Новости о ”induced” pluripotent stem (iPS)

Внимательные читатели
спрашивают, нет ли новостей касательно ”induced” pluripotent stem (iPS)? Спешу обрадовать. Есть.

Хоть статья в Nature еще только ожидается, уже вышел
пресс-релиз Макс-Планка института молекулярной медицине в Мюнстере.

Напомню, что озадаченные этическими проблемами с эмбриональными стволовыми клетками, биологи ищут другие способы получения
плюрипотентных (способных к дифференциации в различные типы) клеток. И осенью прошлого года случился прорыв, когда японским ученым удалось перепрограммировать
унипотентную клетку кожи макаки в плюрипотентрую, которую назвали ”induced” pluripotent stem (iPS) . Правда для этого в эту клетку пришлось внедрить
четыре гена (Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc) с помощью вирусов. Я об этом уже
писала ранее. После того, как клетку репрограммировали назад в как-бы-стволовую, ее развитие можно направить в любое русло. Однако надо иметь в виду, что встроенные вирусы остаются в геномном материале навсегда, поэтому хоть уже и ясно, какие конкретно гены необходимы для репрограммирования, все-равно методы еще далеки от клинического применения.

Прошло не так много времени, как немецким ученым по руководством
Hans R. Schöler из вышеупомянутого Макс-Планка института удалось получить практически то же самое, но на мышиных клетках, и на этот раз с помощью всего
двух генов Oct4 и Klf4. Правда для этого они брали не совсем унипотентную, а стволовую клетку нервной ткани (не эмбриональную), из которой обычно развиваются нейроны, астроциты и другие клетки нервной системы. Оказалось, что у этих клеток в норме и так включены гены Sox2 и c-Myc, которые в ранних экспериментах дополнительно внедряли и необходимость в их включении отпала. Таким образом вирусный коктейль существенно редуцировался.

В это же время продолжается поимск возможных альтернатив для репрограммирования, например, поиск молекул, способных заменить работу этих четырех генов.

Ожидается публикация в Nature:

Jeong Beom Kim, Holm Zaehres, Guangming Wu, Luca Gentile, Vittorio Sebastiano, Kinarm Ko, Marcos J. Araúzo-Bravo, David Ruau, Dong Wook Han, Martin Zenke, Hans R. Schöler

Pluripotent stem cells induced from adult neural stem cells by reprogramming with two factors

Nature, 29. Juni 2008, Online-Vorab-Publikation, doi: 10.1038/nature07061

Advertisements

Про корь, лимфоциты и рак.

До сих пор считалось, что вирус кори начинает свое распространение по организму поражением дыхательных путей и это является необходимой опцией для успешной инфекции. Однако последние исследования показали, что вирус предпочитает размножаться в иммунных клетках. Для проверки этой гипотезы, Roberto Cattaneo с коллегами из Mayo Clinic in Rochester, Minnesota провели
элегантный эксперимент.

Они
мутировали в вирусе кори ген белка, отвечающий за контакт с эпителиальными клетками. Таким образом вирус стал "слепым" и эпителиальные клетки поражать больше не мог. Этим "слепым" вирусом заразили резус-макаку. И как ни странно, болезнь у макаки развилась. Очевидно, что инфицирование эпителиальных клеток дыхательных путей не является исключительной целью вируса. Оказалось, что "слепой" вирус отлично заражает лимфоциты и распространяется вместе с ними по всему телу. На лимфоцитах есть рецепторый белок SLAM (signaling lymphocytic activation molecule), который распознается вирусом и именно с контакта с этим рецептором начинается процесс заражения лимфоцитов. Видимо у вируса кори существует
два независимых пути прониконовения в эпителиальные клеток и в лимфоциты.




На рисунке слева изображено распространение по телу "слепого" вируса кори вместе с лимфатической системой после проникновение в лимфоциты с помощью SLAM рецептора, а справа распространение дикого штамма вируса кори, где мы можем наблюдать комбинацю поражения лимфоцитов и различных эпителиальных клеток. Теперь самое интересное. Если мы внимательно смотрели на рисунок, то видим, что "слепой" вирус имеет еще одну особенность. Он утратил способность покидать тело и распространяться при чихании и кашлянии.

То, что "слепой" вирус не покидает организм является сюрпризом, который открывает неожиданные перспективы в медицинской технологии. Если этот вирус хорошенечко модифицировать и "выдрать у него зубы", то он вполне может служить челноком для направленной передачи нужных генов прямиком в лимфоциты. Например для лечения некоторых видов рака лимфоцитов.

Эволюция в пробирке и креационисты.

Вначале этого месяца по новостным каналам прошло сообщение о том, что ученым Мичиганского университета под руководством Ричарда Ленски (Richard Lenski) удалось смоделировать процесс эволюции в лабораторных условиях. Соответствующая статья была опубликована в июньском номере журнале Proceedings of National Academy of Science.



Привожу краткий конспект статьи замечательного популяризатора науки Карла Циммера, а англоязычным рекомендую не размениваться и читать сразу оригинал. Ленивые жмут сюда


Ленски начал работу с одного единственного микроба кишечной палочки E.coli , который размножился на идентичные клоны, из которых вырасли колонии. 12 из них Ленски поселил в отдельные емкости со средой, содержащей глюкозу для питания. Каждый день он и его коллеги пересаживали часть бактерий в новую среду, а другую часть из них замораживали. И так продолжалось 20 лет. За это время им удалось вырастить и заморозить 44000 поколений.

Исходя из того, что нам известно об эволюции, ожидалось, что бактерии будут приспосабливаться к предложенным им условиям существования. В популяции будут происходить процессы мутагенеза. Чать мутаций будет нейтральными, часть будет вероятно смертельными для бактерии, а будут и такие, которые приведут к оптимальной выживаемости и приспосабливаемости.

Через некоторое количество поколений, можно достать из холодильника замороженного предшественника, разморозить и сравнить, насколько новые поколения больше приспособлены к жизни в предлагаемых условиях, по сравнению с предшественниками.

На 33,127 поколении что-то произошло неожиданное. Среда с бактериями неожиданно непривычно помутнела. Такое обычно случается, когда в культуру попадает чуждое бактериальное зарязнение и начинает использовать находящийся в среде цитрат в качестве еды. В таких случаях культуру выбрасывают и возобновляют эксперимент, начиная с последней замороженной бактерии.

Некоторые бактерии способны усваивать цитрат, но не кишечная палочка. Проблема заключается в том, что молекула цитрата не способна проходить через бактериальную мембрану. Неспособность усваивать цитрат есть одна из важных характеристик кишечной палочки, что определяет ее видоспецифичность.

Однако Ленски решил проверить, что случилось с культурой, прежде, чем отправить колбы на стерилизацию. Оказалось, что никакого чужеродного загрязнения в культуре нет, а цитрат действительно начала усваивать сама кишечная палочка.


Ученые отмотали эволюцию назад. Чтобы представить масштабы: проанализировали 40 триллионов отдельных клеток на предмет способности расти на цитрате.


До 31 000 поколения не встречалось ни единой бактерии с аномальной усвояемостью цитрата. Затем в 31 500 поколении уже 0.5% популяции было с такой способностью. В последующих поколениях количество нелинейно нарастало, уже в 33 000 поколении они одержали окончательную победу и преимущество в размножении. Расчеты показали, что вероятность появления одной мутации, которая привела к усвоению цитрата один на триллион.


Медленное и неравномерное нарастание преимущества навело на мысль, что причина появление такого аномального питания не одна, а несколько мутаций. Первые мутации дали бактерии возможность усваивать цитрат, но скорость их размножения все еще не достигала скорости размножения обычных глюкозо-поедающих бактерий. И только видимо значительно позже последующие мутации поспособствовали большей эффективности в размножении.

Теперь ученые заняты расшифровкой того, какие именно гены мутировали, что привело к такому эффекту. Вероятно, что это может быть мембранный канал, который вдруг стал пропускать молекулу цитрата.



Конечно же такая история не могла пройти мимо пристального взгляда креационистов. На нее обратил взляд бывший инженер, юрист и христианин (вот скажите мне, такая комбинация это диагноз?) Andrew Schlafly, известный в определенных кругах активист.



Этот Эндрю что делает? Берет и пишет Ленски. В весьма хамском тоне. Дескать, вот вы говорите то, то и то. Дайте мне ваши результаты, мы с товарищами сами все пересчитаем. Ленски сначала ответил весьма вежливо, что ни одно из утвержений Эндрю корректно и отправил почитать оригинал статьи. На что Шлафлай повысил тон на уровень «гони результаты и не выпендривайся». Ответ Ленски должен войти в историю электронного эпистолярного жанра дискуссии ученого с маразматиком. У кого есть время, рекомендую, не пожалеете.

«Dear Mr. Schlafly:

I tried to be polite, civil and respectful in my reply to your first email, despite its rude tone and uninformed content. Given the continued rudeness of your second email, and the willfully ignorant and slanderous content on your website, my second response will be less polite. I expect you to post my response in its entirety; if not, I will make sure that is made publicly available through other channels».




Здесь его выложил сам
Andy Schlafly
, а здесь копия, если вдруг это все не открывается. По материалам любимого блога
Bad Science.




Китайские нанотехнологии


Британские
Китайские ученые в этом месяце отрапортовали
о создании селективного синтетического ионного канала, который регулируется привязанной к нему ДНК.

Селективные ионные каналы, которые пропускают ионы через клеточную мембрану – известный в живых системах феномен. Напомню, что клеточная мембрана это липидный слой, а роль ионных каналов играют белки, которые в зависимости от условий пропускают (или не пропускают) ионы, образуя при этом разницу потенциалов по разные стороны клеточной мембраны.

Yugang Wang с коллегами создали твердые синтетические поры размером в 5-44 нанометра в полимерной мембране, к которым привязана ДНК. Канал реагирует на кислотность среды. При высокой кислотности ДНК плотно складывается у поры и закрывает канал. При щелочных условиях ДНК разворачивается и пропускает ионы. В даном случае роль молекулы ДНК чисто механическая.

Концепцию нанопор, регулируемых ДНК-мотором, предлагается использовать в новых наноконструкциях, где предполагается точная селективная регуляция проходимости. В недалеком будущем ожидается и белковые регуляторы нано-каналов.

К вопросу о происхождении жизни.

We are stardust , we are golden and we”ve got to get ourselves back to the garden

Joni Mitchell

28 сентября 1969 года на территорию Австралии возле деревни Murchison упал метеорит весом около 100 кило. Вроде даже пострадали здания. Метеорит определили как
углистый хон

ги
дрит
, согласно классификации метеоритов, разломали на куски, которые растащили ученые по своим лабораториям.

С тех пор и до минувшей недели к нему было приковано неусыпное внимание взволнованного человечества. Во-первых, как оказалось, он содержит различные аминокислоты, которые у нас на Земле являются базовыми составляющими белков. Появилась идея, что аминокислоты занесены на Землю из космоса, хотя очень сложно доказать напрямую, что наличие аминокислот в метеорите не является загрязнением. Поскольку аминокислоты могут различаться по своей
пространственной ориентации, то определение энантиомерности могло бы служить косвенным доказательством внеземного происхождения аминокислот в метеорите. Однако ученых видимо мало убеждали косвенные аргументы.

Кроме аминокислот в метеорите обнаружились и нуклеотиды, базовые составляющие ДНК. Опять таки встал вопрос, являются ли эти нуклеотиды загрязнением с Земли или они меют действительно внеземное происхождение?
Анализ показал, что атом углерода в молекуле нуклеотида является "тяжелой" версией атома, который мог возникнуть только за пределами Земли. Это служит прямым подтверждением, что важный компонент "земельного" генетического материала мог занестись с космосом.

Article: Zita Martins (1,2), Oliver Botta (3,4,5), Marilyn L. Fogel (6), Mark A. Sephton (2), Daniel P. Glavin (3), Jonathan S. Watson (7), Jason P. Dworkin (3), Alan W. Schwartz (8), Pascale Ehrenfreund (1,3), “
Extraterrestrial nucleobases in the Murchison meteorite”, Earth and Planetary Science Letters Volume 270, Issues 1-2, 15 June 2008, Pages 130-136 doi:10.1016/j.epsl.2008.03.026

(1) Astrobiology Laboratory, Leiden Institute of Chemistry, 2300 RA Leiden, The Netherlands

(2) Department of Earth Science and Engineering, Imperial College, London, SW7 2AZ, UK

(3) NASA Goddard Space Flight Center, Code 699, Greenbelt, MD 20771, USA

(4) Goddard Earth Sciences and Technology Center, University of Maryland Baltimore, County, Baltimore, MD 21228, USA

(5) International Space Science Institute, Hallerstrasse 6, 3012 Bern, Switzerland

(6) GL, Carnegie Institution of Washington, Washington, DC 20015, USA

(7) Planetary and Space Sciences Research Institute, The Open University, Walton Hall, Milton Keynes, MK7 6AA, UK

(8) Radboud University Nijmegen, 6525 ED, Nijmegen,The Netherlands

Автор статьи Dr Zita Martins из Department of Earth Science and Engineering at Imperial College London говорит, что это исследование может служить недостающим куском в доказательствах эволюции ранней жизни. "Мы верим, что зарождение жизни смогли приспособить нуклеотиды из фрагмента метеорита для использования в генетическом кодировании, что позволило затем передать успешные функции последующим поколениям"

(no subject)

Меня в коментариях спрашивают, как я

до такой жизни докатилась
стала биологом. Я подумала и решила, что это смесь рока, встречи ключевых людей и, вероятно, судьбы. Кому интересно созерцать приступ эксгибиционизма, тот лезет под кат, кому нет, тот спокойно

Родилась я в семье инженеров-мелиораторов в небольшом украинском райцентре, поэтому до некоторых пор на вопрос "Кем я хочу стать?" стандартно отвечала, что инженером-мелиоратором. Поскольку практичный подход к моему будущему у меня доминировал, то бездумный ответ постепенно трансформировалася в неизбежную уверенность. Я училась хорошо, демонстрируя отличные отметки при фактическом отсуствии каких-либо глубоких систематических знаний. Ходила в музыкальную школу по классу фортепиано и в художественную студию при дворце пионеров, а также подавала признаки формального лидерства в комсомольской организации.

К концу семилетнего курса обучения в музыкальной школе учительница обнаружила у меня зародыш музыкального таланта и стала профориентировать меня в сторону от карьеры мелиоратора: "Ты вообще соображаешь, что такое мелиорация?! Это осушивание болот? Болот! Это грязь такая. А если ты выучишься в музучилище, то будешь сидеть в сухом, теплом и уютном кабинете в двумя инструментами и учить детишек. Я поговорю с твоими родителями". Учительница действительно поговорила с родителями, с директором музшколы и с кем-то из музучилища. На следующее занятие явился куратор из училища и мне стали подбирать произведения для вступительного экзамена с учетом моей техники и темпрамента. Весь следующий год, то есть восьмой класс я должна была учить программу, чтобы поступить в музучилище.

Как раз на момент обучения в седьмом классе в райцентре построили новую школу и классы переформатировали по-новому. У нас появились новые учителя. Среди них была учительница биологии, которая фактически и сыграла решающую роль в том, что я сейчас сижу и пишу блог на биологическую тематику. Я рутинно сходила на одну из многочисленных школьных олимпиад и по биологии в том числе. После чего учительница сказала, что имеет смыл подготовиться на районную олимпиаду. Затем на областную. А затем и на республиканскую. Это все как раз совпало с музыкальной профориентацией, которая накрылась медным тазом вместе с победой на республиканской олимпиаде.

Учительница биологии подошла к вопросу подготовки к олимпиаде радикально. Сначала она методично поштопала дыры в моем биологическом образовании за предыдущие семь лет. После чего мы приступили к глубокой проработке всех известных ей олимпиадных задач, которые она дотошно собирала многие годы. Она дала мне самое важное – умение методично прорабатывать рутинные вопросы, строить базис для последующей надстройки. Каждый последующий учебный год мы начинали с повторения материала, начиная с пятого класса, а затем опять прорабатывали олимпиадные вопросы. Думаю, что лишним будет упоминать, что с тех пор я стала олимпиадным завсегдатаем и школьным биологическим фриком.

Когда я училась в 9-ом классе, в журнале "Наука и жизнь" опубликовали конкурсное задание заочной математической школы при МГУ биологическое отделение. Я немедленно его решила и отправила. Последующие два года я исправно получала методички, решала биологические задачи и отправляла их в Москву. В то же время у меня образовались солидные пробелы в остальных предметах. Пользуясь славой фрика я уходила с любых других уроков, которые мне казались скучными, такие как труд, военная подготовка и физкультура, а по литературе и астрономии сдавала экстерном. Все приносилось на костер в жертву биологии. К концу десятого класса у меня не возникало вопросов, куда поступать. Понятно, что биофак. Ясно, что киевский универ.

Блеснув золотой медалью, я попытылась сыграть в рулетку. Мы помним, что у меня пробелы в знаниях (которые мне еще не раз аукнутся), поэтому надо было или сдать биологию на пять или даже не пробовать вообще. Фортуна мне подмигнула и я стала студенткой биофака. Пока остальные абитуриенты пыхтели с остальными экзаменами, мне полагалась отработка на благо университета. Тут фортуна мне подмигнула еще раз и в коридоре общаги я встретила одну знакомую по олимпиадам, которая уже там училась, более того, проходила практику в одном институте. Я тут же воспользовалась приглашением и посетила институт, который мне показался ну едва ли не храмом науки. Фактически эта встреча определила в какой-то мере будущее, потому что с начиная с первого курса и до недавних пор я числилась сотрудником этого института. Именно, что числилась, потому что глаза на суровую реальность у меня открылись очень быстро.

Процесс обучения был тернист. Все, что касалось биологии, мне было приятным и интересным. Но первые три года там биологию читали эпизодично. Все почему-то математику с физикой и историю с химией. Пару раз чудом не вылетев, я таки сцепила зубы и за три дня выучила неорганику с помощью сердобольных однокурсников. После этого бдительности старалась не терять. К счастью ввели письменные экзамены, что позволило мне успешно маскировать чудовищные пробелы в физике. Кроме того, иностранный язык приобрел признаки факультативности, что существенно облегчило жизнь на тот момент. На третьем курсе предложили определиться со специализацией. Пока я зевала, оказалась в группе генетиков. К тому времени я уже приблизительно представляла себе, что я хочу. А хотела я модной в то время молекулярной биологии, а в эту группу так просто было не попасть. Поэтому я пол-года прилежно специализировалась на генетике, а потом как-то между делом перевелась без лишнего пафоса и шума. Удивительно, что у меня это получилось с пол-оборота. Сама удивляюсь.

Суровая реальность настигла меня сначала на курсовой, которую я пробовала сделать в Том Самом Институте. Тут стоить сказать, что лаборатория держалась на голом энтузиазме двух молодых и амбициозных вчерашних студентов. Пока весь институт сидел в полях, мы выменивали продукцию института на реактивы и пробовали играться в молекулярную биологию в условиях домашней кухни. Я ставила какие-то белковые форезы по ночам и спала в лаборатории на столах. Интересно, что в результате таких любительских действий у меня пыла не поубавилось, а наоборот, неудачи раззадорили. Провальная курсовая не отбила у меня охоты к науке. К пятому курсу я вышла с твердой уверенностью, что могу поставить любой эксперимент, дай мне только

точку опоры
реактивы в руки. Стало ясно, что в институте для этого нет ничего, поэтому стала искать другой, где меня могут взять и где кто-то что-то делает.

Следующий институт был по оснащению настоящим раем. Я думала, что это и есть место, где делается наука. Прозрение наступило уже в Германии, когда я увидела, как действительно выглядит научный рай. Год пролетел незаметно. У меня появились кое-какие результаты и я даже думала, что это научные результаты. По факту пяти лет обучения в универе я могу сказать, что мы попали на пик развала. Все, кто мог думать и хоть немножно соображал, все валили за бугор. Нам половину курсов специализированных не прочитали, поставили зачет автоматом. При этом даже в тех местах, где что-то как-бы делалось, отсутствовали не только ресурсы, но и школа. Я отдаю себе отчет, что за пять лет обучения я едва ли приумножила знания.

Так случилось, что я вернулась в Тот Самый Институт молодым специалистом в таком виде, что всем стало ясно, что я всех перехитрила. Шестой месяц беременности уже не маскировался. Фактически больше я там действительно не появлялась. Сначала родился сын, а потом муж уехал в Германию докторантом, а через несколько месяцев я следом на ним.

Пообвыкнув в Германии и выучив немецкий язык, я достала запылившийся диплом и попробовала себя продать подороже. Правда заключалась в том, что таких специалистов, как я там, не надо и даром. Хотя вру, даром можно. Поэтому я начала возвращение в лоно биологии волонтером. Тут мне аукнулось все: и ущербный английский и отсутствие солидных лабораторных навыков. Но у меня было желание и еще я быстро обучаюсь. У меня фактически был лабораторный и теоретический крэш-курс. Я набиралась знаний и навыков, как пересохшая губка. После длительных и безуспешных мытарств, я наконец оказалась в институте, где мой шеф спросил меня, чем я хочу заниматься. Я еще на всякий случай уточнила "А чем можно?". Он мне сказал, что всем: от культуры растений in vitro до молекулярки и биохимической аналитики. Я не стала переспрашивать второй раз и быстренько выпалила, чтобы он не передумал: "Я хочу заниматься молекулярной биологией." Так я стала докторантом.

С тех пор прошло много времени. Я попала в просто замечательный институт, с хорошей школой, со всем необходимым оборудованием для работы, с высококлассными специалистами, работающими на пике мировой науки. Как ученый, я ощущаю, что в этом институте я прошла путь от младенца до тинейджера и продолжаю учиться. Я четко осознаю, что есть еще над чем работать. Я вспоминаю с каким базисом я сюда явилась и завидую своим студентам-практикантам, что у них стартовый капитал знаний и умений на порядок выше, чем был у меня. Значит пойдут вперед быстрее и будут успешнее.

Plant made Pharmaceuticals: ГМО-растения и вакцины в одном флаконе.

Я
уже рассказывала о фирме
Icon Genetics, которая с некоторых пор принадлежит Bayer. На этой неделе
есть новости:
запустился пилотный промышленный комплекс для продукции вакцины (антител для лечения разновидности
рака иммунных клеток с целью активировать
иммунную систему) в табаке уже для клинических испытаний.



На фото основатель и научный директор фирмы академик НАН Украины Юрий Юрьевич Глеба.

Кому лень ходить по ссылкам, повторю. Молекулу ДНК, в которой закодирован ген антитела, сначала встраивают в бактерию, которая имеет способность заражать клетки растения. Затем под вакуумом "присасывают" эту бактерию к листьям табака. Молекула ДНК из бактерии проникает в растительную клетку. Механизмы растительной клетки могут "раскодировать" ген и насинтезировать белок, в данном случае антитело, которое затем можно выделить, предварительно растерев растение в кашу. Преимущество растений перед бактериальной продукцией, заключатеся в том, что именно в растении происходит наиболее эффективное созревание (процессинг) белка.

По этому поводу сотрудник лаборатории извратился и соорудил листок табака, где продукция светящегося белка происходит локально в виде названия фирмы.