Обзор: "НАУКА и ОБЩЕСТВО 2024". НАУКА. 15
В первом обзоре октября: конкурс РНФ «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня»; Нобелевская премия — 2024: гены имеют право хранить молчание; нацпроект по биоэкономике и жизнь до 120 лет: первый форум «БИОПРОМ» в Геленджике; вакцина с использованием мРНК защитила мышей от смертельно опасных кишечных бактерий C. difficile; химики синтезировали новые молекулы с противораковой активностью; Neuralink Маска получает от FDA статус прорывного устройства для импланта Blindsight; биологи смоделировали фиброз в клеточных культурах.
Конкурс РНФ «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня»
Российский научный фонд извещает о проведении открытого публичного конкурса на получение грантов Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка проведения научных исследований и развития научных коллективов, занимающих лидирующие позиции в определенных областях науки».
Гранты выделяются на осуществление фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований в 2025–2028 годах с последующим возможным продлением проекта на срок до трех лет по отраслям знаний, указанным в конкурсной документации.
Научное исследование (проект) должно быть направлено на решение конкретных задач в рамках одного из определенных в Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации.
В конкурсе могут принимать участие проекты научных коллективов независимо от должности, занимаемой руководителем научного коллектива, его ученой степени и гражданства, организационно-правовой формы и формы собственности организаций, с которыми руководитель проекта и члены научного коллектива состоят в трудовых или гражданско-правовых отношениях.
https://rscf.ru/upload/iblock/172/76tuvg0ujzk2avnu3otijrlpjy1nsshm.pdf
Нобелевская премия — 2024: гены имеют право хранить молчание
В этом году заветный звонок раздался 7 октября в домах новых лауреатов: американских ученых Гэри Равкана и Виктора Эмброса. Они разделят премию с формулировкой «за открытие микроРНК и ее роли в пост-транскрипционной генной регуляции». Это один из фундаментальных принципов, определяющих активность каждого гена, — то есть того, сколько белка синтезируется с него. Над этой темой исследователи работали вместе в Гарвардском университете. Лауреаты 2024 года не только коллеги, но и почти ровесники: будущий специалист по биологии развития Эмброс родился в Ганновере в 1953-м году, а будущий молекулярный биолог Равкан — в Беркли в 1952-м.
В чем же суть их открытия? Наша ДНК — длинная молекула из двух закрученных по спирали цепей, которая хранится в клетке в виде хромосом. При помощи «букв» — нуклеотидов — в ней записаны инструкции, по которым нужно собирать каждый белок в нашем организме. Один ген обычно соответствует одному белку. Но почему жизнь так зависит именно от белковых молекул? В наших клетках удивительно разнообразны и выполняют миллионы ролей: они могут быть «строительным материалом», участвуют в сложных сетях взаимодействий, работают переключателями в процессах нашего организма, впускают и не выпускают внутрь клетки различные вещества. Разные белки катализируют химические реакции, покрывают и защищают,
смазывают и питают. Благодаря им сокращаются мышцы, кровь переносится кислород, глаза — получают световой сигнал, а иммунитет защищает нас от болезней.
Вот только каждой клетке не нужны все виды белков сразу: производить весь ассортимент было бы просто тратой ресурсов. Сотни типов клеток устроены по-разному: клетки эпителия кишечника покрыты ресничками и имеют мало общего с похожими на деревца нейронами, которые проводят нервный импульс, или с клетками на поверхности альвеол в легких.
Эритроциты с вогнутыми боками при созревании избавляются от ядра, чтобы лучше переносить кислород, а половые клетки и вовсе имеют «половинчатый» набор хромосом. Все эти и многие другие типы так отличаются именно благодаря белкам, зависящим от выбранной клеткой «профессии». А значит, в определенных видах клеток требуется включение только определенных типов генов, а остальные должны «молчать». Действие микроРНК — совершенно новым механизм, который позволяет достичь этого разнообразия, чтобы каждая разновидность клеток производила те белки, в которых нуждается, становилась самой собой и не тратила силы и ингредиенты впустую. Сейчас науке известно около тысячи типов микроРНК в организме одних только людей, а сам принцип оказался универсальным для многоклеточных.
https://indicator.ru/medicine/nobelevskaya-premiya-2024-geny-imeyut-pravo-khranit-molchanie.htm
Нацпроект по биоэкономике и жизнь до 120 лет: первый форум «БИОПРОМ» в Геленджике
Международный форум «БИОПРОМ: промышленность и технологии для человека» прошел 7–8 октября 2024 года. Деловая программа форума была посвящена четырем основным направлениям: «Иннофуд», «Биотехмед», «Косметик компонент» и «Экобио». Параллельно на площадке прошла выставка, где разместилось более сотни стендов инновационной продукции. Организаторы форума сделали ставку на «человекоцентризм» и то, что биотехнологии, пищевая отрасль и фармацевтика могут предложить для здоровья и благополучия граждан. Во время мероприятия прошли дискуссии и круглые столы от ведущих экспертов отрасли, представителей министерств, научных организаций и бизнеса, а также известных артистов и спортсменов. Эксперты обсудили задачи нацпроекта по биоэкономике, возможные пути для импортозамещения лекарств, развитие отечественного виноделия, проекты, представленные на конкурсе стартапов.
Ряд сессий были организованы с акцентом на потребителя и были посвящены темам ожирения, здорового питания и долголетия, другие были адресованы производителям и представителям научного сообщества.
Форум проводился при поддержке Минпромторга РФ, а соорганизаторами и партнерами мероприятия стали группа компаний Business Event, Ростех, «Фармасинтез» и Ассоциация «ТП БиоТех2030» вместе с ФИЦ биотехнологии РАН, а также ряд крупнейших компаний в сфере пищевой и фармацевтической промышленности и ритейла.
Модератор сессии, программный директор форума БИОПРОМ Антон Атрашкин, выразил уверенность, что совместная работа ведущих ученых и производителей позволит сделать так, «чтобы “диабет”, “Паркинсон”, “Альцгеймер” и другие зловещие слова навсегда ушли в прошлое». Он пожелал, чтобы люди, живущие здоровой и счастливой жизнью до 120 лет, стали «целью ХХI века и нормой для ХХII».
Специальная сессия форума была посвящена направлениям работы недавно созданного Научно-технологического центра биоэкономики и биотехнологий. На мероприятии выступил Алексей Федоров, директор ФИЦ биотехнологии РАН, вошедшего в состав центра. Он представил наработки и проекты, которые могут стать частью научной программы центра.
Заключительной сессией форума БИОПРОМ стало заседание Совета по развитию микробиологической промышленности и биотехнологий. Участники представили итоги работы Совета за прошедший год, действующие и возможные меры государственной поддержки для стимулирования развития биоэкономики, вопросы регулирования продуктов, произведенных с использованием ГММ, и другие значимые темы. Антон Костинов, старший аналитик Ассоциации «ТП Биотех2030» и ФИЦ биотехнологии РАН, выступая на сессии, рассказал о текущем состоянии отрасли и основных показателях рынка.
https://inscience.news/ru/article/discussion/nacproekt-po-bioekonomike-i-zhizn-do-120-let
Вакцина с использованием мРНК защитила мышей от смертельно опасных кишечных бактерий C. difficile
Все лабораторные мыши, которым была введена новая вакцина, выжили после введения смертельной дозы возбудителя Clostridioides difficile – печально известная кишечная инфекция, для которой мало эффективных методов лечения и нет одобренной вакцины. Но та же технология, которая позволила создать первые вакцины против COVID-19, в ходе экспериментов на мышах показала свою многообещающую эффективность в борьбе с этой смертельной инфекцией, которая ежегодно убивает 30 000 человек в Соединенных Штатах.
мРНК-вакцина, разработанная для борьбы с C. difficile и токсинами, которые она вырабатывает, защитила мышей от тяжелых заболеваний и смерти после воздействия смертельных уровней бактериального патогена, сообщают исследователи в журнале Science от 4 октября. Хотя потребуется гораздо больше исследований, чтобы понять, безопасна ли вакцина и эффективна ли она для человека, полученные результаты указывают на то, что вакцина с использованием мРНК может оказаться успешной там, где обычные вакцины потерпели неудачу.
C. difficile – условно-патогенный микроорганизм, который часто поражает кишечник после того, как курс антибиотиков уничтожает полезные кишечные бактерии (SN: 24.10.18). Ежегодно эта бактерия заражает около 500 000 человек в Соединенных Штатах, и токсины, которые она выделяет, могут вызвать что угодно - от легкой диареи до сепсиса и смерти. После заражения от него трудно избавиться, так как устойчивые к антибиотикам споры могут оставаться в организме годами. Исследователи разработали несколько различных вакцин, которые настраивают иммунную систему на распознавание токсинов C. difficile, но ни одна из них не оказалась особенно эффективной.
Группа исследователей из Пенсильванского университета применила новый подход, используя технологию мРНК для разработки многоцелевой вакцины, которая нацелена на несколько белков, лежащих в основе способности C. difficile вызывать заболевания. У лабораторных мышей и хомяков вакцина с использованием мРНК вызывала более выраженный всплеск активности различных иммунных клеток, включая антитела, иммуноглобулины и Т-клетки, чем традиционные варианты вакцины.
Этот широкий иммунный ответ принес свои плоды. Как показало исследование, все вакцинированные мыши выжили после введения смертельной дозы C. difficile, в то время как все непривитые мыши умерли через несколько дней. Вакцинированные мыши все равно заразились, но у них были легкие симптомы, и они быстро пришли в норму. Иммунная защита оказалась надежной, так как вакцинированные мыши, перенесшие повторную инфекцию C. difficile через шесть месяцев, чувствовали себя примерно так же хорошо, как и в первом раунде.
Методы лечения, которые срабатывают у мышей, часто оказываются неэффективными у людей, хотя исследователи обнаружили, что вакцина с использованием мРНК вызвала иммунный ответ у двух макак-резусов. Тем не менее, исследователи признают, что эти вакцины необходимо протестировать на “грязных мышах”, у которых более естественная иммунная система, чем у лабораторных мышей, прежде чем они будут готовы к испытаниям на людях.
https://www.sciencenews.org/article/mrna-vaccine-c-diff-bacteria-mice
Химики синтезировали новые молекулы с противораковой активностью
Ученые разработали простой и доступный метод получения диазепинов — молекул, широко представленных среди природных веществ и лекарственных препаратов. Для этого исследователи синтезировали молекулы-предшественники, нагревание которых при 80°C в присутствии соединений родия позволило с высокой эффективностью получить ряд диазепинов редкого класса. Полученные продукты подавляли рост раковых клеток, практически не снижая жизнеспособность здоровых. Благодаря этому они могут найти применение при разработке противоопухолевых средств. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Organic Letters.
Диазепины — органические молекулы, содержащие в своей структуре кольцо из семи атомов: пяти атомов углерода и двух атомов азота. Их производные, в частности, бензодиазепины, широко используются в медицинской химии. Они служат основой противораковых препаратов, а также лекарств для борьбы с тревожностью, эпилепсией и депрессией. В связи с перспективностью диазепинов, ученые ищут способы получения новых типов таких соединений.
Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета нашли простой способ получения редкого класса диазепинов, не содержащих дополнительного кольца, характерного для большинства соединений этого типа. Сначала авторы из коммерчески доступных веществ синтезировали молекулы-предшественники, состоящие из двух связанных между собой пятичленных колец с дополнительными химическими группами. К ним добавили родиевый катализатор и нагревали полученные смеси от полутора до четырех часов при температуре от 80°C до 130°C. В результате удалось получить ряд различных диазепинов.
Затем авторы исследовали механизм протекающей реакции экспериментально, а также с помощью компьютерных расчетов. Оказалось, что под действием соединений родия пятичленные кольца молекулы-предшественника разрушаются, объединяясь в единое кольцо большего размера — кольцо диазепина — через промежуточное образование трехчленного кольца. При такой перестройке рвутся связи между атомами углерода, между азотом и кислородом, а также между азотом и углеродом. Понимание того, как происходит этот процесс, будет полезно при поиске способов синтеза других производных диазепина.
Хотя диазепины, подобные вновь полученным, известны уже более 30 лет, их биологическая активность ранее не изучалась. Соавторы исследования из Тольяттинского государственного университета изучили, как действуют полученные вещества на клетки рака молочной железы, простаты, кожи, легкого, колоректального рака, а также на здоровые клетки соединительной ткани легкого. Оказалось, что десять соединений в разной степени подавляли рост больных клеток, при этом важно, что семь из них не оказывали влияния на здоровые клетки. Это говорит о том, что полученные вещества могут быть перспективны для борьбы с онкологическими заболеваниями.
https://inscience.news/ru/article/russian-science/himiki-sintezirovali-novye-molekuly-s-protivorak
Neuralink Маска получает от FDA статус прорывного устройства для импланта Blindsight
Стартап компании Илона Маска по производству мозговых чипов Neuralink получил от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) статус «прорывного устройства» на экспериментальный имплант, направленный на восстановление зрения. Такой статус присваивается определенным медицинским устройствам, находящимся в статусе разработки, которые потенциально могут обеспечить лечение или диагностику опасных для жизни состояний.
По словам Маска, экспериментальное устройство, известное как Blindsight, «позволит видеть даже тем, кто потерял оба глаза и зрительный нерв». На данный момент неизвестно, когда начнутся испытания данного изделия, тем не менее Маск уточняет, что зрение после его имплантации будет возвращаться постепенно, чтобы не давать излишнюю нагрузку на мозг. Сначала оно будет иметь «низкое разрешение», но со временем сможет «превзойти» естественное зрение.
Neuralink основана бизнесменом Илоном Маском и группой инженеров в 2016 году. Компания разрабатывает интерфейс мозгового чипа, который можно имплантировать в череп, что, по ее словам, в конечном итоге может помочь пациентам с ограниченными возможностями снова двигаться и общаться, а также восстановить зрение. Устройства Neuralink имеют чипы, которые обрабатывают и передают нейронные сигналы на компьютер или телефон. На данный момент исследователи тестируют такие «мозговые» чипы у двух пациентов.
Биологи смоделировали фиброз в клеточных культурах
Ученые наиболее близко к естественным условиям смоделировали условия фиброза — разрастания рубцовой ткани на месте здоровой — в чашках Петри, вырастив в них стволовые клетки, а также клетки кожи и легких человека. Созданные условия — естественный белковый матрикс, синтезированный самими клетками, и добавление белка, способствующего развитию фиброза, — могут использоваться при поиске причин фиброза и разработке соответствующей терапии. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications.
Если сильно повредить кожу, после заживления раны образуется рубец. Похожий процесс, называемый фиброзом, происходит и в результате повреждения или воспаления внутренних органов и тканей — печени, легких, сердечной мышцы и других. На месте ранее специализированной ткани разрастается соединительная, которая не может выполнять функции той, что она заместила. Из-за этого органы начинают хуже работать. Согласно статистике, до 50% смертей в развитых странах связано именно с фиброзом, поэтому нужны подходы к его лечению. Чтобы их разработать, необходимо понимать причины и этапы замещения поврежденной ткани соединительной.
На сегодняшний день известно, что существует белок, способствующий фиброзу, — трансформирующий фактор роста бета (TGFβ-1). Кроме того, исследования показывают, что важную роль в разрастании клеток соединительной ткани играет состав внеклеточного матрикса — каркасных молекул, окружающих клетки. Однако до сих пор недостаточно доступных и корректных моделей, позволяющих воссоздать фиброз в клеточных культурах и подробно исследовать его причины.
Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова смоделировали фиброз на клеточных культурах, искусственно превратив стволовые клетки в миофибробласты — клетки соединительной ткани. Для этого авторы создали для стволовых клеток микроокружение, наиболее близкое тому, что возникает в ткани при начале развития фиброза. Стволовые клетки человека поместили на естественный матрикс — белки, которые в больших количествах синтезируются в соединительной ткани, — и добавили белок TGFβ-1.
Наблюдения показали, что спустя четыре дня выращивания на такой среде у стволовых клеток появлялись признаки основных клеток рубцовой ткани — миофибробластов. В них начали синтезироваться специфические белки — фактор активированных фибробластов и гладкомышечный актин. Кроме того, клетки вырабатывали в 3,5 раза больше профибротических (способствующих фиброзу) белков и примерно на 40% меньше антифибротических, чем культуры, выращенные в стандартной питательной среде без TGFβ-1 и других специфичных для соединительной ткани молекул.
Анализ регуляторных микроРНК — молекул, контролирующих активность различных генов, — показал, что в смоделированном микроокружении в клетках изменяется количество микроРНК, мишени которых связаны с фиброзом. Учитывая, что стволовые клетки способны передавать соседним клеткам сигналы в виде микроРНК, такие изменения способны влиять на судьбу не только самих стволовых клеток, но и их соседей.
Кроме того, авторы подтвердили, что в предложенных условиях в миофибробласты могут превращаться не только стволовые, но и уже специализированные клетки — кожи и ткани легкого. Благодаря этому в предложенных условиях можно будет моделировать развитие фиброза в разных тканях и искать наиболее эффективные для каждого случая методы терапии.
https://inscience.news/ru/article/russian-science/biologi-smodelirovali-fibroz-v-kletochnyh-struktu
*АМКСБ в стиле Робера Делоне