Обзор: "НАУКА и ОБЩЕСТВО 2024". НАУКА. 12
277 Виртуальная клетка поможет ученым быстрее создавать новые лекарства; вирусный белок действует на клетки подобно поверхностно-активным веществам; в "Сириусе" разработают передовую технологию генной терапии наследственных заболеваний; биологи научились удалять шипы растений с помощью генного редактирования; ФМБА анонсировало КИ первой в мире вакцины от аллергии на пыльцу березы - в обзоре событий первой половины августа.
Виртуальная клетка поможет ученым быстрее создавать новые лекарства
Новая разработка российских ученых — виртуальная клетка — поможет воспроизводить экспериментальные данные для конкретных типов клеток человека. Ученые смогут проверять гипотезы на начальном этапе, не прибегая к живым клеточным культурам или модельным организмам. Это существенно сэкономит время при поиске новых мишеней и лекарственных средств.
Разработку ведет научная группа направления «Вычислительная биология» Научно-технологического университета «Сириус». Исследование получило поддержку Российского научного фонда (РНФ).
Увеличение вычислительных мощностей и появление новых подходов к анализу больших данных стало толчком для развития системной биологии — науки, исследующей сложные механизмы взаимодействия в живых системах. Одним из ключевых вызовов для ученых послужила разработка виртуальной клетки — модели, позволяющей in silico изучать механизмы в клетках и прослеживать наиболее вероятные реакции в них в ответ на изменения внешних и внутренних факторов, например, чрезмерную активность определенного белка или выброс воспалительных факторов.
Чтобы построить подобную модель, ученым необходимо задействовать мультиомиксные технологии, тем самым объединив данные о ДНК (геномика), белках (протеомика), РНК (транскриптомика) и других типах веществ в клетке. Таким образом, от изучения и построения моделей целого организма исследователи перешли к моделированию на молекулярно-клеточном уровне. В области медицины этот шаг чрезвычайно важен, ведь он поможет определять первопричину развития патологии и бороться с ней, а не только лечить симптомы.
https://наука.рф/news/virtualnaya-kletka-pomozhet-uchenym-bystree-sozdavat-novye-lekarstva/
Вирусный белок действует на клетки подобно поверхностно-активным веществам
Сотрудники лаборатории биоэлектрохимии Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН показали, что полипротеин Gag вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) при взаимодействии с липидной мембраной (моделью оболочки живой клетки) действует подобно поверхностно-активному веществу, уменьшая поверхностное натяжение мембраны.
В результате вблизи области контакта полипротеина Gag с мембраной образуется дополнительный липидный материал, который необходим для формирования новой вирусной частицы в инфицированной клетке. Работа предлагает уникальный физико-химический подход к изучению вирусов и объясняет механизм, с помощью которого вирусные частицы могут формировать свою липидную оболочку при размножении внутри организма человека.
Полипротеин Gag — один из основных компонентов вируса иммунодефицита человека. Он отвечает за сборку вирусной частицы и ее отпочковывание с поверхности плазматической мембраны инфицированной клетки. В ходе этого процесса вирус приобретает свою собственную липидную оболочку как результат взаимодействия с участком плазматической мембраны и её искривления под геометрию вируса. Вопрос о том, как именно полипротеин Gag добивается искривления мембраны, был предметом долгих споров.
В ИФХЭ РАН рассмотрели механизм действия полипротеина Gag с помощью разработанной ранее в лаборатории биоэлектрохимии системы липидных нанотрубок. Этот метод хорошо себя зарекомендовал как модельный инструмент для изучения свойств липидных мембран и взаимодействия с ними различных белков. Электрическое сопротивление просвета цилиндрической нанотрубки связано с её радиусом. Измеряя электрический ток и рассчитывая из него значение сопротивления по закону Ома, можно оценить, как радиус нанотрубки изменяется при адсорбции на ней белка.
Снижение поверхностного натяжения способствует «размягчению» мембраны и увеличению её площади в месте адсорбции белка; возникают искривлённые участки, необходимые для формирования липидной оболочки вируса в процессе его репликации. Таким образом, возможно, обнаружен новый механизм, с помощью которого белки в составе вирусов регулируют физические свойства клеточных мембран.
Этот эффект напоминает образование пены, когда на клеточной мембране возникает множество пузырьков, внутри которых находится белок Gag. Известны и другие ретровирусы, вызывающие эффекты, визуально похожие на вспенивание мембраны. Возможно, наличие в составе вируса белков, подобных Gag и действующих как поверхностно-активное соединение, является общим свойством ретровирусов.
Работа поддержана Российским центром научной информации. Результаты опубликованы в журнале ACS Infectious Diseases.
В "Сириусе" разработают передовую технологию генной терапии наследственных заболеваний
Она поможет создать серию прототипов препаратов для терапии заболеваний, вызванных мутацией генов
Ученые научно-технологического университета "Сириус" создадут новую технологию генной терапии для лечения гемофилии B. Разработка позволит снизить стоимость лечения и создать серию уникальных прототипов препаратов для терапии других наследственных заболеваний, сообщили ТАСС в пресс-службе университета.
"Исследователи Научного центра трансляционной медицины Научно-технологического университета "Сириус" работают над созданием передовой технологии генной терапии наследственных заболеваний. <…> В качестве модельного заболевания ученые выбрали гемофилию B. <…> Новые стратегии лечения позволят существенно снизить стоимость лечения, продлить и улучшить качество жизни пациентов. Данная технология поможет ученым создать серию прототипов новых уникальных генно-терапевтических препаратов для терапии других наследственных заболеваний, вызванных мутацией генов", - сообщили в пресс-службе.
Там уточнили, что современные генно-терапевтические препараты эффективны в лечении редкого генетического заболевания - гемофилии B, однако их стоимость чрезвычайно велика. Кроме того, на данный момент неизвестно, останутся ли внесенные изменения в генетический код клеток пациента на всю его жизнь. При необходимости повторной инъекции сохраняется риск атаки иммунных клеток организма на само лекарство.
Ученые "Сириуса" намерены решить проблемы используемых ранее подходов в терапии гемофилии B, используя вместо вирусных векторов липосомные наночастицы, куда поместят генетические элементы, в том числе систему редактирования ДНК, основанные на технологиях prime editing и base editing. "Они позволяют безопасно корректировать генетическую информацию и обеспечить долгосрочный терапевтический эффект. Подобная система редактирования способна вносить точечные, таргетные правки величиной всего в один нуклеотид", - пояснили в пресс-службе.
Биологи научились удалять шипы растений с помощью генного редактирования
Ученые решили в очередной раз продемонстрировать возможности генетики. Авторы исследования точечно изменили гены нескольких растений семейства пасленовых (Solanaceae), благодаря чему смогли добиться полного исчезновения у них колючек.
Целью для редактирования стали LOG-гены (lonely guy). Они регулируют выработку фитогормонов, а мутации в этих генах определяют, будет ли растение колючее или нет. Используя метод CRISPR-Cas9, исследователи деактивировали участки, ответственные за рост колючек, что привело к появлению неколючих растений.
Оказалось также, что у цветущих растений, в том числе розы и китайского финика, за рост колючек так же отвечают LOG. При этом такое генетическое вмешательство не влияет на рост растений, то есть не мешает им расти и созревать так, как если бы они все еще были с колючками.
ФМБА анонсировало КИ первой в мире вакцины от аллергии на пыльцу березы
Глава Федерального медико-биологического агентства (ФМБА) России Вероника Скворцова анонсировала клинические испытания (КИ) первой в мире вакцины против аллергии на березовую пыльцу и сходные аллергены (яблоко, персик, арахис, соя). Ожидается, что с помощью нового препарата от аллергической реакции можно будет избавиться за три-пять инъекций, тогда как существующие сейчас средства от аллергии являются исключительно терапевтическими. Об этом пишет «Коммерсантъ».
КИ начнутся в конце сентября 2024 года. Скворцова выразила надежду, что уже первый полевой сезон (апрель-май) позволит «полностью подтвердить эффективность и безопасность разработки». После завершения всех этапов исследования вакцина должна появиться в российских медучреждениях.
По словам замдиректора по науке и инновациям Института иммунологии ФМБА Игоря Шиловского, доклинические испытания прошли многообещающе: аллерговакцина не проявила токсического воздействия и не вызывала повреждений жизненно важных органов даже при стократном превышении дозировки.
«Мы картировали аллерген березы, то есть выделили в его структуре наиболее значимые участки, и они вошли в состав аллерговакцины. Фрагменты аллергена, которые отвечают за его токсичность, были исключены, и в результате с помощью такой рекомбинации мы получили гипоаллергенную вакцину», – добавил он.
*АМКСБ в стиле Питера Брейгеля