НАУКА и ОБЩЕСТВО 2026. 2
70 • «Белковый магнитофон» записывает события в клетке на протяжении нескольких недель
• Открыт новый род и вид бактерий, разлагающих водоросли
• «Печень-на-чипе» поможет оценить эффективность и безопасность лекарств
• Ученые обнаружили новый фактор развития диабета
• Микробы-симбионты научились делать инъекции клеткам хозяина
• Древние вирусы в ДНК человека оказались ускорителями раннего развития эмбриона
• Ученые создали прототип вакцины для защиты птиц от активно распространяющегося вируса гриппа H5N1
«Белковый магнитофон» записывает события в клетке на протяжении нескольких недель
Исследователи из США разработали систему, который записывает процессы, происходящие в клетке, на белковую «кассету». В клетке постоянно растет линейный белковый комплекс, состоящий из мономеров — структурных и сигнальных. На сигнальные мономеры «навешан» тэг, и они экспрессируются под действием промотора гена, о работе которого мы хотим узнать. Когда экспрессируется нужный ген, мономер с тэгом включается в состав комплекса, где его можно детектировать. Генов может быть несколько, если использовать разные тэги. Последняя версия — CytoTape — создает более тонкие белковые комплексы, которые не деформируют клетку и могут записывать информацию в течение недель. Система фиксирует как время, так и амплитуду транскрипционных событий и работает in vivo в мозге мыши.
Экспрессия генов в клетке динамически управляется сетью из множества регуляторных компонентов. Изучать эти динамические процессы довольно трудно. Современные методы в основном или получают статичный «снимок», или отслеживают судьбу единичных компонентов во времени. Для изучения сети регуляции генов исследователи из США попытались создать метод, который мог бы записать взаимодействия множества компонентов, происходящие в одной клетке в течение довольно длительного времени (в течение дней и недель).
Ранее этой же группой исследователей была предложена концепция «белкового магнитофона», который позволяет записать процессы, происходящие в клетке, на линейный белковый комплекс (XRI- и iPAK4-системы). Длинный линейный белковый комплекс самостоятельно собирается из мономеров — структурных, сигнальных, иногда других. Сигнальные мономеры несут метку (тэг) и экспрессируются только под действием промотора того гена, о работе которого ученые хотят узнать. Однако предыдущие подходы не позволяли одновременно записывать сигналы в течение многих дней, так как рост линейного комплекса был ограничен размером клетки. В новой системе CytoTape используется гибкий, нитевидный, физиологически совместимый комплекс, который может вырасти больше клетки и содержать множество молекулярных тэгов. CytoTape обеспечивает одновременную масштабируемую запись активности пяти транскрипционных факторов — CREB, c-fos, Arc, Egr1 и Npas4 — в отдельных живых клетках.
Открыт новый род и вид бактерий, разлагающих водоросли
Сотрудники Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН совместно с коллегами из Национального научного центра морской биологии им. А. В. Жирмунского ДВО РАН и ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН открыли новый род и вид морских бактерий, способных разлагать сложные углеводы водорослей, такие как альгинат. Результаты опубликованы в журнале Microorganisms.
Микроорганизм был выделен из жидкости, заполняющей внутреннюю полость морского ежа Strongylocentrotus intermedius, выловленного в проливе Фриза (Курильские острова) на глубине 400 метров.
Бактерия получила название Algorimicrobium bowmanii. Генетический анализ показал, что она и ещё семь известных видов, ранее относимых к роду Bizionia, на самом деле формируют отдельную, самостоятельную эволюционную ветвь. Поэтому исследователи предложили выделить их в новый род — Algorimicrobium.
Исследование генома нового штамма KMM 8389T выявило у него уникальный набор ферментов, специализирующихся на расщеплении полисахаридов водорослей. В частности, у бактерии есть гены, отвечающие за производство гликозидгидролаз (GH13, GH31, GH65) и полисахаридлиаз (PL6, PL7, PL12, PL17), что указывает на её потенциальную роль в переработке морских растительных остатков.
Это открытие не только проясняет эволюционные взаимоотношения внутри семейства Flavobacteriaceae, но и имеет практическое значение. Способность бактерии разлагать альгинат — основной компонент клеточных стенок бурых водорослей — делает её перспективным кандидатом для биотехнологий, например, для переработки морских биоресурсов или производства биотоплива.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России (соглашение № 075-15-2025-467).
https://new.ras.ru/press-center/otkryt-novyy-rod-i-vid-bakteriy-razlagayushchikh-vodorosli/
От анализа генома до роботизированной руки: как современные технологии ускоряют селекцию растений в России
Итоги круглого стола «На шаг впереди: технология успеха»: создание платформы предиктивной селекции, кейсы спидбридинга, которые экономят годы работы, разработка ИИ-агента для диагностики растений и создание функциональных продуктов с помощью биофортификации
В рамках международной выставки AGRAVIA-2026 состоялся круглый стол «На шаг впереди: технология успеха». Модератором мероприятия выступила директор дирекции Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства (ФНТП) Ирина Лаврентьева.
Эксперты детально обсудили, как передовые инструменты: предиктивные селекционные платформы, технологии ускоренной селекции (спидбридинг) и решения на основе искусственного интеллекта — преодолевают стадию экспериментальных разработок и становятся практическими повседневными инструментами, интегрированными в реальный селекционный процесс.
Сократ Монахос, заведующий кафедрой молекулярной селекции, клеточных технологий и семеноводства, директор селекционно-семеноводческого центра овощных культур ФГБОУ ВО «РГАУ — МСХА им. К. А. Тимирязева», cообщил о создании платформы предиктивной селекции.
По словам Монахоса, на данном этапе платформа объединяет 16 ключевых культур и 15 ведущих исследовательских центров и аграрных вузов от Дальнего Востока до Белгорода.
Врио директора ФИЦ «Немчиновка» Николай Елаткин отметил, что референтная база данных платформы наполняется фенотипами, собранными по единым методикам для каждой из культур проекта. «Правильный сбор фенотипов, качественные геномные данные позволят нам повысить точность оценок и как можно более эффективно использовать те наработки, которые у нас сейчас есть», — заявил он.
Михаил Дивашук, руководитель отдела прикладных генетических технологий ФГБНУ ВНИИСБ, рассказал о применении спидбридинга.
Так, для компании «Агроплазма» ускоренно перевели на цитоплазматическую мужскую стерильность (полная или частичная стерильность мужской репродуктивной системы цветка, т. е. тычинок) гибрид восковидной кукурузы. В семеноводстве это позволит экономить до 10% затрат на производство гибридных семян.
Совместно с компанией «СОКО» и Институтом цитологии и генетики РАН создан набор молекулярных маркеров, которые позволяют по фрагменту листа определить, будет ли растение или сорт высокобелковым. В результате уже в этом году получен большой набор высокобелковых линий сои, адаптированных под разные климатические зоны. Этим летом они выходят на испытания и с большой вероятностью станут основой для новых сортов.
Полностью секвенирована вся коллекция яровой пшеницы компании «Щелково Агрохим». Благодаря разработанной совместной модели геномной и маркерной селекции создан набор элитных высокоурожайных линий с разной технологической направленностью. Сейчас эти растения находятся на этапе максимального размножения, уже этим летом планируется начать полноценные полевые испытания.
«Печень-на-чипе» поможет оценить эффективность и безопасность лекарств
Ученые Сеченовского Университета разработали лабораторную модель печени, способную воспроизводить реакции человеческой ткани на лекарственные препараты. Работа опубликована в журнале Bioprinting.
В основе конструкции — сфероиды, составленные из трех типов клеток: гепатоцитоподобной линии HepG2, эндотелиальных клеток и мезенхимальных стромальных клеток. Исследователи поместили эти сфероиды в гидрогель, обогащенный компонентами матрикса печени овцы, который помогает клеткам вести себя более физиологично, и затем с помощью 3D-биопечати сформировали трехмерную конструкцию «печени-на-чипе».
За три недели культивирования система демонстрировала активный рост, формирование структур, похожих на элементы сосудистой сети, высокую жизнеспособность и стабильную работу основных печеночных функций. В частности, она вырабатывала альбумин и альфа-1-антитрипсин — ключевые белки, по которым оценивают функциональность гепатоцитов.
«Мы стремились создать модель, которая одновременно будет масштабируемой, стандартизируемой и при этом максимально физиологичной. Включение децеллюляризованного матрикса и нескольких типов клеток позволило приблизить архитектуру и функции к нативной ткани печени», — рассказала заведующая лабораторией прикладной микрофлюидики, доцент Института регенеративной медицины Анастасия Шпичка.
Ученые сравнили новую конструкцию с обычными сфероидами, выращенными без матрикса. Такие модели широко используются в исследованиях, однако в них со временем формируется некротическое ядро, а клетки испытывают дефицит кислорода и питательных веществ.
В отличие от традиционных сфероидов, «печень-на-чипе» сохраняла более высокую метаболическую активность и демонстрировала более физиологичную реакцию на распространенные гепатотоксичные и противоопухолевые препараты — включая ацетаминофен (парацетамол), диклофенак, доксорубицин и цисплатин.
«Одно из ключевых преимуществ конструкции — ее чувствительность к лекарственным соединениям. Мы видим, что такая система способна точнее отражать реакции человеческой печени, что особенно важно на этапах доклинической разработки», — отметила Анастасия Шпичка.
Полученная платформа может использоваться для доклинического тестирования лекарств, изучения механизмов повреждения печени и дальнейшего создания персонализированных моделей на основе клеток конкретного пациента.
Проект выполнен при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках гранта № 075-15-2024-640.
Ученые обнаружили новый фактор развития диабета
Дефицит микроэлемента хрома в организме человека может привести к развитию диабета второго типа, установили специалисты ЮУрГУ в составе международного научного коллектива. Открытие позволит на основе быстрого скрининга кожи ладони выявлять пациентов из группы риска. Результаты представлены в SHIFAA.
Специалисты вуза с коллегами из Ирака обнаружили, что ранним признаком развития устойчивости клеток к переносчику сахара является дефицит микроэлемента хрома в тканях. У людей с пониженным уровнем хрома инсулинорезистентность была значительно выше, даже если уровень сахара и инсулина в крови еще оставался в норме, объяснил лаборант управления научной и инновационной деятельности ЮУрГУ Аммар Кади.
Кади пояснил, что связь хрома и диабета изучалась и раньше, но обычно через анализы крови или волос. В качестве альтернативного метода быстрой оценки концентрации микроэлемента ученые предложили использовать быстрый анализ по коже ладони.
https://ria.ru/20260127/nauka-2070323451.html
https://peninsula-press.ae/Journals/index.php/SHIFAA/article/view/247
Микробы-симбионты научились делать инъекции клеткам хозяина
Международная группа микробиологов обнаружила, что большинство мирных бактерий-симбионтов в кишечнике человека вооружены сложными системами для впрыскивания белков внутрь наших клеток. Ранее считалось, что этот механизм используют только опасные инфекции, но новое исследование показало: комменсалы применяют его не для атаки, а для настройки иммунной системы и управления воспалением.
В микробиологии хорошо известна система секреции III типа (T3SS). Это сложный белковый комплекс, который работает как микроскопическая игла со шприцем. Бактерия прокалывает им мембрану клетки хозяина и впрыскивает внутрь свои белки — эффекторы.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Microbiology, проанализировали геномы тысяч бактерий типа Pseudomonadota, живущих в кишечнике здоровых людей. С помощью алгоритмов машинного обучения исследователи предсказали, какие именно белки эти бактерии могут вводить в человека.
Затем ученые создали карту HuMMI (Human-Microbiome Meta-Interactome). Применив методы молекулярной биологии, они проверили в лаборатории, с каким из белков человека физически связывается каждый бактериальный белок. Финальным этапом стала проверка на живых культурах человеческих клеток: ученые наблюдали, как впрыснутые белки меняют поведение иммунитета.
Выяснилось, что 80% исследованных мирных бактерий в здоровом кишечнике имеют рабочие системы T3SS. Но их инъекции (белки-эффекторы) отличаются от токсинов патогенов.
Эти белки не убивают клетки человека. Вместо этого они вмешиваются в работу сигнальных путей, в частности NF-kB, который отвечает за развитие воспаления. Таким образом бактерии «подкручивают» настройки иммунитета, заставляя его реагировать на угрозы или, наоборот, успокаиваться.
https://naked-science.ru/article/biology/mikroby-simbionty-nauchil
Древние вирусы в ДНК человека оказались ускорителями раннего развития эмбриона
Китайские эмбриологи установили, что успешное развитие человеческого зародыша критически зависит от активности древних эндогенных ретровирусов, встроившихся в наш геном десятки миллионов лет назад. Исследование показало, что эти генетические элементы, долгое время считавшиеся «мусором», запускают глобальную активацию генома, без которой беременность прерывается на самых ранних стадиях.
В первые дни после оплодотворения эмбрион развивается за счет ресурсов, накопленных в яйцеклетке матери. Однако на стадии четырех–восьми клеток происходит переломный момент — активация генома зиготы (ZGA). Эмбрион должен «проснуться» и начать использовать собственные гены для строительства организма.
Если этот процесс дает сбой, развитие останавливается, что часто становится причиной необъяснимого бесплодия и неудач при процедурах ЭКО. Механизмы, которые отвечают за этот массовый старт генов у человека, до сих пор оставались малоизученными.
Авторы исследования, опубликованного в Science, проанализировали эмбрионы, полученные в клиниках ЭКО, которые самопроизвольно остановились в развитии на стадии 8 клеток. Сравнив их со здоровыми эмбрионами, ученые заметили, что у погибших была критически снижена активность семейства эндогенных ретровирусов MLT2A1.
Оказалось, что MLT2A1 не просто копирует себя, а создает гибридные (химерные) молекулы РНК, в которых вирусный код соединен с соседними участками человеческого генома.
Этот гибрид выполняет роль навигатора: вирусная часть молекулы РНК захватывает белки, необходимые для считывания генов (например, HNRNPU). А человеческая часть РНК указывает этому комплексу, куда именно нужно сесть на ДНК, чтобы включить нужные для развития гены.
https://naked-science.ru/article/biology/drevnie-virusy-v-dnk-chel
Ученые создали прототип вакцины для защиты птиц от активно распространяющегося вируса гриппа H5N1
Ученые разработали новый вакцинный штамм против высокопатогенного вируса гриппа птиц H5N1, который, в отличие от существующих препаратов, точно нацелен на циркулирующий в настоящее время вариант возбудителя. Исследователи собрали искусственный вирус гриппа H5N1 методами обратной генетики, добавив в РНК вируса точечные мутации. Благодаря этому штамм оказался безопасным для животных и человека, но сохранил способность вызывать иммунный ответ. Разработка может служить основой для эффективной вакцины, которая поможет снизить экономические потери в птицеводстве и предотвратить массовую гибель птиц на фермах. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале «Сельскохозяйственная биология».
Высокопатогенный вирус гриппа птиц подтипа H5N1 широко циркулирует по всему миру. По данным Всемирной организации здоровья животных, в 2022 году более 25 миллионов домашних и диких птиц были инфицированы этим вирусом. H5N1 опасен еще и тем, что он способен преодолевать межвидовой барьер и поражать человека и сельскохозяйственных животных, например, крупный рогатый скот. Традиционные методы борьбы, такие как уничтожение зараженных стад и вакцинация, не всегда эффективны из-за высокой изменчивости вируса. Так, существующие вакцины часто не соответствуют актуальным штаммам, что снижает их защитные свойства. Например, в России против гриппа птиц наиболее популярны вакцины, в основе которых лежит инактивированный («обезвреженный») штамм, генетически близкий к вирусам, выделенным в мае 2005 года в Китае, — то есть устаревшей группе патогенов. Поэтому ученые ищут новые способы разработки безопасных и эффективных препаратов, способных противостоять современным вариантам вируса.
Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета ветеринарной медицины (Санкт-Петербург) и Научно-исследовательского института гриппа имени А.А. Смородинцева (Санкт-Петербург) разработали штамм вируса гриппа, который можно использовать для вакцинации птиц. Для этого авторы применили метод обратной генетики, который позволяет конструировать вирусы с заданными свойствами.
«Оптический отпечаток» для биопленок придумали в Казани
Научный коллектив Казанского федерального университета и Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) показал, как гиперспектральный анализ (технология «оптического отпечатка») способен в режиме реального времени определять видовой состав бактериальных сообществ биопленок и выявлять наличие в них опасных микроорганизмов.
Это может стать ключом к эффективному лечению инфекций, подчеркнули в пресс-службе КФУ.
Основная цель работы – оценка возможности гиперспектрального анализа для неинвазивной диагностики состава биопленок. Эта технология позволяет получать изображения отраженного от объекта света одновременно во множестве спектральных каналов, создавая его уникальный «оптический паспорт» без необходимости проведения микробиологического посева и выделения отдельных культур микроорганизмов.
Моделирование биопленок и биохимический анализ их матрикса выполнены на базе Казанского университета при поддержке Российского научного фонда. Гиперспектральные измерения и анализ данных с применением в том числе методов глубокого машинного обучения проведены в СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Эксперименты подтвердили, каждая изученная биопленка обладает индивидуальным спектром отражения. Важно, что спектрограммы смешанных сообществ не являются простой суммой спектров отдельных видов, а отражают их сложное нелинейное взаимодействие, сохраняя при этом признаки, позволяющие идентифицировать участников консорциума.
https://наука.рф/news/opticheskiy-otpechatok-dlya-bioplenok-pridumali-v-kazani/
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003267026000486
Основная иллюстрация: Photomicrograph of a cross-section of a roundworm (Ascaris), John Timmer, 2018