НАУКА и ОБЩЕСТВО 2025. НАУКА. 20
51 • Ученые создали метод проектирования «сжатых» генетических схем для сложных решений внутри клетки
• Двойной удар: учёные создали эффективный препарат против смертельных супербактерий
• В Петербурге открыли генетический способ избавить тополя от пуха
• Анализ ДНК показал, что неандертальцы преодолели тысячи километров, чтобы попасть в Азию
• Anthrogen представил самую мощную модель для редактирования белков
В Сеченовском Университете представили ключевые результаты проекта по созданию полимеров нового поколения
В Сеченовском Университете состоялось рабочее обсуждение хода реализации мегагранта Минобрнауки России «Макромолекулярный дизайн полимерных материалов медицинского и технического назначения» (соглашение № 075-15-2025-015). Участники — представители Министерства науки и высшего образования, индустриальные партнеры и научная команда проекта — обсудили достигнутые результаты, текущие задачи и перспективы развития одного из самых амбициозных исследовательских проектов в области полимерной химии в России.
Проект реализуется в лаборатории макромолекулярного дизайна под научным руководством профессора Витторио Калабрезе. Основная цель проекта — разработка экологически безопасных, энергоэффективных технологий синтеза функциональных полимеров, сочетающих фундаментальную новизну и практическую применимость.
Особое внимание уделяется фотоуправляемым системам. Ученым удалось разработать композиции, которые активируются видимым светом (435 нм) и позволяют проводить полимеризацию с контролем молекулярной массы и низкой полидисперсностью при более высоких температурах, чем используемые в данный момент в промышленности. Такой подход является более экономичным и экологичным: уменьшаются энергозатраты, снижается количество тяжелых металлов, что упрощает процедуру очистки.
Кроме того, в рамках проекта впервые в России реализована полимеризация β-пинена — природного мономера, выделяемого из хвойных деревьев. Это направление соответствует мировому тренду на использование возобновляемого растительного сырья вместо нефтехимии. Успешно синтезированы блок-сополимеры на основе изобутилена и стирола (СИБС — блок-полистирол-блок-полизобутилен-блок-полистирол), перспективные для изготовления медицинских изделий. Также ученым удалось добавить к полиизобутилену пиреновые группы, что позволяет использовать полученные полимеры в качестве флуоресцентных зондов.
Особое внимание участников привлекла трансляционная составляющая проекта. Уже сегодня разрабатываемые материалы рассматриваются как основа для покрытий коронарных стентов и сосудистых трансплантатов, компонентов искусственных сердечных клапанов и офтальмологических имплантатов, а также газонепроницаемых матриц для оптоэлектроники.
Проект реализуется в тесном партнерстве с ПАО «Татнефть», которое планирует в 2026 году запустить пилотное производство сополимера изобутилена со стиролом на базе завода «Тольятти Полимер». Также изделия на основе разработок лаборатории макромолекулярного дизайна планируется производить на базе нового Инжинирингового центра Сеченовского Университета.
Ученые создали метод проектирования «сжатых» генетических схем для сложных решений внутри клетки
Международная команда исследователей представила новый метод создания компактных и сложных генетических цепей, способных на многоуровневое принятие решений. Разработка, описанная в статье от 24 октября 2025 года, интегрирует последние достижения в области экспериментальной биологии («wetware») и программного обеспечения.
Новый подход представляет собой прогностическую framework-систему для проектирования, которая объединяет биологические компоненты с вычислительными инструментами. Это позволяет создавать более эффективные и сложные генетические схемы, оптимизированные для выполнения задач с несколькими состояниями внутри живых клеток.
Ключевой прорыв заключается в «сжатии» генетической информации: методика позволяет создавать компактные цепи, которые, тем не менее, способны обрабатывать множество входных сигналов и продуцировать точные результаты. Исследователи подчеркивают, что объединение биологических и вычислительных методик крайне важно для создания масштабируемых решений в области генетического программирования.
В среднем получаемые схемы сжатия с несколькими состояниями примерно в 4 раза меньше канонических генетических схем инверторного типа. «Средняя погрешность наших количественных прогнозов для более чем 50 тестовых случаев составляет менее 1,4 раза. Кроме того, мы успешно применили эту технологию для прогнозирования рекомбиназной генетической схемы памяти и для управления потоком через метаболический путь с заданными значениями».
Разработка открывает значительный потенциал для применения в биотехнологиях, медицине и биоинженерии, где требуются сложные запрограммированные ответы на клеточном уровне.
Двойной удар: учёные создали эффективный препарат против смертельных супербактерий
Ученые из МФТИ и ЯГТУ создали новый класс молекул для борьбы с "супербактериями", устойчивыми к большинству антибиотиков. С помощью катализаторов разработчики точно контролировали пространственную конфигурацию молекул и получили наиболее эффективные из них. Эти соединения открывают путь к созданию нового типа антибиотиков, а некоторые из них — и антиоксидантов. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecules.
Постепенно мы приближаемся к эпохе, когда болезнетворные бактерии перестают реагировать на антибиотики и превращаются в сверхустойчивые «супербактерии», опасные для жизни.
Уже сейчас от супербактерий гибнут тысячи людей по всему миру. Ученые полагают, что к 2050 году число жертв достигнет миллионов.
Причины кризиса — бесконтрольное и чрезмерное использование антибиотиков в медицине и животноводстве, а также медленные темпы разработки новых препаратов и быстрая адаптация бактерий. Поэтому сегодня для человечества так важно найти новые соединения с уникальным механизмом действия на патогены.
Их поиском занимаются и в лаборатории клеточных и молекулярных технологий МФТИ. В новом исследовании учёные разработали новый класс гибридных молекул на основе доступного химического сырья — резорцинола и пиримидина — спирохроманопиримидины. Они имеют трёхмерную спироциклическую структуру: вокруг общего атома углерода находятся два кольца — хромановое и пиримидиновое.
По гипотезе учёных, полученные соединения бьют сразу по двум фронтам: хромановый фрагмент обеспечивает закрепление молекулы лекарства на поверхности бактериальной оболочки, а пиримидиновая часть молекулы ответственна за воздействие на метаболизм бактериальной клетки, нарушая ее жизненно важные процессы.
Молекулы синтезировали оригинальным методом: используя комбинированный кислотный катализатор учёные смогли осуществить синтез новых молекул, тщательно контролируя их пространственную конфигурацию. В итоге простым, доступным для промышленного применения методом удалось выделить разные пространственные изомеры спирохроманопиримидинов в чистом виде (одинаковые по составу молекулы, но с разным расположением атомов в пространстве).
Чтобы предсказать, как поведут себя молекулы в организме человека, учёные смоделировали их взаимодействие на платформах SwissADME и pkCSM. Результат показал, что некоторые соединения хорошо всасываются в кишечнике, могут преодолевать гематологический барьер и проникать в мозг. Это открывает потенциал для лечения инфекций центральной нервной системы
Паразитический гриб с геном сосны уничтожает комаров — переносчиков заболеваний
Комары, переносящие опасные для человека болезни, приобретают устойчивость к химическим инсектицидам, поэтому контролировать их численность все сложнее. Авторы статьи в Nature Microbiology предложили другое средство биологического контроля — генноинженерный паразитический гриб рода Metarhizium, заражение которым смертельно для комаров. Они внесли в геном гриба Metarhizium pingshaense ген синтазы лонгифолена — пахучего вещества, привлекающего комаров (ген был получен от сосны). Модифицированный штамм убивал 91–100% экспериментальной популяции и привлекал комаров даже больше, чем запах человека. Авторы подчеркивают, что гриб можно выращивать на недорогих субстратах, а продуцируемый им лонгифолен безопасен для людей.
Ранее было замечено, что гусеницы, погибшие от грибковой инфекции, привлекают комаров, но механизмы этого явления оставались неизученными. Ученые проанализировали трупы личинок большой восковой моли (Galleria mellonella), колонизированные грибом Metarhizium robertsii, чтобы выявить летучие органические соединения (ЛОС), которые привлекают насекомых. Они обнаружили, что в личинках, покрытых спороносящим мицелием (возрастом 6 дней и старше), постоянно выделялись три таких соединения: (+)-лонгифолен (longifolene), (+)-сативен и (−)-геосмин. При этом 50-дневные трупы личинок выделяли примерно в три раза больше лонгифолена, чем более свежие образцы, а в контрольных незараженных личинках его выделения не происходило вовсе.
С помощью РНК-интерференции ученые идентифицировали у комаров A. albopictus ортолог Or43b, который назвали LOR (longifolene receptor) — он оказался ключевым рецептором лонгифолена у комаров. Комары, у которых была подавлена экспрессия LOR или Orco, теряли интерес как к чистому лонгифолену, так и к колонизированным грибком трупам.
Однако модельный штамм M. robertsii был слабо вирулентен для комаров, а для массового производства спор требовался дешевый субстрат (например, смесь пшеничных отрубей, риса и рисовой шелухи — BRH). Поэтому авторы задались целью создать более эффективный для широкого применения штамм. За основу они взяли M. pingshaense (TM1), высоколетальный для комаров, но не синтезирующий лонгифолен. Они генетически модифицировали этот штамм, внедрив ген синтазы лонгифолена (Tps) из сосны (Pinus sylvestris). Полученный трансгенный штамм Mp-Tps был способен производить лонгифолен.
Результаты показали, что Mp-Tps, выращенный на субстрате BRH, производил значительное количество лонгифолена (97,6 нг/г культуры/час). Культуры Mp-Tps на BRH были значительно более привлекательны для комаров A. albopictus обоих полов, чем культуры дикого типа. За счет этого модифицированный штамм обеспечивал более высокую инокуляционную нагрузку (количество спор на комаре) и убивал комаров примерно в 1,4 раза быстрее, чем дикий тип.
Исследователи отмечают, что, хотя лонгифолен привлекает широкий спектр насекомых, риск негативного экологического воздействия мал, поскольку Mp-Tps сохраняет предпочтение к комарам, а споры на одиночных мертвых комарах выделяют минимальное количество аттрактанта. Однако для всесторонней оценки экологической устойчивости и воздействия на нецелевые виды насекомых необходимы полномасштабные полевые испытания.
В Петербурге открыли генетический способ избавить тополя от пуха
Редактируя гены деревьев, можно повышать их устойчивость к грибным заболеваниям и повреждению насекомыми, сообщил младший научный сотрудник СПбНИИЛХ Дмитрий Каржаев
Ученые Санкт-Петербургского Научно-исследовательского института лесного хозяйства (СПбНИИЛХ) научились редактировать гены деревьев, чтобы по желанию человека изменять их биологические свойства. Технология испытана на образцах осины и может избавить тополь и осину от способности цвести весной, сообщил ТАСС кандидат географических наук, заместитель директора СПбНИИЛХ Александр Степченко.
"То, что мы сделали с древесными породами, не делал в стране пока никто и мало кто в мире. Мы создали генно-редактированную линию осины, чтобы изменить ее признаки. А тополь - это ближайший родственник осины, фактически просто другой вид тополя. Когда тополь цветет и в городе много пуха, создаются проблемы для аллергиков. Мы сейчас можем по нашей технологии сделать так, что тополь не будет образовывать соцветий, сделать это гарантированно и быстро", - сказал ТАСС младший научный сотрудник СПбНИИЛХ Дмитрий Каржаев.
Специалисты института взяли несколько культур ткани осины, подвергли их "обстрелу" из "генной пушки", чтобы отредактировать у них ген, который отвечает за развитие соцветий. "Растение с таким отредактированным геном формировать цветки не может, по крайней мере полноценные, которые образуют пыльцу и способны к оплодотворению", - отметил Каржаев.
Когда экспериментальные сеянцы осины подросли, ученые с помощью секвенирования выявили образцы с максимальным количеством отредактированных клеток. "Не все из обстрелянных культур тканей были успешно редактированы. Мы подвергли редактированию около 800 образцов, но нашли всего 11 растений, успешно редактированных", - рассказал Степченко. 11 успешных образцов были клонированы, и так появилась целая коллекция живых, но генетически измененных осин, не способных к цветению; их уже можно сажать в грунт.
Каржаев подчеркнул, что, редактируя гены деревьев, можно повышать их устойчивость к грибным заболеваниям и повреждению насекомыми, снижать в них количество лигнина, увеличивать скорость роста деревьев, чтобы они достигали товарной ценности, не успевая прогнить. "Сейчас осина растет у нас в лесах, она почти вся подвержена стволовым гнилям, и даже в возрасте 40-50 лет она уже в большинстве случаев имеет повреждения, которые недопустимы, например, в лесопилении, для получения качественной доски", - сказал Степченко. Каржаев рассказал ТАСС, что редактирование гена растения - не его модификация, не ГМО, так как ген-редактированные организмы не несут в себе инородной ДНК, эта технология не вредна для человека.
"Мы, по сути, ускоряем изменения каких-то качеств растений, имитируя естественные природные мутации. То, что в природе происходило бы сотни лет, мы можем ускорить в лаборатории, генетически подкорректировав. <...> Мы сейчас изучаем вопрос, как дальше работать с березой, сосной, елью, лиственницей, это все впереди. Но база, самое главное, она есть, стало понятно, как с этим двигаться дальше", - добавил Каржаев.
Анализ ДНК показал, что неандертальцы преодолели тысячи километров, чтобы попасть в Азию
Генетическое сходство и каменные орудия труда связывают ископаемую кость с неандертальцами, жившими за 3000 километров от неё
Окаменелость, найденная на Крымском полуострове в Восточной Европе, позволила получить самые убедительные на сегодняшний день генетические данные о дальних путешествиях неандертальцев в самое сердце Азии.
Определив, что фрагмент кости, ранее найденный в крымском пещерном комплексе Староселье, принадлежал неандертальцу, исследователи извлекли из него фрагменты митохондриальной ДНК. Этот генетический материал тесно связан с соответствующими сегментами ДНК, уже полученными из останков неандертальцев в трёх местах в Алтайском крае в Сибири, говорят археолог Эмили Пиготт и её коллеги. Митохондриальная ДНК обычно передаётся от матери к ребёнку.
Наряду с общими стилями изготовления каменных орудий, полученные данные указывают на то, что восточноевропейские неандертальцы прошли около 3000 километров на восток, в Азию, где они оставили генетическое и культурное наследие, сообщают исследователи 27 октября в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Миграции неандертальцев на большие расстояния способствовали контактам и скрещиванию с Homo sapiens и денисовцами в разных частях света», — говорит Пиготт из Венского университета.
ДНК и каменные орудия ранее связывали другие восточноевропейские стоянки с алтайскими в Сибири. Но крымский неандерталец был более тесно связан со своими алтайскими собратьями, включая девочку, мать которой была неандерталкой, а отец — денисовцем.
Радиоуглеродный анализ показал, что возраст крымской неандертальской окаменелости, предположительно части берцовой кости, составляет от 46 000 до 45 000 лет. Неандертальцы совершали походы из Европы в Сибирь и, возможно, в Восточную Азию в периоды потепления, предполагает команда Пиготта. Геологические исследования показывают, что один из таких благоприятных для путешествий периодов длился от 120 000 до 100 000 лет назад. Другая началась около 60 000 лет назад.
Тысячи окаменелостей, найденных в Староселье, слишком фрагментированы, чтобы их можно было классифицировать по видам при визуальном осмотре. Анализ белковых остатков в 150 фрагментах костей из Староселья показал, что большинство из них принадлежат лошадям. Большое количество окаменелостей лошадей в крымском скальном убежище согласуется с данными о том, что неандертальцы охотились на диких лошадей.
https://www.sciencenews.org/article/dna-neandertals-traveled-asia
Anthrogen представил самую мощную модель для редактирования белков
Стартап Anthrogen из Сан-Франциско заявил о запуске Odyssey — самой крупной и производительной языковой модели для биоразработки. Это первый искусственный интеллект, который способен не просто анализировать биомолекулы, а конструировать новые белки по заданным параметрам.
Odyssey читает аминокислотные последовательности, трёхмерные структуры и функции белков, а затем проектирует молекулы под конкретные цели. Она может спроектировать белок, который связывается с нужным рецептором, не вызывает побочных эффектов и легко масштабируется для промышленного производства. Таким образом, Odyssey превращает биоинженерию из трудоёмкого ручного процесса в интеллектуальное моделирование, где результат можно получить за часы, а не месяцы.
Модель обучалась по принципу дискретной диффузии — методу, который имитирует естественную эволюцию. Odyssey вносит случайные мутации, тестирует их эффективность и отбирает успешные варианты, что позволяет ей находить жизнеспособные решения даже без огромных наборов данных.
По заявлению Anthrogen, Odyssey демонстрирует рекордные результаты при в десять раз меньшем объёме обучающих данных, чем у конкурентов. Потенциал технологии огромен: от создания точечных лекарств и терапии редких заболеваний до проектирования молекулярных машин, которые смогут выполнять сложные биохимические задачи внутри клеток.