы подвергались воздействию аденовирусной инфекции.

Негативное влияние вакцины на плод также не находит обоснования. Если бы вакцина влияла на плод, то и любая аденовирусная инфекция это бы сделала не хуже, а даже лучше.

Также, не понятно почему люди считают, что им колят какую-то жижу. Любой журналист или ученый мог бы опубликовать блестяющую разгромную статью по Спутнику V. Достаточно просто взять на анализ даже остатки вакцины, провести секвенирование генома (чтение) и посмотреть из чего же состоит ДНК вакцины. Это можно сделать и в России: Genetico, Синтол, Евроген. Также и с остальными обвинениями в некачественности вакцины – можно провести любой анализ. Любой профильный институт (научная группа) в России, а особенно за границей, взялся бы за такое исследование с радостью, так как это сулит публикации, известность и финансирование на дальнейшие исследования.

Шип-белок сам по себе не вызывает коронавирус. Он является всего лишь ключом, благодаря которому вирус входит в ваши клетки. А в аденовирусной векторной вакцине этот ключ еще и находится в виде молда для ключа. Причем этот молд сделан человеком, а не вирусом. То есть от вакцины невозможно подхватить коронавирус.

В случае заболевания коронавирусом или аденовирусом у вас погибает в разы больше клеток чем при вакцинации, по причине того, что вирус размножается бесконтрольно. При этом при вакцинации аденовирусный вектор локализован в основном в месте укола, а при болезни вирус разносится по всему организму.

Так как при создании вакцины берется весь геном, ответственный за создание шип-белка в коронавирусе, то в результате на поверхности клетки для распознавания иммунной системой появляется целый шип-белок. Организм не создает одну вариацию антител (моноклональность) для шип-белка, а создает множество вариаций антител (поликлональность) к разным участкам шип-белка (эпитопам). Таким образом, при вакцинации аденовирусной векторной вакциной вы также можете быть защищены (и скорее всего будете) от других штаммов вируса, у которых шип белок похож на основной штамм коронавируса. Даже если шип-белок сильно отличается (как говорят про индийский штамм) все-равно определенная защита скорее всего будет присутствовать, потому что вирус хоть и мутирует, но основные структурные элементы его остаются более-менее стабильными. Если бы шип-белок мог измениться очень сильно, то он не подошел бы к человеческому АСЕ2 рецептору и потерял бы способность заражать клетки.

В России вакцинация от коронавируса проходит в два этапа. При этом на каждом этапе вводится отдельный аденовирусный вектор (Ad5 и Ad26). В общем они похожи друг на друга за исключением деталей. Это сделано по двум причинам: у вас уже может быть иммунитет от одного типа аденовируса и второй укол усиливает ваш иммунитет. Это, конечно, создает в будущем проблему в том, что возможно нельзя будет использовать те же самые аденовирусные векторы для ревакцинации. Зато одновременно с вакцинацией от коронавируса человек может получить иммунитет к двум типам аденовирусов.

Кроме Спутник V существуют другие аденовирусные векторы от SARS-CoV-2: Oxford–AstraZeneca, Johnson & Johnson, Covidecia. Moderna и Pfizer используют мРНК-вакцину, которая отличается от аденовирусного вектора, хотя механизм активации иммунной системы тот же.

Армия США использовала живые неизмененные вирусы (серотипы Ad4 и Ad7) для вакцинации солдат от этих вирусов.

Аденовирусные векторы используются для лечения моногенетических и онкологических заболеваний

Прошу вас в обсуждениях приводить доводы, а не слухи или личные фантазии.

Да здравствует наука [Билл Гейтс, рептилоиды, жидомасоны и инопланетяне]!

Создан робот, работающий на попкорне

Нагревающиеся зерна служат движущей силой

Создали его инженеры из Корнелльского университета, США. Изобретатели решили заставить роботов передвигаться с помощью попкорна. Для этого они использовали расширение кукурузных зерен. При нагревании зерна выступили в качестве движущей силы.

Так, крахмал размягчается, в то время как однако оболочка зерна еще прочная и сдерживает давление изнутри. Далее давление доходит до крайней точки, когда температура равна 200°С. Затем оболочка лопается, а крахмал и пар расширяются, сообщает IEEE Spectrum. Таким образом, расширяющиеся зерна заставляют всю конструкцию расширяться и изгибаться.

Кроме того, ученые создали механический захват и оригами-конструкцию из бумаги, движущей силой которых также стали кукурузные зерна. Изобретение, по мнению инженеров, может помочь в разработке более совершенных конструкций.

Другие новости этой же рубрики

Другие актуальные новости

Стали свидетелем интересного события?
Присылай сюда или в мессенджеры
по номеру +7 (962) 860-52-52

  • Общество
  • Политика
  • Жизнь
  • Происшествия
  • Экономика
  • Культура
  • Спорт
  • Технологии
  • Мнения
  • Новости партнеров
  • Рекламодателям

Учредитель – Общество с ограниченной ответственностью “Редакция телерадиокомпании “Екатеринодар”.

Главный редактор – Зоя Коновалова.

Сетевое издание «Информационное агентство “Живая Кубань”», свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77 – 65987 от 06.06.2016, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). 18+

Все права на материалы, опубликованные на сайте www.livekuban.ru, принадлежат ООО “Редакция ТРК “Екатеринодар” (далее – общество) и охраняются в соответствии с законодательством РФ.

Использование материалов, опубликованных на сайте www.livekuban.ru, допускается только с обязательной прямой гиперссылкой на страницу, с которой материал заимствован. Гиперссылка должна размещаться непосредственно в тексте, воспроизводящем оригинальный материал livekuban.ru, до или после цитируемого блока.

Читайте также:  В Бостоне создан электростимулятор, восстанавливающий память

Мнение автора публикации не обязательно отражает точку зрения редакции.

CornBots: роботы, работающие на… попкорне!

от Техно 10.08.2018, 19:20 83 Просмотры

Порой Пора — пустота, отверстие (см. Пористость). Пора — срочное время, срок, удобное к чему время. Пора! — название двух украинских молодёжных организаций. Пора (партия) — украинская политическая партия. «Пора» – альбом белорусской рок-группы Naka ученые и инженеры специалист, осуществляющий инженерную деятельность. Инженеры вовлечены, как правило, во все процессы жизненного цикла технических устройств, являющихся предметом инженерного дела, включая прикладные исследования, планирование, проектирование, конструирование, разработку технологии изготовления (сооружения), подготовку технической документации, производство, наладку, испытание, эксплуатацию, представляют такие разработки, которые при первом рассмотрении могут показаться шуткой это фраза или небольшой текст юмористического содержания. Она может быть в различных формах, таких, как вопрос/ответ или короткая байка. Для достижения своей юмористической цели шутка может использовать иронию, сарказм, игру слов и другие методы. Шутка, как правило, имеет концовку (кульминацию), которая заканчивает повествование и делает его смешным. Розыгрыш или шалость отличается от . Если бы сегодня было 1 апреля, то новость оперативная информация, которая представляет политический, социальный или экономический интерес для аудитории в своей свежести, то есть сообщения о событиях, произошедших недавно или происходящих в данный момент. Также новостями называют программы (собрание нескольких новостей) на телевидении и радио, а в печатной прессе или на веб-сайтах — сводки новостей, в специальной рубрике в газете о том, что ученые изобрели гибкого робота, работающего на попкорне, вполне можно было бы принять за неплохой розыгрыш шутка с целью одурачить, поставить в глупое, неловкое положение. Также может обозначать этап спортивной игры или её вид организации: турнирная или олимпийская система. «Розыгрыш» — советский фильм 1976 года. «Розыгрыш» — российский фильм 2008 года. «Розыгрыш» — российский минисериал 2014 года. Также известен под названием «Максимальный уровень доверия». «Розыгрыш» — музыкальный альбом . Но до дня дураков еще далеко, поэтом поэтесса (от др.-греч. ποιητής «стихотворец»), арх. версификатор (от «версификация») — писатель, создающий произведения в стихах. Литератор, творящий в поэтических жанрах. В. И. Даль в 1882 году дал определение поэта (от арх. пиит) в статье «Поэзия» как человека, одарённого природою способностью чувствовать, сознавать поэзию и передавать её словами, творить изящное. Согласно «Кодексу о далее предельно серьезно о роботе и попкорне в качестве топлива.

При некоторой абсурдности ситуации разработка может означать: Процесс проектирования и конструирования изделия (см. Разработка нового продукта и Разработка с общедоступными наработками) Итеративная разработка Разработка алгоритмов Разработка программного обеспечения Разработка приложений для мобильных устройств Разработка компьютерных игр Веб-разработка Разработка персонажа в мультипликации Контрактная разработка электроники Разработка робота имела под собой вполне конкретные цели идеальный или реальный предмет сознательного или бессознательного стремления субъекта; конечный результат, на который преднамеренно направлен процесс; «доведение возможности до её полного завершения»; осознанный образ предвосхищаемого результата : «создать недорогое и простое автоматизированное устройство с жесткой изменяемой конструкцией для захвата объектов Объект — философская категория, выражающая нечто, на что направлена практическая или познавательная деятельность субъекта (наблюдателя). Это нечто может существовать как в реальной действительности, так и в вымышленном мире; а объектом может быть и сам субъект.Наука и техника Объект исследования — главное поле приложения сил учёных, работающих в некоторой сфере науки. Математика: Математический ». Именно поэтому выбор исследователей человек, тот, кто проводит исследование, занимается научными изысканиями: Исследователь — научный сотрудник в любой области науки. Исследователь — научный сотрудник в географии, занимающийся территориальными исследованиями пал на попкорн: он дешевый, его зернышки прочные и могут увеличиваться в объеме в несколько раз. Так он и получил свое название CornBot.

Конструкция составление, построение. Конструкция — строение, устройство, взаимное расположение частей какого-либо предмета. Конструкция — сложный объект, составленный из различных частей. Конструкция в технологическом смысле слова — проектирование или процесс разработки проекта. Конструкция в искусстве — философская категория в области искусства, способ организации образного материала. Языковая конструкция манипулятора проста: силиконовые полости-пальцы заполнены попкорном «стреляющая (хлопающее) кукуруза (зерно)») — пища, представляющая собой зёрна кукурузы, разорванные изнутри при нагревании. Обычно подаётся подсоленным или подслащенным.Попкорн изготавливался тысячелетиями древними индейцами Америки, которые обнаружили разновидность маиса, способного вздуваться при нагревании. Это свойство объясняется особым строением зерна, в котором находится капелька . Внутри полостей располагается нихромовая проволока, выступающая в роли нагревательного элемента. После того, как происходит «приготовление» — манипулятор раздувается, а «пальцы» смыкаются, захватывая объект. При этом удержание довольно-таки хорошее — исследователям удалось добиться того Республика (фр. République togolaise) — государство в Западной Африке, граничащее с Ганой на западе, Бенином на востоке и Буркина-Фасо на севере. На юге страна владеет небольшой частью побережья Гвинейского залива, на которой расположена столица страны Ломе , что CornBot сумел поднять вес массой в 4 килограмма. Но это не единственный девайс Рукотворный объект (прибор, механизм, конструкция, установка) со сложной внутренней структурой, созданный для выполнения определённых функций, обычно в области техники. Устройство (радиотехника) — совокупность элементов, представляющих единую конструкцию (блок, плата). Может не иметь в изделии определенного функционального назначения. Обозначение действия от глагола «устроить» (употребляется подобного рода: другой манипулятор использует вместо нихромовой нити гибкий, тонкий и продолговатый объект, чья длина в разы превосходит толщину (ср. галактическая или тычиночная нить). Естественными аналогами нити являются волос или паутина, которые, впрочем, могут использоваться как материал для нити (шерстяная или шёлковая нить). При переводе с других языков иногда нить сближается со струной (тар), однако нить не издает звук и акцентирует смысловой момент направленное действие неоднозначное слово, которое может означать: Акт деятельности. Действие группы (в математике) Действие (физика) Действия (акты) — части, на которые делится драма. Принцип наименьшего действия Процесс как действие Движение как действие микроволн, что делает устройство фактически беспроводным. По словам ведущего исследователя, профессора учёное звание и должность преподавателя или научного сотрудника. Официальный статус с XVI века (впервые в Оксфордском университете). В современной России это самая высокая педагогическая позиция в вузах (не считая заведующего кафедрой, декана и ректора, которые, будучи начальниками подразделений и всего учебного заведения, также относятся к профессорско-преподавательскому составу), которую, как робототехники Стивена Церона,

«Целью нашей работы является создание минималистических робототехнических устройств Рукотворный объект (прибор, механизм, конструкция, установка) со сложной внутренней структурой, созданный для выполнения определённых функций, обычно в области техники. Устройство (радиотехника) — совокупность элементов, представляющих единую конструкцию (блок, плата). Может не иметь в изделии определенного функционального назначения. Обозначение действия от глагола «устроить» (употребляется . Такие устройства можно изготавливать в очень больших количествах и использовать, несмотря на их одноразовую природу, просто «перезаряжая». Мы постоянно находимся в поиске новых необычных идей и создание робота из попкорна – как раз одна из таких.»

Читать позже Добавить в избранные Добавить в коллекцию

Ссылка на основную публикацию