Биотехнологи - ирээдүйн анагаах ухаан
“SCIENCE from First Hands” сэтгүүлийн шинэ дугаар 2017 оны 7-р сард Новосибирскийн Академгородок хотод болсон “Биотехнологи-Ирээдүйн анагаах ухаан” олон улсын оролцоотой бүх Оросын бага хурлын үеэр хэвлэгджээ. Зохион байгуулагчдын дунд Шинжлэх ухааны форум нь Хими биологи, суурь анагаах ухааны хүрээлэн, СС РАС-ийн Цитологи, генетикийн хүрээлэн, түүнчлэн "Синтетик биологи" стратегийн эрдмийн нэгжийн хүрээнд биоанагаахын судалгаа явуулдаг Новосибирскийн Үндэсний судалгааны улсын их сургууль юм. "Орос болон гадаадын хэд хэдэн оролцогчдыг нэгтгэдэг, ялангуяа биологийн чиглэлээр ажилладаг RAS SB-ийн хүрээлэнгүүд. Тус дугаарын эхний, оршил өгүүлэлд түүний зохиогчид практик анагаах ухаанд генетикийн инженерчлэл, эс, эд, иммунобиологи, дижитал технологиудыг хөгжүүлэх, нэвтрүүлэхтэй холбоотой судалгааны хамгийн сүүлийн үеийн чиглэл, ирээдүйтэй үр дүнгийн тоймыг оруулсан болно. дугаарын бусад нийтлэлд дэлгэрэнгүй танилцуулсан болно
Өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжүүд бий болж, мэдээллийн биополимер, эсийг удирдах аргыг бий болгосноор биологийн шинжлэх ухааны хурдацтай хөгжил нь ирээдүйн анагаах ухааныг хөгжүүлэх үндэс суурийг тавьсан юм. Сүүлийн үеийн судалгааны үр дүнд оношилгооны үр дүнтэй аргууд бий болж, вирусын эсрэг, бактерийн эсрэг, хавдрын эсрэг эмүүдийг оновчтой зохион бүтээх, генийн эмчилгээ, геном засварлах боломжууд гарч ирж байна. Орчин үеийн биоанагаах ухааны технологиуд эдийн засагт нөлөөлж, хүмүүсийн амьдралын чанарыг тодорхойлж эхэлж байна.
Өнөөдрийг хүртэл биологийн үндсэн молекулуудын бүтэц, үүргийг нарийвчлан судалж, уураг, нуклейн хүчлийн нийлэгжилтийн аргуудыг боловсруулсан. Эдгээр биополимерууд нь мөн чанараараа "ухаалаг" материал юм, учир нь тэдгээр нь биологийн тодорхой зорилтуудыг "таних" болон ажиллах чадвартай байдаг. Ийм макромолекулуудыг зорилтот "програмчлах" замаар аналитик системд зориулсан рецепторын молекулын бүтцийг бий болгох, түүнчлэн тодорхой генетикийн хөтөлбөр эсвэл уурагуудад сонгомол нөлөө үзүүлдэг эмийг бий болгох боломжтой.
Синтетик биологийн аргаар бүтээсэн "ухаалаг эм" нь боломжуудыг нээж байна зорилтотаутоиммун, онкологи, удамшлын болон халдварт өвчний (зорилтот) эмчилгээ. Энэ нь тодорхой хүнийг эмчлэхэд чиглэсэн анагаах ухааны хувийн хандлагыг эмнэлгийн практикт нэвтрүүлэх талаар ярих үндэслэл болж байна.
Орчин үеийн анагаах ухааны технологи, эмийн сангийн тусламжтайгаар урьд өмнө анагаах ухааны томоохон асуудал болж байсан олон өвчнийг эмчлэх боломжтой болсон. Гэвч практик анагаах ухаан хөгжиж, дундаж наслалт нэмэгдэхийн хэрээр эрүүл мэндийн тусламж үйлчилгээний ажил жинхэнэ утгаараа улам бүр хурцаар тавигдаж байна: зөвхөн өвчинтэй тэмцэх биш, харин хүн идэвхтэй амьдралын хэв маягийг удирдан чиглүүлэхийн тулд одоо байгаа эрүүл мэндээ хадгалах явдал юм. мөн өндөр наслах хүртлээ нийгмийн бүрэн эрхт гишүүн хэвээр байна.
Баяртай! Орчин үеийн геномын дарааллын аргуудыг анагаах ухаанд өргөнөөр нэвтрүүлж байгаа бөгөөд ойрын ирээдүйд бүх өвчтөнүүд генетикийн паспорттой болно. Өвчтөний удамшлын шинж чанарын талаархи мэдээлэл нь прогнозын хувийн анагаах ухааны үндэс суурь болдог. Урьдчилан сэрэмжлүүлэв. Боломжит эрсдэлийг мэддэг хүн өвчнийг хөгжүүлэхээс сэргийлж амьдралаа зохион байгуулж чадна. Энэ нь амьдралын хэв маяг, хоол хүнсний сонголт, эмчилгээний эм зэрэгт хамаарна.Хэрэв та биеийн үйл ажиллагааны хазайлтыг илтгэдэг олон тооны тэмдэглэгээг байнга хянаж байвал тэдгээрийг цаг тухайд нь засах боломжтой. Биеийн төлөв байдлыг хянах олон аргууд байдаг: жишээлбэл, зүрх судасны тогтолцооны үйл ажиллагаа, нойрны чанарыг хянадаг мэдрэгч эсвэл хүний амьсгалж буй агаар дахь хийн бүтээгдэхүүнийг шинжлэх төхөөрөмж ашиглах. Цусны урсгалд эргэлдэж буй уураг, пептидийн шинжилгээ хийх хамгийн бага инвазив шингэн биопсийн технологи, технологи хөгжсөнөөр асар том боломжууд нээгдэж байна. Өвчний эхний үе шатанд ихэнх тохиолдолд биеийн байдлыг "зөөлөн" аргаар засч залруулж болно: хоол тэжээлийн шинж чанарыг өөрчлөх, нэмэлт микроэлементүүд, витаминууд, пробиотикууд. Сүүлийн үед хүний гэдэсний микрофлорын найрлага дахь хазайлтыг засах боломжуудад онцгой анхаарал хандуулж байгаа бөгөөд энэ нь олон тооны эмгэгийн нөхцөл үүсэхтэй холбоотой юм.
Энэ асуудлыг бие махбодийн төлөв байдалд тогтмол үр дүнтэй хяналт тавих замаар шийдэж болох бөгөөд энэ нь тааламжгүй хүчин зүйлийн нөлөөллөөс зайлсхийх, өвчин үүсэхээс урьдчилан сэргийлэх, эмгэг процессыг маш эрт үе шатанд тодорхойлох, маш хурдан арилгах боломжийг олгоно. өвчний шалтгаан.
Энэ утгаараа ирээдүйн анагаах ухааны үндсэн зорилтыг "эрүүл мэндийн менежмент" гэж томъёолж болно. Хэрэв та хүний удамшлын талаар бүрэн мэдээлэлтэй, биеийн байдлын үндсэн үзүүлэлтүүдийг хянаж байвал үүнийг хийх бүрэн боломжтой.
"Ухаалаг" оношлогоо
Эрүүл мэндийг зохицуулахын тулд өвчнийг эрт оношлох, эмчилгээний эм, хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсэд хувь хүний мэдрэмтгий байдлыг тодорхойлох үр дүнтэй, энгийн инвазив аргуудтай байх шаардлагатай. Жишээлбэл, хүний халдварт өвчний эмгэг төрүүлэгчдийг тодорхойлох, генийг оношлох системийг бий болгох, уураг, нуклейн хүчлүүд-өвчний маркеруудыг тоон тодорхойлох аргыг боловсруулах зэрэг асуудлыг шийдэх ёстой (мөн аль хэдийн шийдэгдэж байна). .
Инвазив бус эрт оношлогооны аргуудыг бий болгохыг тусад нь онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй ( шингэн биопси) эсийн гаднах ДНХ ба РНХ-ийн шинжилгээнд үндэслэсэн хавдрын өвчин. Ийм нуклейн хүчлүүдийн эх үүсвэр нь үхсэн болон амьд эсүүд юм. Ихэвчлэн тэдний концентраци харьцангуй бага байдаг боловч ихэвчлэн стресс, эмгэг процессын хөгжилд нэмэгддэг. Хорт хавдар үүсэх үед хорт хавдрын эсүүдээс ялгардаг нуклейн хүчлүүд цусны урсгал руу ордог бөгөөд ийм шинж чанартай эргэлтийн РНХ, ДНХ нь өвчний маркер болдог.
Одоо ийм маркерууд дээр үндэслэн хорт хавдрыг эрт оношлох арга барил, түүний хөгжлийн эрсдлийг урьдчилан таамаглах аргууд, түүнчлэн өвчний хүнд байдал, эмчилгээний үр нөлөөг үнэлэх аргуудыг боловсруулж байна. Жишээлбэл, RAS SB-ийн Химийн биологи, суурь анагаах ухааны хүрээлэнгээс түрүү булчирхайн хорт хавдрын зэрэг нь тогтоогдсон. метилжилтДНХ-ийн тодорхой хэсгүүд. Цусны дээжээс эргэлдэж буй ДНХ-ийг ялгаж, метилжилтийн хэлбэрт дүн шинжилгээ хийх аргыг боловсруулсан. Энэ арга нь түрүү булчирхайн хорт хавдрыг инвазив бус үнэн зөв оношлох үндэс суурь болж чадна, өнөө үед байхгүй.
Эрүүл мэндийн байдлын талаархи мэдээллийн чухал эх сурвалж нь гэж нэрлэгддэг зүйл байж болно кодчилдоггүй РНХ, өөрөөр хэлбэл уургийн синтезийн загвар биш РНХ-ууд. Сүүлийн жилүүдэд эсэд олон төрлийн кодчилдоггүй РНХ үүсдэг нь эс болон бүхэл бүтэн организмын түвшинд олон төрлийн үйл явцыг зохицуулахад оролцдог нь тогтоогдсон. Янз бүрийн нөхцөлд микроРНХ болон урт кодчилдоггүй РНХ-ийн спектрийг судлах нь хурдан бөгөөд үр дүнтэй оношлох өргөн боломжийг нээж өгдөг. Молекул ба эсийн биологийн хүрээлэнгийн SB RAS (IMBB SB RAS, Новосибирск) болон ICBFM SB RAS-д хэд хэдэн микроРНХ нь хавдрын өвчний ирээдүйтэй маркерууд болох нь тогтоогдсон.
НҮҮР ДАЙСНЫГ ТАНИ Биологийн микрочип ашиглан орчин үеийн технологиуд нь олон тооны өвчний үүсгэгч бодисыг (сүрьеэ, ДОХ, гепатит В, С, боом, нярайн халдвар) хурдан бөгөөд үр дүнтэй тодорхойлох, зарим биототоксин байгаа эсэхийг илрүүлэх, лейкемийн хромосомын шилжилтийг тодорхойлох боломжийг олгодог. , хорт хавдрын уургийн маркеруудыг бүртгэх, өвчинд удамшлын урьдал нөхцөл байдал, зарим төрлийн эмчилгээнд хувь хүний мэдрэмтгий байдлыг тодорхойлох. Түүнчлэн шүүх эмнэлгийн генетикийн шинжилгээ хийх, ДНХ-ийн мэдээллийн санг бүрдүүлэх явцад хувь хүний генетикийг тодорхойлоход технологи ашиглаж болно.IBFM SB RAS нь АНУ-ын Эрүүл мэндийн яамны Америкийн биотехнологийн хамтын ажиллагааны хөтөлбөрийн санхүүжилтээр олигонуклеотидын бичил массивыг хөгжүүлэх олон улсын хоёр том төслийг хэрэгжүүлэхэд оролцсон. Биотехнологийн оролцооны хөтөлбөр, АНУ-ын Эрүүл мэнд, хүний үйлчилгээний яам BTEP/DHHS). IMB-ийн мэргэжилтнүүдийн оролцоотой анхны төслийн хүрээнд. В.А.Энгельхардт нь салхин цэцэг, герпес вирусын янз бүрийн омгийг нарийн тодорхойлох боломжийг олгодог микрочип бүтээжээ. Хоёр микрочипийн загварыг (шилэн дэвсгэр дээр, гель толботой), мөн тэдгээрийн шинжилгээнд зориулж зөөврийн флюресцент мэдрэгчийг боловсруулсан. Хоёрдахь төслийн хүрээнд томуугийн А вирүсийг бичихэд зориулагдсан бүх нийтийн микрочип бүтээгдсэн бөгөөд энэ нь вирусын гадаргуугийн хоёр уураг болох гемагглютинин ба нейраминидазыг тодорхойлоход үндэслэн энэ вирусын 30 дэд төрлийг найдвартай ялгах боломжийг олгодог.
Орчин үеийн РНХ ба ДНХ-ийн дарааллын технологийг ашиглан микроРНХ-ийн агууламж, генотипийн шинжилгээнд үндэслэн хүний хорт хавдрын оношлогоо, прогнозын платформыг бий болгож, тодорхой генийн тодорхой генетикийн хувилбаруудыг тодорхойлох, түүнчлэн профайлыг тодорхойлох боломжтой. илэрхийлэлгенийн (үйл ажиллагаа). Энэхүү арга нь орчин үеийн төхөөрөмжүүдийг ашиглан олон шинжилгээг хурдан бөгөөд нэгэн зэрэг хийх боломжийг олгодог биологийн микрочип.
Бичип нь тодорхой биологийн макромолекулуудыг зэрэгцүүлэн шинжлэх бяцхан төхөөрөмж юм. Ийм төхөөрөмжийг бүтээх санаа нь Молекулын биологийн хүрээлэнгийн дэргэд төрсөн. 1980-аад оны сүүлээр Оросын Шинжлэх Ухааны Академийн (Москва) В.А.Энгельхардт. Богино хугацаанд биочип технологи нь молекул биологи, молекулын хувьслын үндсэн асуудлуудыг судлахаас эхлээд эмэнд тэсвэртэй нянгийн омгийг тодорхойлох хүртэл өргөн хүрээний практик хэрэглээ бүхий бие даасан шинжилгээний салбар болон гарч ирэв.
Өнөөдөр IMB RAS нь сүрьеэ зэрэг нийгмийн ач холбогдолтой хэд хэдэн халдварын эмгэг төрүүлэгчдийг илрүүлэхийн зэрэгцээ тэдгээрийн нянгийн эсрэг эмэнд тэсвэртэй байдлыг нэгэн зэрэг тодорхойлох анхны туршилтын системийг эмнэлгийн практикт үйлдвэрлэж, ашиглаж байна; цитостатик эмийн бие даасан хүлцлийг үнэлэх туршилтын систем ба бусад.
Биочип бүтээх чиглэлээр дэлхийд тэргүүлэгч нь Америкийн компани юм Affymetrix Inc. – хагас дамжуулагч чипс үйлдвэрлэхэд ашигладаг фотолитографийн технологид тулгуурлан өндөр нягтралтай молекулын датчик бүхий биочип үйлдвэрлэдэг. Ийм нэг чип дээр 2 см 2-аас бага талбайд хэдэн микрон хэмжээтэй олон сая цэгүүдийг байрлуулж болно. Ийм цэг бүр нь микрочипийн гадаргуутай ковалент байдлаар холбогдсон хэдэн сая ижил олигонуклеотидыг агуулдаг.Биоаналитик оношлогооны аргуудыг хөгжүүлэх нь байнгын сайжруулалтыг шаарддаг мэдрэмж - илэрсэн бодисыг бага хэмжээгээр бүртгэх үед найдвартай дохио өгөх чадвар. Биосенсорууд - Энэ бол нарийн төвөгтэй найрлагатай дээж дэх янз бүрийн өвчний маркеруудын агуулгыг тусгайлан шинжлэх боломжийг олгодог шинэ үеийн төхөөрөмж бөгөөд энэ нь өвчнийг оношлоход онцгой ач холбогдолтой юм.
IBFM SB RAS нь Новосибирскийн Хагас дамжуулагчийн физикийн хүрээлэнтэй хамтран SB RAS нь микробиосенсоруудыг боловсруулж байна. талбайн эффект транзисторууд, эдгээр нь хамгийн мэдрэмтгий аналитик төхөөрөмжүүдийн нэг юм. Ийм биосенсор нь биомолекулуудын харилцан үйлчлэлийг бодит цаг хугацаанд хянах боломжийг олгодог. Түүний бүрэлдэхүүн хэсэг нь эдгээр харилцан үйлчлэгч молекулуудын нэг бөгөөд молекулын датчикийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Шинжилсэн уусмалаас датчик нь молекулын байг олж авдаг бөгөөд түүний оршихуйг өвчтөний эрүүл мэндийн онцлог шинж чанарыг тодорхойлоход ашиглаж болно.
"Нэмэлт" эм
Хүний геном ба янз бүрийн халдварын эмгэг төрүүлэгчдийг тайлах нь өвчний үндсэн шалтгааныг - эмгэг процессыг хөгжүүлэх үүрэгтэй генетикийн хөтөлбөрүүдэд чиглүүлэх замаар өвчнийг эмчлэх радикал хандлагыг хөгжүүлэх замыг нээж өгсөн. Нуклейн хүчлүүд оролцдог өвчний механизмыг гүнзгий ойлгох нь алдагдсан функцийг сэргээх эсвэл үүссэн эмгэгийг блоклох эмчилгээний нуклейн хүчлийг зохион бүтээх боломжийг олгодог.
Ийм нөлөөг нуклейн хүчлийн хэсгүүд - синтетик ашиглан хийж болно олигонуклеотидууд, зарчмын дагуу зорилтот генийн тодорхой нуклеотидын дараалалтай сонгомол харилцан үйлчлэх чадвартай нэмэлт байдал. Олигонуклеотидыг генд чиглэсэн нөлөө үзүүлэхийн тулд ашиглах санааг анх Новосибирскийн Биоорганик химийн хүрээлэнгийн SB RAS (одоогийн Химийн биологи, үндсэн анагаах ухааны хүрээлэн) -ийн байгалийн полимерийн лабораторид (дараа нь Биохимийн тэнхим) дэвшүүлсэн. RAS). Анхны эмийг Новосибирск хотод бүтээжээ генийн зорилтотвирусын болон зарим эсийн РНХ-ийг сонгон идэвхгүйжүүлэх зорилгоор.
Үүнтэй төстэй генийн зорилтот эмчилгээний эмүүдийг одоо нуклейн хүчил, тэдгээрийн аналоги ба коньюгатууд (антисенс олигонуклеотид, хөндлөнгийн РНХ, аптамер, геном засварлах систем) дээр үндэслэн идэвхтэй боловсруулж байна. Сүүлийн жилүүдэд хийгдсэн судалгаанууд дээр үндэслэн антисенс олигонуклеотидуудТөрөл бүрийн генетикийн бүтцэд үйлчилдэг олон төрлийн биологийн идэвхт бодисыг олж авах боломжтой бөгөөд генийг түр зуур "унтраах" эсвэл генетикийн хөтөлбөрийг өөрчлөхөд хүргэдэг процессууд - гадаад төрх мутаци. Ийм нэгдлүүдийн тусламжтайгаар зарим зүйлийн үйл ажиллагааг дарангуйлах боломжтой болох нь батлагдсан элч РНХамьд эсүүд нь уургийн нийлэгжилтэнд нөлөөлж, эсийг вирусын халдвараас хамгаалдаг.
Өнөөдөр мРНХ ба вирусын РНХ-ийн үйл ажиллагааг дарангуйлдаг антисенс олигонуклеотид ба РНХ-ийг зөвхөн биологийн судалгаанд ашигладаггүй. Олигонуклеотидын хиймэл аналоги дээр үндэслэн бүтээсэн хэд хэдэн вирусын эсрэг болон үрэвслийн эсрэг эмийн туршилтууд явагдаж байгаа бөгөөд тэдгээрийн зарим нь эмнэлзүйн практикт аль хэдийн нэвтэрч эхэлжээ.
Энэ чиглэлээр ажилладаг IBFM SB RAS-ийн биоанагаах ухааны химийн лаборатори нь 2013 онд ОХУ-ын Засгийн газрын шинжлэх ухааны мега грантын ачаар байгуулагдсан. Зохион байгуулагч нь Йелийн их сургуулийн профессор, Нобелийн шагналт С.Алтман байв. Тус лаборатори нь шинэ ирээдүйтэй хиймэл олигонуклеотидын физик-хими, биологийн шинж чанарын судалгааг хийж байгаа бөгөөд эдгээрийн үндсэн дээр РНХ-ийн зорилтот бактерийн эсрэг болон вирусын эсрэг эмүүдийг боловсруулж байна.
С.Алтманаар ахлуулсан төслийн хүрээнд олигонуклеотидын төрөл бүрийн хиймэл аналоги эмгэг төрүүлэгч бичил биетүүдэд үзүүлэх нөлөөллийн системчилсэн судалгааг өргөн цар хүрээтэй хийжээ: Pseudomonas aeruginosa, Salmonella, aureus алтан стафилококк, томуугийн вирүс. Эдгээр эмгэг төрүүлэгчдийг хамгийн үр дүнтэй дарах боломжтой зорилтот генүүд тогтоогдсон; Олигонуклеотидын хамгийн идэвхтэй аналоги, түүний дотор бактерийн эсрэг болон вирусын эсрэг үйлчилгээтэй аналогуудын технологийн болон эмчилгээний шинж чанарыг үнэлж байна.
ICBFM SB RAS дээр тэд дэлхийд анх удаа синтез хийсэн фосфорилгуанидинолигонуклеотидын деривативууд. Эдгээр шинэ нэгдлүүд нь цахилгаан саармаг, биологийн орчинд тогтвортой, өргөн хүрээний нөхцөлд РНХ болон ДНХ-ийн зорилтод хүчтэй холбогддог. Өвөрмөц шинж чанартай тул тэдгээрийг эмчилгээний бодис болгон ашиглах ирээдүйтэй бөгөөд биочип технологид суурилсан оношлогооны хэрэгслийн үр ашгийг дээшлүүлэхэд ашиглаж болно.
Арилжааны компаниудын дунд эмчилгээний нуклейн хүчлийг бий болгох тэргүүлэгч нь Америкийн компани юм Ionis Pharmaceuticals, Inc.. (АНУ). Олон жилийн эмнэлзүйн судалгааны дараа антисенс эмийг эмнэлгийн практикт нэвтрүүлсэн. Кинамро - "муу" холестерины хэмжээг бууруулдаг; Аликафорсен - шархлаат колит болон эмчилгээнд Спинраза - Duchenne дистрофи өвчнийг эмчлэхэд зориулагдсан. Мансууруулах бодис ИонисБусад хэд хэдэн өвчний эсрэг эмнэлзүйн туршилтууд явагдаж байна. Эмчилгээний интерференцийн РНХ-ийг бүтээх чиглэлээр тэргүүлэгч компани Алнилам эмийн бүтээгдэхүүн - Мөн одоогоор үр дүнтэй эмчилгээ байхгүй байгаа ноцтой өвчнийг (удамшлын амилоидоз, гиперхолестеролемийн хүнд хэлбэр, гемофили гэх мэт) эмчлэх бүхэл бүтэн цуврал эмийн эмнэлзүйн туршилтыг явуулдаг.Мессенжер РНХ-д үзүүлэх антисенс нөлөө нь энгийн блоклохоор хязгаарлагдахгүй залгах(РНХ "боловсрох" үйл явц) эсвэл уургийн нийлэгжилт. Илүү үр дүнтэй нь эмчилгээний олигонуклеотидыг зорилтот газартай холбосноор өдөөгдсөн мРНХ-ийн ферментийн зүсэлт юм. Энэ тохиолдолд задралын өдөөгч болох олигонуклеотид нь дараа нь өөр РНХ молекултай холбогдож, түүний үйлдлийг давтаж болно. ICBFM SB RAS нь мРНХ-тэй холбогдон RNase P ферментийн субстрат болох комплекс үүсгэдэг олигонуклеотидын нөлөөг судалсан. Энэ фермент нь өөрөө каталитик шинж чанартай РНХ юм. рибозим).
Зөвхөн антисенс нуклеотидууд төдийгүй механизмын дагуу ажилладаг хоёр судалтай РНХ нь генийн үйл ажиллагааг дарангуйлах маш хүчтэй хэрэгсэл болж хувирав. РНХ-ийн хөндлөнгийн оролцоо. Энэ үзэгдлийн мөн чанар нь эсэд ороход урт dsRNA-ууд нь богино хэсгүүдэд хуваагддагт оршино. жижиг хөндлөнгийн РНХ, siRNA), элч РНХ-ийн тодорхой бүсэд нэмэлт. Ийм мРНХ-тэй холбогдсноор сиРНХ нь зорилтот молекулыг устгадаг ферментийн механизмын үйл ажиллагааг идэвхжүүлдэг.
Энэхүү механизмыг ашигласнаар бараг бүх ген, тэр дундаа вирусын илрэлийг дарах өндөр үр дүнтэй, хоргүй олон төрлийн эмийг бий болгох шинэ боломжуудыг нээж байна. ICBFM SB RAS-д хавдрын эсрэг ирээдүйтэй эмийг жижиг хөндлөнгийн РНХ-д үндэслэн бүтээсэн бөгөөд энэ нь амьтдын туршилтанд сайн үр дүнг харуулсан. Сонирхолтой олдворуудын нэг нь нийлэгжилтийг өдөөдөг анхны бүтцийн давхар судалтай РНХ юм интерферон, хавдрын үсэрхийллийн процессыг үр дүнтэй дарах. Эмийн эсэд сайн нэвтрэх нь шинэ катион тээгчээр хангагдана. липосомууд(липидийн цэврүү), М.В.Ломоносовын нэрэмжит Москвагийн Улсын Нарийн Химийн Технологийн Их Сургуулийн мэргэжилтнүүдтэй хамтран боловсруулсан.
Нуклейн хүчлүүдийн шинэ үүрэг
Нуклейн хүчлүүд болох ДНХ ба РНХ-ийг хязгааргүй хэмжээгээр нөхөн үржих боломжийг олгодог полимеразын гинжин урвалын аргыг хөгжүүлж, нуклейн хүчлүүдийг молекулаар сонгох технологи гарч ирснээр тодорхой шинж чанартай хиймэл РНХ, ДНХ бий болгох боломжтой болсон. . Зарим бодисыг сонгон холбодог нуклейн хүчлийн молекулуудыг нэрлэдэг аптамерууд. Тэдгээрийн үндсэн дээр фермент, рецептор эсвэл генийн үйл ажиллагааны зохицуулагч зэрэг аливаа уургийн функцийг хаадаг эмийг авч болно. Одоогийн байдлаар анагаах ухаан, технологид өргөн хэрэглэгддэг мянга мянган янз бүрийн аптамеруудыг олж авсан.
Энэ чиглэлээр дэлхийд тэргүүлэгчдийн нэг бол Америкийн компани юм Soma Logic Inc. - гэж нэрлэгддэг зүйлийг бий болгодог ирсэн хүмүүс, тэдгээр нь тодорхой зорилтод нийцэх байдлын түвшинд үндэслэн химийн хувьд өөрчлөгдсөн нуклейн хүчлүүдийн сангаас сонгон авдаг. Азотын суурь дахь өөрчлөлтүүд нь ийм аптамеруудад нэмэлт "уурагтай төстэй" функцийг өгдөг бөгөөд энэ нь зорилтот бүлгийн цогцолборуудын өндөр тогтвортой байдлыг хангадаг. Нэмж дурдахад, энэ нь ердийн аптамерыг сонгох боломжгүй нэгдлүүдэд коамеруудыг амжилттай сонгох магадлалыг нэмэгдүүлдэг.
Микрочип технологийн хөгжлийн жишээ бол Америкийн компани юм LCSciencesболон Герман Febit GmbH. Бичип реакторын үйлдвэрлэл LCSciencesолигонуклеотидын синтезийн стандарт урвалжуудыг ашиглах нь 4-8 мянган өөр өөр олигонуклеотидыг нэгэн зэрэг синтезлэх боломжийг олгодог. Микрочип реакторын компани Febit GmbHЭнэ нь 8 бие даасан фрагментээс бүрдэх бөгөөд тус бүр дээр 15 мянга хүртэлх өөр өөр олигонуклеотидууд нэгэн зэрэг нийлэгждэг. Нэг өдрийн дотор ийм аргаар та ирээдүйн генийн барилгын материал болох хагас сая хүртэлх олигонуклеотидыг олж авах боломжтой.
Эмнэлзүйн хувьд хамааралтай зорилтот аптамеруудын дунд одоогоор эмнэлзүйн туршилтын гурав дахь гол үе шатанд хүрсэн эмчилгээний эмэнд нэр дэвшигчид байна. Тэдний нэг нь Макуген - нүдний торлог бүрхэвчийн өвчнийг эмчлэхэд эмнэлзүйн практикт аль хэдийн ашиглагдаж байсан; нүдний торлог бүрхэвчийн насжилттай холбоотой толбо үүсэхийг эмчлэх эм Фовисташалгалтуудыг амжилттай дүүргэсэн. Мөн дамжуулах хоолойд ижил төстэй олон эм байдаг.
Гэхдээ эмчилгээ нь аптамеруудын цорын ганц зорилго биш: тэдгээрийг бий болгохдоо таних молекул болгон биоаналитикчдад ихээхэн сонирхолтой байдаг. аптамер биосенсорууд.
IKhBFM-д SB RAS (Красноярск) Биофизикийн хүрээлэнтэй хамтран сольж болох бүтэцтэй биолюминесцент аптасенсоруудыг боловсруулж байна. Ca 2+ идэвхжүүлсэн фотопротеины мэдрэгчийн сурвалжлагч блокийн үүрэг гүйцэтгэдэг аптамеруудыг олж авсан. цайруулах, энэ нь тохиромжтой биолюминесцент шошго юм. Энэхүү мэдрэгч нь дээжинд илрэх шаардлагатай тодорхой уургийн молекулуудыг “барьж авах” чадвартай. Одоогийн байдлаар энэ схемийг ашиглан чихрийн шижингийн маркер болдог өөрчлөгдсөн цусны уургийн биосенсоруудыг зохион бүтээж байна.
Эмчилгээний нуклейн хүчлүүдийн шинэ объект бол элч РНХ өөрөө юм. Компани Орчин үеийн эмчилгээ(АНУ) одоогоор мРНХ-ийн томоохон хэмжээний эмнэлзүйн туршилт хийж байна. МРНХ эсэд орохдоо өөрийнх шиг үйлчилнэ. Үүний үр дүнд эс нь өвчин үүсэхээс урьдчилан сэргийлэх эсвэл зогсоох чадвартай уураг үйлдвэрлэх чадвартай байдаг. Эдгээр боломжит эмчилгээний эмийн ихэнх нь халдварт өвчин (томуугийн вирус, Зика вирус, цитомегаловирус гэх мэт) болон онкологийн өвчний эсрэг чиглэгддэг.
Уураг эм болгон
Сүүлийн жилүүдэд синтетик биологийн асар их амжилт нь клиникт аль хэдийн өргөн хэрэглэгдэж байгаа эмчилгээний уураг үйлдвэрлэх технологийг хөгжүүлэхэд тусгалаа олсон юм. Юуны өмнө энэ нь хавдрын эсрэг эсрэгбиемүүдэд хамаатай бөгөөд тэдгээрийн тусламжтайгаар хэд хэдэн онкологийн өвчнийг үр дүнтэй эмчлэх боломжтой болсон.
Одоо хавдрын эсрэг уургийн шинэ эмүүд улам бүр нэмэгдэж байна. Жишээ нь мансууруулах бодис байж болно лактаптин, ICBFM SB RAS-д хүний сүүний гол уургийн нэг фрагмент дээр үндэслэн бүтээгдсэн. Судлаачид энэ пептид нь өдөөдөг болохыг олж мэдсэн апоптозХавдрын эсийн стандарт өсгөвөр-хүний хөхний аденокарциномын эсүүдийн (“амиа хорлох”). Генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан лактаптины хэд хэдэн бүтцийн аналогийг олж авсан бөгөөд тэдгээрээс хамгийн үр дүнтэйг нь сонгосон.
Лабораторийн амьтдад хийсэн туршилтууд нь эмийн аюулгүй байдал, хүний хэд хэдэн хавдрын эсрэг хавдрын эсрэг болон антиметастазын үйл ажиллагааг баталсан. Лактаптиныг бодис, тунгаар үйлдвэрлэх технологийг аль хэдийн боловсруулж, эмийн анхны туршилтын багцыг үйлдвэрлэсэн.
Вирусын халдварыг эмчлэхэд эмчилгээний эсрэгбие улам бүр нэмэгдсээр байна. ICBFM SB RAS-ийн мэргэжилтнүүд генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан хачигт энцефалитын вирусын эсрэг хүнжүүлсэн эсрэгбие бүтээж чаджээ. Энэ эм нь эмнэлзүйн өмнөх бүх туршилтыг давж, өндөр үр дүнтэй болохыг нотолсон. Хиймэл эсрэгбиеийн хамгаалалтын шинж чанар нь донорын ийлдэсээс олж авсан арилжааны эсрэгбиеийн бэлдмэлээс 100 дахин өндөр байдаг нь тогтоогдсон.
Удамшлын халдлага
Сүүлийн жилүүдэд хийсэн нээлтүүд нь саяхан болтол шинжлэх ухааны уран зөгнөлт мэт санагдаж байсан генийн эмчилгээний боломжийг өргөжүүлсэн. Технологи геномын засвар CRISPR/Cas РНХ-уургийн системийг ашиглахад тулгуурлан тодорхой ДНХ-ийн дарааллыг таньж, тэдгээрийн завсарлагаа нэвтрүүлэх чадвартай. "Засварын" үед ( нөхөн төлбөр) ийм эмгэгийг өвчнийг хариуцдаг мутациар засч залруулж болно, эсвэл эмчилгээний зорилгоор шинэ генетикийн элементүүдийг нэвтрүүлж болно.
Генийн засвар нь геномыг ашиглан генийг өөрчлөх замаар удамшлын өвчний асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг нээж өгдөг. in vitro бордоо. Хүний үр хөврөлийн генд чиглэсэн өөрчлөлт хийх үндсэн боломж нь туршилтаар аль хэдийн батлагдсан бөгөөд удамшлын эмгэггүй хүүхэд төрүүлэх технологийг бий болгох нь ойрын ирээдүйд хийх ажил юм.
Геномын засварыг ашигласнаар та зөвхөн генийг "засах" боломжгүй: энэ аргыг уламжлалт эмчилгээнд тэсвэртэй вирусын халдвартай тэмцэхэд ашиглаж болно. Бид геномоо биеийн эсийн бүтцэд нэгтгэдэг вирусын тухай ярьж байгаа бөгөөд энэ нь орчин үеийн вирусын эсрэг эмэнд хүрэх боломжгүй юм. Эдгээр вирусууд нь ХДХВ-1, гепатит В вирус, папилломавирус, полиомавирус болон бусад хэд хэдэн вирус юм. Геномын засварлах системүүд нь эсийн доторх вирусын ДНХ-ийг хоргүй хэсгүүдэд хуваах эсвэл идэвхгүйжүүлэх мутаци оруулах замаар идэвхгүй болгож чаддаг.
CRISPR/Cas системийг хүний мутацийг засч залруулах хэрэгсэл болгон ашиглах нь өндөр түвшний өвөрмөц байдлыг хангаж, өргөн хүрээний туршилтуудыг явуулсны дараа л боломжтой болох нь ойлгомжтой. Үүнээс гадна аюултай вирусын халдвартай амжилттай тэмцэхийн тулд эмчилгээний бодисыг зорилтот эсүүдэд үр дүнтэй хүргэх асуудлыг шийдвэрлэх шаардлагатай.
Эхлээд үүдэл эс байсан
Анагаах ухаан хамгийн хурдацтай хөгжиж буй салбаруудын нэг юм эсийн эмчилгээ. Тэргүүлэгч орнууд аутоиммун, харшлын, онкологийн болон архаг вируст өвчнийг эмчлэхэд зориулагдсан эсийн технологийн клиник туршилтыг аль хэдийн хийж байна.
Орос улсад эмчилгээний бодисыг бий болгох чиглэлээр анхдагч ажил хийж байна үүдэл эсүүдболон эсийн вакциныг Оросын ШУА-ийн Сибирийн салбарын (Новосибирск) суурь ба клиник дархлаа судлалын хүрээлэнд хийсэн. Судалгааны үр дүнд хорт хавдар, гепатит В, аутоиммун өвчнийг эмчлэх аргуудыг боловсруулж, клиникт туршилтаар ашиглаж эхлээд байна.
Фармакологийн эмийг турших зорилгоор удамшлын болон онкологийн өвчтэй өвчтөнүүдийн эсийн өсгөвөрийн банк байгуулах төслүүд өнөө үед маш их хамааралтай болсон. Новосибирскийн шинжлэх ухааны төвд ийм төслийг проф. С.М.Закиян. Новосибирскийн мэргэжилтнүүд өсгөвөрлөсөн хүний эсэд мутаци нэвтрүүлэх технологийг боловсруулсан бөгөөд үүний үр дүнд хажуугийн амиотрофын склероз, Альцгеймерийн өвчин, нугасны булчингийн атрофи, урт QT хам шинж, гипертрофийн кардиомиопати зэрэг өвчний эсийн загварыг бий болгосон.
Ердийн соматик эсээс үйлдвэрлэх аргыг боловсруулах плюрипотент иш, насанд хүрсэн организмын аль ч эс болж хувирах чадвартай нь эсийн инженерчлэлийг бий болгоход хүргэсэн бөгөөд энэ нь биеийн гэмтсэн бүтцийг сэргээх боломжийг олгодог. Биологийн задралд ордог полимер дээр суурилсан эс, эдийн инженерчлэлийн гурван хэмжээст бүтэц үйлдвэрлэх технологи нь гайхалтай хурдацтай хөгжиж байна: судасны протез, мөгөөрсний эдийг ургуулах, хиймэл эрхтэн барих гурван хэмжээст матриц.
Тиймээс ICBFM SB RAS болон нэрэмжит ЭХЭМҮТ-ийн мэргэжилтнүүд. Е.Н.Мешалкина (Новосибирск) хиймэл цусны судас, зүрхний хавхлагыг бүтээх технологийг боловсруулсан. цахилгаан ээрэх. Энэхүү технологийг ашиглан полимер уусмалаас хэдэн арван нанометрээс хэдэн микрон хүртэл зузаантай утас гаргаж авах боломжтой. Хэд хэдэн туршилтын үр дүнд гайхалтай физик шинж чанартай бүтээгдэхүүнийг сонгох боломжтой болсон бөгөөд одоо эмнэлзүйн өмнөх туршилтыг амжилттай хийж байна. Биологийн болон гемо-тайц өндөртэй тул ийм протезүүд нь бие махбодын өөрийн эдээр солигддог.
Микробиом нь эмчилгээний объект ба субьект юм
Өнөөдрийг хүртэл хүнд халдварладаг олон бичил биетний геномыг сайтар судалж, тайлсан байдаг. Мөн хүнтэй байнга холбоотой байдаг микробиологийн цогц бүлгүүдийн талаар судалгаа хийж байна микробиомууд.
Дотоодын эрдэмтэд ч энэхүү судалгааны ажилд ихээхэн хувь нэмэр оруулсан. Ийнхүү “Вектор” Улсын вирус судлал, биохимийн шинжлэх ухааны төвийн мэргэжилтнүүд (Новосибирск муж, Кольцово) дэлхийд анх удаа Марбург болон салхин цэцэг вирусын геномыг тайлсан бөгөөд тус улсын Химийн биологи, микробиологийн хүрээлэнгийн эрдэмтэд тайлсан байна. ОХУ-ын ШУА-ийн Сибирийн салбараас ОХУ-д түгээмэл тархсан хачигт боррелиоз өвчний үүсгэгч болох хачигт энцефалит вирусын геномыг тайлсан байна. Хүний хувьд аюултай янз бүрийн төрлийн хачигтай холбоотой бичил биетний бүлгүүдийг мөн судалсан.
Өнөөдөр өндөр хөгжилтэй орнуудад хүний биеийн бичил биетийг, тэр дундаа хоол боловсруулах замыг зохицуулах арга хэрэгслийг бий болгоход чиглэсэн ажил идэвхтэй явагдаж байна. Үүнээс харахад эрүүл мэндийн байдал нь гэдэсний микробиомын найрлагаас ихээхэн хамаардаг. Микробиомд нөлөөлөх аргууд аль хэдийн бий: жишээлбэл, түүнийг шинэ эмчилгээний бактериар баяжуулах, ашиглах. пробиотикууд, энэ нь ашигтай нянгийн үржлийг дэмждэг, түүнчлэн "хортой" бичил биетнийг сонгон устгадаг бактериофагуудыг (бактерийн вирус) хүлээн авдаг.
Сүүлийн үед эмэнд тэсвэртэй нянгийн тархалтын асуудлаас болж бактериофаг дээр суурилсан эмчилгээг бий болгох ажил дэлхий даяар эрчимжиж байна. Орос бол анагаах ухаанд бактериофаг хэрэглэхийг зөвшөөрдөг цөөхөн орны нэг юм. ОХУ-д ЗХУ-ын үед боловсруулсан эмийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл байдаг бөгөөд илүү үр дүнтэй бактериофаг олж авахын тулд тэдгээрийг сайжруулах шаардлагатай байдаг бөгөөд энэ асуудлыг синтетик биологийн аргыг ашиглан шийдэж болно.
Үүнийг ОХУ-ын хэд хэдэн судалгааны байгууллагууд, түүний дотор ICBFM SB RAS зэрэгт шийдэж байна. Тус хүрээлэн нь ОХУ-д үйлдвэрийн аргаар үйлдвэрлэсэн фагийн бэлдмэлийн шинж чанарыг тодорхойлж, олон тооны бактериофагийн геномыг тайлж, анагаах ухаанд ашиглах ирээдүйтэй өвөрмөц вирусуудыг багтаасан цуглуулгыг бүтээжээ. Тус хүрээлэнгийн клиник нь эмэнд тэсвэртэй бичил биетний улмаас үүссэн нянгийн халдвартай өвчтөнд хувийн тусламж үзүүлэх механизм дээр ажиллаж байна. Сүүлийнх нь чихрийн шижингийн хөлийг эмчлэх явцад, түүнчлэн ор дэрний шарх эсвэл мэс заслын дараах хүндрэлийн үр дүнд үүсдэг. Хүний бичил биетний бүтцэд гарсан эмгэгийг засах аргууд бас боловсруулагдаж байна.
Тодорхой эсүүдэд өндөр сонгомол үйлдэл бүхий ухаалаг системийг олж авах технологи бий болсонтой холбогдуулан вирусыг ашиглах цоо шинэ боломжууд нээгдэж байна. Бид ярьж байна онколитик вирусууд, зөвхөн хавдрын эсийг халдварлах чадвартай. Ийм хэд хэдэн вирусыг Хятад, АНУ-д аль хэдийн туршилтаар ашиглаж байна. Москва, Новосибирскийн судалгааны байгууллагуудын мэргэжилтнүүдийн оролцоотойгоор ОХУ-д энэ чиглэлийн ажил хийгдэж байна: IMB RAS, SSC VB "Vector", Новосибирскийн Улсын Их Сургууль, ICBFM SB RAS.
Синтетик биологийн хурдацтай хөгжил нь ойрын жилүүдэд хүн төрөлхтнийг олон асуудлаас аварч, зөвхөн удамшлын болон "олдмол" өвчнийг эмчлэх бус эрүүл мэндийг бодитоор удирдах боломжийг олгодог чухал нээлтүүд, биоанагаах ухааны шинэ технологиуд бий болно гэж хүлээх үндэслэл болж байна.
Энэ чиглэлийн судалгааны цар хүрээ маш өргөн. Аль хэдийн бэлэн болсон гаджетууд нь зүгээр л тоглоом биш, харин эрүүл мэндийг хянах, хадгалахад шаардлагатай мэдээллээр хүнийг өдөр бүр өгдөг үнэхээр хэрэгтэй төхөөрөмж юм. Нарийвчилсан шинжилгээ хийх шинэ технологи нь өвчний хөгжлийг урьдчилан таамаглах эсвэл цаг алдалгүй илрүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд "ухаалаг" биополимер мэдээлэлд суурилсан хувийн эмүүд нь халдварт болон удамшлын өвчинтэй тэмцэх асуудлыг ойрын ирээдүйд эрс шийдвэрлэх болно.
Уран зохиол
Брызгунова O. E., Laktionov P. P. Шээсэнд агуулагдах эсийн гаднах нуклейн хүчил: эх сурвалж, найрлага, оношлогоонд ашиглах // Acta Naturae. 2015. T. 7. No 3(26). хуудас 54-60.
Власов В.В., өөр хоёр нэр гэх мэт Эрүүл мэндэд нэмэлт. Антисенс технологийн өнгөрсөн, одоо ба ирээдүй // ШИНЖЛЭХ УХААН анхны гар. 2014. T. 55. No 1. P. 38-49.
Власов В.В., Воробьев П.Э., Пышный Д.В., Фаг эмчилгээний тухай үнэн, эсвэл эмч, өвчтөнд зориулсан сануулга // ШИНЖЛЭХ УХААН. 2016. T. 70. No 4. P. 58-65.
Власов В.В., Закиян С.М., Медведев С.П. "Геномын редакторууд." "Цайрын хуруу" -аас CRISPR хүртэл // ШИНЖЛЭХ УХААН. 2014. T. 56. No 2. P. 44-53.
Лифшиц Г.И., Слепухина А.А., Субботовская ба бусад. 2016. T. 298. No 4. P. 48-52.
Рихтер В.А. Хүний сүү бол хорт хавдрыг эмчлэх эх үүсвэр юм // ШИНЖЛЭХ УХААН. 2013. T. 52. No 4. P. 26-31.
Купрюшкин М.С., Пышный Д.В., Стеценко Д.А. Фосфорил гуанидин: шинэ төрлийн нуклейн хүчлийн аналогууд // Acta Naturae. 2014. V. 6. No 4(23). P. 116-118.
Наседкина Т. В., Гусева Н. А., Гра О. А. нар. Гематологийн онкологийн оношлогооны бичил схемүүд: өндөр ба бага нягтралтай массивуудын хэрэглээ // Mol Diagn Ther. 2009. V. 13. N. 2. P. 91-102.
Пономарёва А. А., Морозкин Е. С., Рыкова Е. Й. нар. Уушигны хорт хавдрын эсрэг эмчилгээний хариуд эргэлтийн миРНХ-ийн түвшний динамик өөрчлөлт // Уушигны туршилтын судалгаа. 2016. V. 42 N. 2. P. 95-102.
Воробьева М., Воробьев П. ба Веняминова А. Олон валенттай апптамерууд: Оношлогоо, эмчилгээний зориулалттай олон талын хэрэгсэл // Молекулууд. 2016. V. 21 N. 12. P. 1612-1633.
Өнөөдөр биотехнологичид шийдэгдээгүй олон технологийн асуудалтай тулгарч байна. Биологийн организмыг эсийн болон генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан хүний хэрэгцээнд нийцүүлэн өөрчлөх боломжтой. Тухайлбал, генийн инженерчлэл, зохиомол сонголт, эрлийзжүүлэлтийн аргаар бүтээгдэхүүний чанарыг сайжруулах, шинэ төрлийн ургамал авах, амьтныг өөрчлөх, амьд организмд шаардлагатай шинж чанарыг өгөх, шинэ эм бий болгох.
Гэсэн хэдий ч биотехнологичоор ажиллахын тулд генетик, молекул биологи, биохими, эсийн биологи төдийгүй ургамал судлал, хими, математик, мэдээллийн технологи, физик гэх мэтийг мэддэг байх шаардлагатай. Товчхондоо биотехнологичид бол байгалийн болон нарийн шинжлэх ухааны салбарын инженерүүд юм. Энэхүү сонирхолтой мэргэжил, биотехнологийн ирээдүйн талаар шинэлэг биотехнологийн "Biocad" компанийн ерөнхий захирал Дмитрий Морозов ярилаа.
Biocad бол олон улсын шинэлэг биотехнологийн компани юм. Судалгааны төвтэй бөгөөд өөрийн эм бэлдмэлийн эмнэлзүйн өмнөх болон эмнэлзүйн судалгааг явуулдаг. Biocad-ийн Нарийвчилсан судалгааны хэлтэс нь ген, эсийн эмчилгээний дэвшилтэт эмүүдийг боловсруулах, түүнчлэн урьдчилан сэргийлэх анагаах ухааныг хөгжүүлэх боломжийг олгодог дохионы зам, хэв маяг, зорилтуудыг хайж, дүн шинжилгээ хийх чиглэлээр ажилладаг.
Дмитрий Морозов,
Biocad компанийн гүйцэтгэх захирал
Биотехнологи гэж юу вэ?
Биотехнологи нь амьд систем, эс, организмыг хүний практик хэрэгцээнд ашиглах явдал юм. Энэ нь орчин үеийн шинжлэх ухааныг ашиглан ямар нэгэн ашиг тус хүртэх, хүний амьдралыг сайжруулахын тулд амьд объектыг удирдах явдал юм.
Биотехнологи нь хэрэгцээ шаардлагад тулгуурладаг. Жишээлбэл, хүмүүс хойд зүг рүү аялж, гейзер судалдаг нь хоосон биш юм. Тэд 10 жил хайгаад юу ч олж чадахгүй гэдгийг ойлгодог. Гэхдээ тэд үүнийг ямар ч байсан хийдэг, учир нь тэд эрт орой хэзээ нэгэн цагт энэ нянгийн нэг генийг ашиглан хямд био түлш хийх боломжтой нянг олох болно. Ямар нэгэн байдлаар, хүн бүр шинжлэх ухаанд хамрагдахдаа үүнийг хэрэгжүүлэх гэж найдаж байна (онолын физикчдээс бусад тохиолдолд тэд сансарт нисэхийг хүсч магадгүй юм). Biocad-д бид бичил биетнийг эм бэлдмэлийг бий болгоход ашигладаг.
Биотехнологийн чиглэлээр олон салбар байдаг бөгөөд амжилттай хэрэгжиж буй бүх төсөл, чиглэлүүд нь тэдгээрийн хослолтой холбоотой байдаг.
Тэд бүх нээлтүүд өөр өөр мэргэжлүүдийн уулзварт тохиолддог гэж хэлдэг: математик, биологи - биоинформатик; биологи, хими - биохими; анагаах ухаан, компьютерийн шинжлэх ухаан, биологи - биоанагаахын мэдээлэл зүй. Эдгээр нь бүгд өөр өөр хүмүүсээр зохицуулагддаг тусдаа блокууд юм. Өнөөдөр биотехнологи нь янз бүрийн төрлийн эмийг бий болгоход хамгийн их төвлөрч байгаа байх. Биотехнологийн эмийн чиглэлээс гадна хөдөө аж ахуй (хүнсний шинж чанарыг сайжруулах), экологи, эрчим хүч (биотүлш үйлдвэрлэх) гэх мэтийг сонирхож байна. Мэдээжийн хэрэг, ирээдүйд бид хүний засч залруулах талаар бодож болно.
Генийн инженерчлэл ба биотехнологи
Биотехнологид генетикийн инженерчлэл чухал байр суурь эзэлдэг. Энэ нь судалгаанд өргөн хэрэглэгддэг боловч объектоос ашигтай шинж чанарыг олж авахын тулд түүний аргыг ашиглах шаардлагагүй юм. Жишээлбэл, бид бие махбодийн бодисын солилцооны онцлог шинжийг ойлгож чадна: энэ нь хэвийн амьдрах орчинд хэрхэн амьдардаг, хэрэв бид үүнийг өөр амьдрах орчинд, хоол тэжээлийн бусад хүчин зүйлүүдтэй хамт өөр уур амьсгалд шилжүүлбэл юу болох вэ - магадгүй энэ нь түүнд туслах болно. төгсгөл, энэ нь илүү хурдан үржих болно. Гэхдээ энэ бол генийн инженерчлэл биш юм.
Биотехнологи нь тухайн объектын талаархи мэдлэгийг ашиглах явдал юм. Генетикийн инженерчлэл нь боломжийн хүрээ, янз бүрийн хослолыг өргөжүүлж, молекулын түвшинд манипуляц хийх боломжтой болгодог тул илүү нарийвчлалтай байдаг.
Биотехнологи нь хөдөө аж ахуйтай адил эрт дээр үеэс байсаар ирсэн. Хөдөө аж ахуйд ихэвчлэн тодорхой практик зорилго байдаг - жишээлбэл, хурдан адууны үүлдэр эсвэл хүйтэнд тэсвэртэй ургамал хөгжүүлэх. Хүмүүс үүнийг олон зуун жилийн турш сонгомол үржүүлгийн аргаар хийж ирсэн бөгөөд энэ нь үнэндээ генетикийн сонголтын арга юм.
Биотехнологийн ёс зүй: нийгэм биотехнологийг хэрхэн үздэг вэ?
Биотехнологийн инновацийг хүмүүс янз бүрээр хүлээж авдаг. Ойлголтын сөрөг ба эерэг жишээ байдаг.
Сөрөг тал нь, тухайлбал, шинэ зүйл нэвтрүүлэх нь дэлхий даяар тархах, вакцин, эмчилгээгүй вирусууд гарч ирэхэд хүргэдэг гэсэн үзэл бодол, үе үе тахал өвчин үүнтэй холбоотой байдаг.
Эерэг тал нь, жишээлбэл, та нүдний өнгийг түр зуур өөрчилдөг вирус үүсгэж болно. Аажмаар тэд өөрсдийнхөө өнгө болж хувирдаг бөгөөд антибиотикийн дусал нь тэднийг дахин хөхрүүлж чаддаг. Уламжлалт утгаараа эрүүл мэндийн үйлчилгээтэй ямар ч хамаагүй, гэхдээ энэ нь дажгүй хэвээр байна. Ийм заль мэхийг онолын хувьд аль хэдийн хийж болох бөгөөд нийгэм ийм технологид эерэгээр хандаж, инээмсэглэдэг. Гэхдээ ерөнхийдөө хүмүүс шинэ технологи нэвтрүүлэхээс айдаг. Мөн шинэ зүйлийг нэвтрүүлэхийн тулд эмийн тодорхой нөлөөний ёс зүйн асуудлыг дээд түвшинд хэлэлцэх шаардлагатай байдаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн удаан хугацаа шаарддаг.
Биокад дахь биотехнологи: нуклейн хүчлийн эмчилгээ
Биокад хоёр жилийн өмнө бид Нарийвчилсан судалгааны тэнхимийг нээсэн бөгөөд түүний гол зорилго нь дэвшилтэт генийн эмчилгээний эмийг бий болгох явдал юм. Энэ нэр томъёо нь бидний хэрэглэж заншсан бусад бүх эмтэй адилгүй гурван бүлгийн эмийг нэгтгэдэг.
Нэгдүгээрт, эдгээр нь генийн эмчилгээнд зориулагдсан эмүүд, хоёрдугаарт, эдгээр нь хүний соматик болон үүдэл эсийг удирдахад үндэслэсэн эмүүд, гуравдугаарт, эдгээр нь эдийн инженерийн эмүүд юм.
Сонгодог эмийн үйлдэл нь химийн шинж чанартай жижиг молекул эсвэл зарим төрлийн уураг, жишээлбэл, биотехнологийн аргаар амархан олж авах боломжтой эсрэгбие дээр суурилдаг. Бидний хөгжилд эмийн бодис, өөрөөр хэлбэл идэвхтэй хүчин зүйл нь нуклейн хүчлийн РНХ буюу ДНХ юм.
Энэ бол хүний биед нөлөөлөх шинэ арга юм. Энэ чиглэл нь тун удалгүй хурдацтай хөгжиж эхэлсэн тул одоохондоо болгоомжтой хандаж байна.
Генийн эмчилгээний эм хэрхэн ажилладаг
Манай эм бол рекомбинант вирус, вирус дээр суурилсан нано бөөмс, дотор нь өвчтэй хүнд дутагддаг ген байдаг. Эдгээр бүтээгдэхүүн нь ихэвчлэн эмчлэхэд хэцүү өвчинд (бага нас барах зэрэг хүнд хэлбэрийн удамшлын өвчин: дистрофи, харааны бэрхшээл, гэрлийн мэдрэмж, дархлал хомсдол) зориулагдсан байдаг. Эдгээр нь голчлон моноген өвчин бөгөөд нэг генийн согогийн улмаас өвчний илрэл үүсдэг. Ийм тохиолдолд тэд маш сайн эмчилдэг. Лабораторид бид эмчилгээний вирусын тоосонцор үүсгэдэг бөгөөд биоинформатикчид хэрхэн ажилладагийг загварчлахад тусалдаг.
Хорт хавдар гэх мэт олон төрөлт өвчний хувьд генийн эмчилгээний аргыг ашиглан хүний дархлааны тогтолцооны эсийг өөрчилж, хавдрын эсийн өндөр өвөрмөц шинж чанартай дархлааны эсийг бий болгож болно. Манай лабораториудад манай эрдэмтэд эдгээр хоёр төрлийн бүтээгдэхүүнийг (санаанаас эхлээд амьтад дээр туршихад бэлэн прототипийг бий болгох хүртэл) боловсруулах бүрэн мөчлөгийг гүйцэтгэдэг. Энэ нь Оросын хаана ч байхгүй байх.
Биотехнологийн дэвшилтэт судалгаа
ирээдүйн анагаах ухаан: Шинэ төрлийн эм боловсруулах
Манай тэнхим нь АНУ-ын Дэвшилтэт Судалгааны Төслийн Агентлагийн (DARPA) нэрээр нэрлэгдсэн. Тэд улс орны батлан хамгаалах чадавхийг нэмэгдүүлэхийн тулд шинжлэх ухааны ололт амжилтыг нэвтрүүлэхийг оролдож байна - эдгээр нь түргэвчилсэн нөхөн сэргэлт, бүх нийтийн хандивлагч, зэвсэг гэх мэт.
Магадгүй ойрын 5-10 жилийн хугацаанд кибернетик, биотехнологийн харилцан уялдаатай байдлын ачаар ухаалаг эмүүд үнэхээр бий болно. Жишээлбэл, маш жижиг чипс үүсгэх: Энэ нь цусанд эргэлдэж буй эмийн тоосонцор бүхий капсул буюу робот бөгөөд тухайн хүний биеийн байдлаас хамааран хүссэн бодисыг цусанд тарих болно. Тэд жишээлбэл, MIT-д ижил төстэй зүйл хийдэг. Амжилттай жишээнүүд аль хэдийн бий: глюкозын түвшингээс хамааран инсулин нь биед ялгардаг бөгөөд энэ нь эмчилгээний процедурын инвазив байдлын түвшинг бууруулдаг. Хүн нэг удаа чип суулгаад, тариа хийлгээд, эм уух хэрэгтэйгээ маш удаан мартсан.
Нэрт ирээдүй судлаач Рэй Курцвелл хүртэл 2025 он гэхэд нанороботуудын тусламжтайгаар хүмүүс урт наслаж эхэлнэ гэж хэлжээ. Магадгүй тэр хорт хавдартай тэмцэх эм гэсэн үг юм.
Нанороботууд- эмийн шинэ хэлбэр, учир нь мансууруулах бодисыг бүрдүүлдэг бодисуудын үүднээс хүмүүс бүх зүйлийг аль хэдийн хийсэн байдаг. Бид өөр юу ч санал болгож чадахгүй - эмчилгээнд хэрэглэж болох цөөн төрлийн химийн нэгдлүүд байдаг. Энэ уураг, жижиг молекул эсвэл нуклейн хүчил, одоо бас ашиглаж байна.
Мэдээжийн хэрэг, хязгааргүй тооны сонголт хийх боломжтой, гэхдээ тэдгээр нь химийн ерөнхий зарчмын дагуу ажилладаг тул хэрэглэх боломж хязгаарлагдмал байдаг. Өөр ямар нэгэн байдлаар эсэд нөлөөлөх боломжгүй болсон.
Тиймээс ирээдүйд эдгээр гурван "блок"-ыг нанороботоор хүргэх нь эмчилгээний шинэ хэлбэрийг бий болгох гол асуудал байх болно.
Мэдээжийн хэрэг, ихэнх хүмүүс зүгээр л эм уухыг хүсдэг ч бүх эмийн бодисыг "түүнд хийж" чадахгүй. Илүү энгийн сонголт бол капсул юм. Илүү үр дүнтэй - тарилга ба лаа. Хэрэв бүх нийтийн эмчилгээний арга байсан бол, жишээлбэл, эмийн баяжмал бүхий чипийг арьсан дор наах, гэхдээ жилд нэг удаа олон хүн үүнийг хийх болно гэж би бодож байна.
Гэрэл зургийг Biocad сайтаас авав.
Өвчний оношлогоо
Хүмүүст бага зэргийн инвазив оношлогооны аргуудыг боловсруулах шаардлагатай бөгөөд ингэснээр хүний биеийн дусал цус нь хорт хавдартай эсэх, хэрэв тийм бол үсэрхийлэл байгаа эсэх, ямар төрлийн хорт хавдар гэх мэтийг хурдан тодорхойлох боломжтой болно.
Одоо үүнийг өндөр хүчин чадалтай аргуудыг ашиглан тодорхой тооны миллилитр цусаар хийж болох боловч одоогоор энэ нь нэлээд үнэтэй юм. Өөрийнхөө тухай бүх зүйлийг молекулын түвшинд хүртэл мэдэхийн тулд бид хүний хувийн профайл руу шилжиж байна. Хүн яг одоо түүнд юу болж байгааг ойлгох болно.
Бүх өгөгдөл хадгалагдах профайлуудын нийгмийн сүлжээ гэх мэт зүйл байж болно - жишээлбэл, сүүлийн нэг сарын генийн илэрхийлэл. Энд бүх зүйл амархан юм шиг санагддаг, гэхдээ үнэн хэрэгтээ олон тэрбум дараалал, янз бүрийн ач холбогдол бүхий өөр өөр мутаци бүхий олон зуун генүүд байдаг. Тиймээс энэ их хэмжээний өгөгдлийг тайлбарлах чадвартай онолын эмч нарын шинэ анги хэрэгтэй болно.
Нөхөн сэргэлт, хиймэл оюун ухаан
Цаашдаа эд, эрхтэнээ нөхөн төлжүүлж сурах байх. 3D хэвлэлийн ачаар эд эрхтнийг аль хэдийн эхнээс нь эсээс бодит хэмжээгээр нь ургуулж эхэлжээ. Тэд мөн гэмтлийн дараа нуруу нугасыг сэргээхийг оролдож байна - гэмтсэн газарт нейроныг хэвлэх замаар. Өөрөөр хэлбэл, лабораторийн нөхцөлд үржүүлсэн өөрийн эстэй хүнийг тарина.
Эрдэмтэд шинэ эм бүтээхийн тулд хиймэл оюун ухаан, мэдрэлийн сүлжээг илүү ихээр ашиглах болно. Өөрөө суралцдаг хиймэл оюун ухаан нь зөв хариулт өгөхийн тулд хангалттай мэдлэгийг өөрөө хуримтлуулах шаардлагатай болно. Үүнийг хянахгүй бол гамшиг тохиолдож магадгүй, гэхдээ нөгөө талаас энэ нь судлаачдын гарыг ихээхэн чөлөөлж, шинэ санаа гаргах боломжийг олгох болно, учир нь хиймэл оюун ухаан бүх ердийн процедурыг хариуцах болно.
2019 оны эхээр Оросын шинжлэх ухаан, анагаах ухааны хувьд чухал үйл явдал Санкт-Петербургт болно: Ирээдүйн биотехнологийн өвлийн дараагийн сургууль 1-р сарын 26-30-нд болно. Энэ жилийн өвлийн сургуулийн илтгэгчид Харвард, Йелийн их сургууль, Лондонгийн коллеж зэрэг дэлхийн тэргүүлэх шинжлэх ухааны төвүүдийн эрдэмтэд байх болно. Мөн тус сургуульд Оросын нэрт эрдэмтэд, идэвхтэй бизнесменүүд, мэдлэг шингэсэн гарааны бизнес эрхлэгчид болон оюутнууд, аспирантууд, шинжлэх ухаанд дуртай залуу судлаачид оролцох юм. Энэ жилийн гол сэдэв нь анагаах ухаантай салшгүй холбоотой бөгөөд геном засварлах, генийн эмчилгээний технологид зориулагдсан болно.
Ирээдүйн биотехнологийн сургуулийн философи
Гуравдугаарт, энэ бол урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй шинжлэх ухааны агуулга юм! Лекц дээр та хамгийн сүүлийн үеийн нээлтүүдийн талаар судалгаа хийж буй эрдэмтдээс шууд танилцаж, тэдэнтэй хамгийн халуун нарийн ширийн зүйлийг ярилцах боломжтой болно.
Тиймээс тус сургууль нь Орост хөгжөөгүй хэвээр байгаа шинжлэх ухааны судалгаа, бизнесийг холбогч, мэргэжлийн сүлжээг хөгжүүлэх, мэдлэгээ дээшлүүлэх платформ юм.
Энэ жил сургуулийн гол сэдэв нь геном засварлах, генийн эмчилгээ байх болно.Өнөөдөр эдгээр технологи нь дэлхийн анагаах ухаан, эмийн сангийн хамгийн ирээдүйтэй, санхүүждэг салбар юм. 2016 онд генийн эмчилгээний эмийн зах зээл 584 сая доллараар үнэлэгдсэн бөгөөд 2023 он гэхэд ийм эмийн борлуулалтаас олсон дэлхийн орлого 4.4 тэрбум доллараас давна - энэ нь жил бүр 30 гаруй хувиар өсөх болно!
Генийн инженерчлэлийн орчин үеийн аргууд нь бусад аргуудтай хослуулан урьд өмнө эдгэдэггүй байсан генетик, онкологи, аутоиммун өвчинтэй тэмцэхэд бидний нүдний өмнө хувьсгал хийж байна. 2050 он гэхэд дэлхийн үхлийн тэргүүлэх шалтгаан болох аюул заналхийлж буй ихэнх антибиотикт тэсвэртэй бактерийн эсрэг тэмцэхэд генетикийн инженерчлэл бидэнд туслах болно.
Манай тусгай төслийн хоёр нийтлэл нь генийн инженерчлэлийн түүх, арга барилд зориулагдсан болно " Зураг дээрх 12 арга» . - Улаан.
Өнөөдөр дэлхийн зах зээл дээр генийн эмчилгээнд суурилсан цөөн хэдэн эм байдаг. Мэдээллийн дагуу Холбоотны зах зээлийн судалгаа, генийн эмчилгээний эмийн дийлэнх хувийг хорт хавдрын эмгэг бүхий өвчтөнүүдэд үйлдвэрлэдэг. Ойрын ирээдүйд - дор хаяж 2023 он хүртэл - энэ салбар зах зээлд тэргүүлэх байр сууриа хадгалах болно. Хорт хавдрын эмийн дараа ховор өвчин, зүрх судасны өвчин, мэдрэлийн эмгэг, халдварын генийн эмчилгээ ордог.
Дараагийн арван жил нь хорт хавдрын түрэмгий хэлбэр, удамшлын, мэдрэлийн доройтол, аутоиммун эмгэгийг эмчлэхэд чиглэсэн шинэ эмчилгээг нэвтрүүлэх, түүнчлэн шинэ үеийн антибиотикийг практикт нэвтрүүлэх ивээл дор өнгөрөх болно. Энэ эргэлтийн үед Оросын шинжлэх ухаан, аж үйлдвэр дэлхийн био эмийн зах зээлд байр сууриа эзлэхийн тулд бүх хүчин чармайлтаа гаргаж, ирээдүйтэй судалгааны идэвхтэй оролцогч болж, улмаар оросуудыг ирээдүйд дэвшилтэт анагаах ухаанд нэвтрэх боломжийг олгох ёстой. Энэхүү дэлхийн зорилгод хүрэх алхам нь Future Biotech 2019 өвлийн сургууль байх ёстой. Үүний тулд зохион байгуулагчид нь биоанагаах ухаан, биотехнологийн хамгийн ирээдүйтэй салбаруудыг хамарсан дэлхийн тэргүүлэх эрдэмтдийг Санкт-Петербургт урьсан юм. Бид дараагийн бүлэгт эдгээр газруудын талаар ярих болно.
Анагаах ухаанд ямар нээлтүүд биднийг хүлээж байна вэ?
Эдгэшгүй өвчин гэж бараг байдаггүй ертөнц шинжлэх ухааны зөгнөлт зохиолчдын мөрөөдөл байхаа больсон: генийн эмчилгээ, геномын засварлах аргууд нь анагаах ухааны гол зэвсэг болсон дэлхий юм (Зураг 3). Өнөөдөр аль хэдийн эдгээр аргуудын ачаар урьд өмнө эмчлэгдэх боломжгүй хэд хэдэн эмгэгийг эмчлэхэд мэдэгдэхүйц ахиц дэвшил гарсан бөгөөд бид цаашид хэлэлцэх болно.
Генийн эмчилгээ: эдгэршгүй өвчингүй ертөнц рүү
Түүхийг үргэлжлүүлэхийн тулд нэр томъёоны талаар санах ойгоо сэргээцгээе. ДНХ-ийн "эвдрэл" -ээс үүдэлтэй удамшлын өвчин гэж нэрлэдэг генетик. Хэрэв тэдгээр нь нэг генийн мутациас үүдэлтэй бол тэдгээрийг ихэвчлэн нэрлэдэг моноген. Ийм өвчинд жишээлбэл, фенилкетонури, Гаучерын өвчин, хадуур эсийн цус багадалт орно. Хэд хэдэн генийн задралаас үүдэлтэй эмгэгүүд байдаг (тэдгээрийг нэрлэдэг полиген) эсвэл хромосомын нэлээд хэсэг дэх согог ( хромосомынөвчин). Полиген өвчинд зарим төрлийн хорт хавдар, чихрийн шижин, шизофрени, эпилепси, зүрхний титэм судасны өвчин болон бусад олон төрлийн өвчин орно. Ганц генийг залруулах нь полиген өвчин, хромосомын эмгэгтэй тэмцэхээс илүү арга зүйн хувьд хялбар ажил тул моноген генетик өвчнийг эмчлэхэд өнөөдөр хамгийн том амжилтанд хүрсэн (гэхдээ энд бүх зүйл найдваргүй биш юм!). Генийн өвчинтэй тэмцэхэд генийн эмчилгээ, геном засварлах нь генийн инженерийн гарт ирээдүйн гол хэрэгсэл юм.
Генийн эмчилгээний тухай ойлголт нь бүх ухаалаг зүйлсийн нэгэн адил гоёмсог, үзэсгэлэнтэй юм. Энэ нь эрүүл генийг эсэд оруулахаас бүрддэг бөгөөд энэ нь түүний "гажиг" хувилбарыг орлуулдаг. Ихэнх эмнэлзүйн туршилт, батлагдсан эмчилгээ нь эрүүл генийн хувилбарыг эсэд хүргэх, нэгтгэхийн тулд вирусын вектор системийг ашигладаг (Зураг 4). Ойрын ирээдүйд эрдэмтэд генийг эсэд дамжуулах вирусын бус системийг хөгжүүлэхийг таамаглаж байна.
Төрсний дараах үеийн генийн эмчилгээ (заримдаа соматик гэж нэрлэдэг) ба ургийн генийн эмчилгээ (төрийн өмнөх эсвэл ургийн генийн эмчилгээ гэж нэрлэдэг) гэсэн хоёр үндсэн арга байдаг. Ургийн генийн эмчилгээ: онолоос практик хүртэл» ).
Эхний тохиолдолд генийг биеийн соматик эсүүдэд нэвтрүүлж, өвчтөний нөхцөл байдлыг сайжруулдаг боловч засварласан геном нь үр удамд дамждаггүй, учир нь засварлах нь гамет үүсгэдэг эсийн геномыг өөрчлөхгүйгээр зөвхөн бие даасан эсийн популяцид нөлөөлдөг. Энэ арга нь хорт хавдартай тэмцэхэд үндэслэлтэй юм. Хоёрдахь тохиолдолд ДНХ нь үр хөврөлийг хөгжлийн эхний шатанд нэвтрүүлдэг бөгөөд энэ нь ургийн эсийн бүх хэсгийг, ихэнхийг эсвэл ихээхэн хэсгийг засах боломжтой болгодог. Энэ аргын тусламжтайгаар өөрчлөлтүүд удамшдаг, учир нь үр хөврөлийн эсүүд эдгээр өөрчлөлтийг авч явах болно. Энэ арга нь хамгийн хүнд удамшлын эмгэгтэй тэмцэхэд ирээдүйтэй юм.
Америкийн Хүнс, Эмийн Захиргаа (FDA) ген, эсийн эмчилгээнд суурилсан 16 эмийг аль хэдийн зөвшөөрчээ. Эдгээрт цус, түрүү булчирхайн түрэмгий хорт хавдар, удамшлын ховор хэлбэрийн торлог бүрхэвчийн харалган өвчний эмчилгээ орно.
Төрөхийн өмнөх эмчилгээЭнэ нь төрсний дараах үеийнхтэй харьцуулахад хэд хэдэн давуу талтай бөгөөд тэдгээрийн хамгийн том нь эмгэгийн явц хараахан болоогүй байгаа өвчний хөгжлийн эхний үе шатанд туслах явдал юм. Төрөхийн өмнөх оношлогооны орчин үеийн аргуудын ачаар жирэмсний эхний үе шатанд буюу 14-16 долоо хоногоос эхлэн гажигтай генийг засах боломжтой. Хөгжиж буй урагт мутант генийг засах нь "эрүүл" генийн хувилбар бүхий үүдэл эсийн популяцийг хурдан нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь өвчнийг бүрэн эмчлэх эсвэл дор хаяж түүний явцыг мэдэгдэхүйц хөнгөвчлөх боломжтой гэсэн үг юм. Хэт их ирээдүйтэй ч эрдэмтэд одоогоор шийдэгдээгүй олон асуудалтай тулгарч байна. Ургийн генийн эмчилгээ нь эх, хүүхдийн дархлааны урвалыг хөгжүүлснээр зулбах, дутуу төрөх эрсдэлийг нэмэгдүүлдэг. Нэмж дурдахад энэ нь төрсний дараах үеийн хөгжлийн үе шатанд гэнэтийн, заримдаа гамшигт үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм. Оруулсан ген нь геномын аль ч хэсэгт өвөрмөц бус байдлаар нэгдэж, улмаар бусад генийн үйл ажиллагааг тасалдуулж, удамшлын болон онкологийн өвчин үүсгэдэг. Ургийн генийн эмчилгээний өөр нэг гаж нөлөө нь мозайкизм(зарим эсүүд нь "зассан" гентэй байдаг бол бусад нь "эвдэрсэн" хувилбартай байдаг үзэгдэл) нь ирээдүйд маш тааварлашгүй үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм.
Болзошгүй эрсдэлийн хувьд ургийн генийн эмчилгээг зөвхөн өөр залруулга хийх боломжгүй удамшлын хүнд өвчнийг эмчлэхэд ашиглах нь ойлгомжтой. Ийм эмгэгүүдэд Дюшений булчингийн дистрофи, нугасны булчингийн хатингаршил, үхлийн аюултай гэр бүлийн нойргүйдэл, фенилкетонури, фибродисплази зэрэг ховор удамшлын өвчин орно. Тэднийг эмчлэхийн тулд генийн эмчилгээний хувилбаруудыг идэвхтэй боловсруулж байгаа бөгөөд зарим нь эмнэлзүйн туршилтын эцсийн шатандаа явж байна. Хамгийн ховор удамшлын эмгэгүүдийн дунд мэдээжийн хэрэг Гаучерын өвчин байдаг - мэдрэлийн дегенератив өвчин, хүнд хэлбэр нь одоогоор эмчлэх боломжгүй бөгөөд үргэлж үхэлд хүргэдэг. Гаучерын өвчин нь ховор удамшлын энзимопати, өөрөөр хэлбэл ферментийн согогтой холбоотой өвчний хамгийн түгээмэл хэлбэр юм. Түүний жишээ нь хулганад хийсэн туршилтаар ургийн генийн эмчилгээ өндөр үр дүнтэй болохыг харуулсан анхны тохиолдол байсан бөгөөд одоо эрдэмтэд хүн дээр туршилт хийхээр бэлтгэж байна. Дээр дурдсан эдгэршгүй удамшлын өвчтэй хүүхдүүд эдгэрэх ирээдүй тун удахгүй ирнэ гэсэн үг.
Генийн эмчилгээ-д маш үр дүнтэй байж болно төрсний дараах үе, үүнд насанд хүрсэн өвчтөнүүдийн эмчилгээнд зориулагдсан. Нурууны булчингийн атрофи (SMA) өөр болсон өнчин(энэ нь ховор генетикийн) өвчин бөгөөд удаан хүлээгдэж буй найдвар нь генийн эмчилгээ юм. 2016 оны 12-р сарын 23-нд FDA нь SMI-д зориулсан анхны эмийг бүртгэсэн (энэ өвчтэй өвчтөнүүдийг хайраар дууддаг) - nusinersen(арилжааны нэр Спинраза). Эмнэлзүйн туршилтын үр дүнгээс үзэхэд өвчтөнүүдийн 51% -д моторт ур чадвар сайжирч, нас барах эрсдэл, байнгын агааржуулалт нь хяналтын бүлэгтэй харьцуулахад буурсан байна.
Төрсний дараах үеийн генийн эмчилгээ нь ДЭМБ (Дэлхийн Эрүүл Мэндийн Байгууллага)-ын мэдээлснээр амьжиргааны түвшин өндөр орнуудад нас баралтын тэргүүлэх шалтгаануудын нэг болох хорт хавдартай тэмцэхэд маш үр дүнтэй байдаг. Одоогоор хоёр эмийг зөвшөөрч байна: ЕскартаТэгээд Кимриа, CAR-T технологийг ашиглан маш түрэмгий хэлбэрийн В эсийн лимфомыг эмчлэхэд чиглэгдсэн. Энэхүү технологийн мөн чанар нь хавдрын эсийн эсрэг өвчтөний дархлааг зохиомлоор "тохируулах" явдал юм. Өвчтөнөөс Т-лимфоцитуудыг авч, лабораторид хоргүй вирусын вектор ашиглан химерик антиген рецептор (CAR) генийг тэдгээрийн геномд нэвтрүүлдэг бөгөөд энэ нь өөрчлөгдсөн Т-эсүүдэд хорт хавдрын гадаргуу дээрх тодорхой эсрэгтөрөгчийг таних боломжийг олгодог. В эсүүд. Дараа нь өөрчлөгдсөн Т лимфоцитуудыг өвчтөний цусанд дахин оруулна. Тэнд тэд өөрсдийн В лимфоцитууд руу дайрч, хорт хавдартай дефектүүдийг устгаж эхэлдэг. Гэсэн хэдий ч ийм эмчилгээ хийснээр аутоиммун урвал үүсэх эрсдэл өндөр байдаг. Энэ нь манай дайчид (өөрчлөгдсөн Т-лимфоцитууд) "дефекторууд" -ыг таних эсрэгтөрөгчийг заримдаа эрүүл эсийн гадаргуу дээр олж чаддагтай холбоотой юм. Судлаачид энэ асуудлыг шийдвэрлэхээр идэвхтэй ажиллаж байна.
CAR-T-д суурилсан эмчилгээ нь эс болон генийн эмчилгээний огтлолцол дахь хамгийн амжилттай эмчилгээний сонголт байж магадгүй юм! Энэхүү технологи нь эмчилгээний бараг тал хувь нь бүрэн ангижрах эсвэл бусад ихэнх тохиолдолд өвчтөний амьдралыг уртасгах боломжтой.
Future Biotech дахь генийн эмчилгээ
Өвчтөний өөрийн эсийн геномын засвар (CAR-T) болон РНХ-ийн хөндлөнгийн оролцоонд суурилсан технологиуд нь биологийн болон биоэтикийн хязгаарлалтаас гадна өөр нэг ноцтой асуудал үүсгэдэг: маш өндөр өртөгтэй! Жишээлбэл, эмийн эмчилгээний бүрэн курс Ескарта 350,000 долларын өртөгтэй, долоо хоног бүр тарилга хийх зэрэг нэг жилийн эмчилгээ Патизиран, өвчтөнд 450,000 доллар төлөх болно Эрдэмтэд болон эмийн компаниуд маш ойрын ирээдүйд энэ бүх асуудлыг шийдэх ёстой.
CRISPR-Cas9 технологи. Хамгийн үнэн зөв геном засварлах хэрэгсэл
Сүүлийн үед хэвлэлүүд энэ аргын янз бүрийн амжилтын талаар байнга бичиж байгаа бөгөөд сайн шалтгаантай: Эцсийн эцэст, CRISPR-Cas9 системийг ашиглан геном засварлах технологи нь үнэхээр эрин үеийг бий болгосон хөгжил юм (Зураг 5)!
Биомолекулын тухай гайхалтай, хүчирхэг CRISPR-Cas9 технологийн талаар маш олон нийтлэл байгаа тул бид түүнд бүхэл бүтэн хэсгийг зориулав! - Эд.
Бактерийн дунд ийм их хэмжээний эсэргүүцэл тархах асуудал олон шалтгаантай байдаг. Эсэргүүцлийг олж авах үйл явц нь байгалийн бөгөөд зайлшгүй боловч антибиотикийг буруугаар ашиглах, тэдгээрийг буруу устгаж, хүрээлэн буй орчинд бөөнөөр нь хаях нь энэ үйл явцыг хурдасгаж, зарим халдварыг шинэ эмийн цогцолбороор ч эмчлэх боломжгүй юм. Тиймээс шинэ антибиотикийг эрэлхийлэх нь орчин үеийн шинжлэх ухааны тэргүүлэх чиглэл юм.
Бүх мэдэгдэж буй антибиотикуудын хамгийн түгээмэл зорилт бол бактерийн уургийн синтезийн аппарат юм. Прокариотуудын орчуулах төхөөрөмж нь биднийхээс ялгаатай бөгөөд энэ нь бидний бие махбодын эсэд хор хөнөөл учруулахгүйгээр бактери дахь уургийн нийлэгжилтийн тодорхой дарангуйлагчдыг ашиглах боломжийг олгодог. Бактерийн эсэргүүцлийн ген их хэмжээгээр тархсан тул эрдэмтэд тэдний уургийн синтезийн аппаратыг идэвхтэй судалж, шинэ зорилтот болон орчуулгын дарангуйлагчийг хайж байна. Асаалттай
Ийм жижиг, муу хөгжсөн арал КубаДэлхий дахины сонирхлыг татсан шинжлэх ухааны судалгааны тэргүүнд байж чадсан, хэзээ ч гайхшралгүй.
Зөвхөн хорт хавдартай тэмцэх чиглэлээр ололт амжилтын жагсаалт нэлээд гайхалтай юм. Молекулын дархлаа судлалын төвийн доктор Роналдо Перес Родригес саяхан болсон асуудлаарх олон улсын хурал дээр хэлэхдээ, Кубад хорт хавдартай тэмцэх 28 төрлийн эм бүртгэлтэй, хөгжлийн янз бүрийн үе шатанд байгаа.
Тус бүс нутгийн шинжлэх ухааны байгууллагуудад янз бүрийн эмчилгээний вакцин, моноклональ эсрэгбие, интерферон, пептидүүдийг боловсруулж байна. биотехнологи, өнөөдөр энэ аймшигт өвчнөөр шаналж буй олон сая хүмүүсийн тусламжийн найдвар юм.
Гэсэн хэдий ч Кубын энэ салбарын ололт амжилт хамгийн гайхалтай байсан. Одоогоос 30 жилийн өмнө байгуулагдсан Генетикийн инженер, биотехнологийн төв (ЦГИБ) нь нэлээд үр дүнд хүрч, хорь гаруй өвчнийг оношлох, урьдчилан сэргийлэх, эмчлэхэд томоохон хувь нэмэр оруулсан.
Одоогийн байдлаар ЦГИБ нь вакцин, эмчилгээний зориулалттай рекомбинант уураг, синтетик пептид, хөдөө аж ахуйн зориулалттай мал эмнэлгийн бүтээгдэхүүн зэрэг 50 гаруй судалгааны төслийг боловсруулж байна.
Хамгийн чухал бүтээгдэхүүн бол Хеберпрот-П, Чихрийн шижингийн хөлний нарийн төвөгтэй шархыг эдгээх, хөл тайрах эрсдлийг бууруулах. Уг эмийг Кубад 49 мянга, гаднаас 185 мянга орчим өвчтөн аль хэдийн ууж байна.
Энэ эмийг Орос улсад амин чухал эмийн жагсаалтад оруулсны дараа эдгээр тоо нэмэгдэх нь дамжиггүй. ОХУ-ын Эрүүл мэндийн яамны Эмийн эргэлтийн төрийн зохицуулалтын газрын дарга, Орос-Кубын эрүүл мэндийн ажлын хэсгийн ахлагч Елена Максимкина Хеберпрот-П-ийн эмнэлзүйн судалгааны эерэг үр дүнд анхаарлаа хандуулав. Эрүүл мэндийн сайд Вероника Скворцова Ерөнхийлөгч Владимиртэй теле хурлын үеэр түүний үр дүнтэй байдлын талаар тайлбарлав Путин.
Уг эм нь жил бүр энэ өвчнөөр шаналж буй 200 мянган оросын амьдралыг сайжруулж, тайралтын тоог бууруулж, улмаар тахир дутуугийн түвшинг бууруулж, дундаж наслалтыг нэмэгдүүлэх болно.
ОХУ болон бусад улс орнуудын анхаарлыг татсан Кубын био эмийн үйлдвэрлэлийн бусад шинэлэг бүтээгдэхүүнүүд нь: ХеберНасвак- гепатит В ба Проктокинаса эмчлэх эм - геморрой эмчилгээнд үр дүнтэй нь батлагдсан эм. Хөдөө аж ахуй, мал эмнэлгийн салбарт биологийн мэрэгч устгах бодисыг ялгаж авдаг Биорат (Биорат)ба нематицид ХэберНэм.
Сколково биоанагаах ухааны кластерын дэд ерөнхийлөгч Кирилл Кайем "Куба бол шинжлэх ухааны судалгааны амжилтын гайхалтай жишээ юм." "Куба дахь био эмийн бүтээгдэхүүний нийт орлогыг ОХУ-ынхтай харьцуулах боломжтой гэдэгт би тэр даруй итгээгүй" гэж тэр нэмж хэлэв.
Энэ чиглэлийн Кубын судалгааны төслүүд, гол төлөв онкологи, мэдрэлийн эмгэгтэй холбоотой төслүүдийг одоо инновацийн төв судалж байгаа бөгөөд зарим нь хамтарсан судалгаанд зориулж санхүүжилт авахаар төлөвлөж байна. Куба, Оросын шинжлэх ухааны хамтын ажиллагаа энэ чиглэлээр хөгжихийг бүх зүйл харуулж байна.
Арлын шинжлэх ухааны чадавхи маш их бөгөөд энэ нь санамсаргүй хэрэг биш юм. Энэ бүхэн хувьсгалын эхэн үед бий болсон, хэдэн арван жилийн өмнөх Засгийн газрын стратегийн тухай юм. "Манай улсын ирээдүй бол шинжлэх ухааны хүмүүсийн ирээдүй байх ёстой" гэж 1960 онд Фидель Кастро хэлсэн байдаг. Хямралын хамгийн хүнд жилүүдэд ч шинжлэх ухааны нийгэмлэг үргэлж төрийн дэмжлэг үзүүлж ирсэн нь өнөөдөр үр дүнгээ өгч байна.
Эдийн засгийн хүндрэл, түгжрэлийг үл харгалзан одоо ийм их амжилтанд хүрсэн бол АНУ, технологи, зах зээлийн хүртээмжийг хязгаарлах, шинжлэх ухааны энэ чадавхи ирээдүйд юунд хүрч болох вэ, дэлхий даяар нээлттэй, эрдэмтэд зохих цалингаа авах үед? Магадгүй тэр үед эрдэмтдийн ирээдүй ирэх байх.
Олон улсын оролцоотой "Биотехнологи - Ирээдүйн анагаах ухаан" Бүх Оросын бага хурлын эрдэм шинжилгээний арга хэмжээ Академийн цэцэрлэгт хүрээлэн, NSU-ийн талбайд гурван өдрийн турш болж байна.
ОХУ-ын 14 хот, Австрали, Беларусь, Герман, АНУ, Япон зэрэг орны академичуудаас эхлээд аспирант хүртэл 230 орчим мэргэжилтэн оролцов. Хурлыг зохион байгуулах хорооны дарга, ШУА-ийн Хими биологи, суурь анагаах ухааны хүрээлэнгийн эрдэм шинжилгээний захирал, академич Валентин Викторович Власов мэндчилгээ дэвшүүлэхдээ “... арга хэмжээ хэлбэрээ өөрчилж, цар хүрээгээ тэлж байна. .”
"Анхны ийм хурал 17 жилийн өмнө болсон" гэж В.Власов онцлон тэмдэглээд, "удаан хугацаанд цэвэр Сибирийн хурал байсан. "Анагаах ухааны суурь шинжлэх ухаан" ерөнхий эрдмийн хөтөлбөр байсан бөгөөд хүрээлэнгүүд, бүлгүүд түүнд зориулж тэтгэлэг авч байсан бөгөөд Сибирийн бага хуралд оролцогчид үр дүнгийн талаар мэдээлэв: Оросын ШУА-ийн төв хэсэгт Москва хотод өөрсдийн сургалтыг зохион байгуулав. . Одоо бид чуулганыг бүхэлд нь Оросын хэмжээнд, сэдвийн хувьд илүү таамаглахуйц болгосон."
Чуулганы нэгдсэн хэсгийг уригдсан хоёр шинжээч - академич Александр Габибович Габибов, Вадим Маркович Говорун нар үг хэлснээр нээж үг хэлэв. Хоёр тайлан хоёулаа шинжлэх ухааны томоохон багуудын ажилд үндэслэсэн болно: Александр Габибов Москвагийн нэрэмжит Биорганик химийн хүрээлэнг удирддаг. ММ. Шемякин, Ю.А. Овчинников РАС, Вадим Говорун нь Холбооны анагаах ухаан, биологийн агентлагийн Физик-химийн анагаах ухааны Холбооны шинжлэх ухаан, клиникийн төвийг удирддаг. Эдгээр байгууллагууд Сибирийн эрдэм шинжилгээний байгууллагуудтай, тухайлбал, СС РАС-ийн Цитологи, генетикийн Холбооны судалгааны төв, SB RAS-ийн Химийн биологийн анагаах ухааны хүрээлэнтэй идэвхтэй хамтран ажилладаг.
Академич А.Габибов судалгааны өргөн чиглэлийг тодорхойлсон бөгөөд зорилго нь хэт өвөрмөц молекулуудыг олж авах явдал юм. Тодорхой хэрэглээг харуулсан: жишээлбэл, зарим төрлийн эсийг устгах - хорт хавдар (лимфома) болон органик фосфорын мэдрэлийн хий (зарин, соман, V-хий) ашиглах үед мэдрэлийн холболтыг идэвхгүй болгодог. "Александр Габибов болон түүний хамтрагчид тодорхой шинж чанартай молекул, бичил биетнийг хайж олох хөтөлбөр, багаж хэрэгслийг боловсруулсан нь үндсэндээ чухал ач холбогдолтой бөгөөд энэ нь антибиотикийн дараагийн үеийг олох цоо шинэ арга юм" гэж академич В.Власов тайлбарлав. Академич В.Говорон илтгэлдээ хүний бичил биет буюу бидний нутагшдаг эмгэг төрүүлэгч, ашиг тустай бичил биетүүдийн бүхэл бүтэн цогц, тэдгээрийн заримыг нь одоо болтол мэдэгдээгүй байгаа ижил төрлийн асуудалд зориулав. Эрдэмтэд ходоод гэдэсний замын микрофлорт онцгой анхаарал хандуулсан бөгөөд түүний судлагдаагүй хэсэг нь 40 орчим хувийг эзэлдэг бөгөөд энэхүү "дархлааны үйлдвэр" -ийн биед үзүүлэх нөлөө нь чихрийн шижингээс дутуу төрөлт хүртэл өргөн хүрээтэй байдаг. гэх мэт.
Академич В.Власов “Бусад гайхамшигтай эрдэмтэд ч илтгэл тавьдаг. - Ялангуяа эдгээр нь Оросын ШУА-ийн корреспондент гишүүд Мария Андреевна Лагаркова, Сергей Михайлович Деев болон бусад олон хүмүүс юм. Ерөнхийдөө бага хурал одоо юуны өмнө хэтийн зорилт дэвшүүлж, шинэ харилцаа холбоо тогтоох зорилготой” гэв. Гурван өдрийн нэгдсэн хуралдаан, хэсэгчилсэн болон постер илтгэлүүдийн дараа NSU-д биоанагаах ухааны технологийн гарааны бизнес эрхлэгчдэд зориулсан төрөлжсөн хэсэг болон “Startup-Biotech” бизнес тоглоомыг зохион байгуулна.
