Вирусы-химеры привели к созданию бионанороботов - Новости, 06.10.2018

Подпишись на каждодневную рассылку  Наука Благодарствую за подпискуИзволь, проверьте собственный e-mail для подтверждения подпискиМОСКВА, 6 окт — Новости, Татьяна Пичугина. В 1985 году американский биолог Джордж Смит предложил идею фагового дисплея — бойкого розыска веществ, какие могут стать основой лекарства, и доказал ее работоспособность. Его идея обернулась не попросту в биоинженерный метод, а в концепцию, заменившую во многих случаях метод проб и оплошек. В этом году ученому присуждена Нобелевская премия по химии. Об истории открытия Новости рассказал Валерий Петренко, профессор Обернского университета(США), соавтор Смита. Ученый рассказал, за что дали Нобелевскую премию по химии Эксперименты с бактериофагом В половине 1970-х взялись технологии генной инженерии, какие позволили вставлять в геном чужеродные гены, дабы взирать, какие белки при этом вырабатываются. Наиболее покойным объектом для работы предназначались вирусы. По сути, это кусы РНК или ДНК, какие множатся всего внутри живой клетки. В оболочку вируса можно ввернуть измененное или даже чужое ДНК, впоследствии заразить им колонию бактерий и таковским образом размножить. Паразитирующие на бактериях вирусы зовутся бактериофагами. "В 1980-х я вкалывал в ГНЦ "Вектор" в Новосибирской области. Бактериофаги интересовали меня в качестве ключа иммуногенов — веществ, какие будят ответ иммунной системы. Перед нами стояла задача создать диагностику и вакцину от ВИЧ и иных вирусов", — повествует Валерий Петренко. В "Векторе" располагалась великолепно оборудованная лаборатория, в коей вкалывал молодой коллектив талантливых аспирантов и сотрудников. Они занимались синтезом олигонуклеотидов — небольших участков ДНК или РНК, навещенным мутагенезом, расшифровкой генома, осваивали новоиспеченные методы генной инженерии. Петренко раздобыл статью Джорджа Смита 1985 года, где излагались итоги работы с нитчатым бактериофагом. Наружно он похож на волокно, накрытое белковой оболочкой. В работе Смита описывалась идея, будто путем генной инженерии сделать вирус-химеру, какой бы вырабатывал на оболочке чужеродный белок. Для этого в участок ДНК фага, кодирующий оболочечный белок, вставляли посторонний(или случайный)ген. В итоге оба белка — собственный и посторонний — свивались вкупе и проявлялись на поверхности будто некий гибридный белок(аккуратнее пептид, поскольку его молекула больно краткая). Подобный пептид воздушно исследовать, примерно, исследовать его сродство с неодинаковыми молекулами. Бактериофаг с проглядывающими на оболочке пептидами величают фаговым дисплеем. Нитчатый бактериофаг(слева), накрытая пептидом оболочка фага(справа) Петренко постановил усовершенствовать метод Смита и взял лад нитчатого бактериофага в соседнем институте. В лаборатории выяснилось, что микроб в пробирке высох. Воскресить его не удалось — всего выделить ДНК. Этого было довольно, дабы методом трансфекции(вставки чужого гена в геном бактерии)клонировать вирус. "Когда я на ученом совете заявил тему для аспирантки Ольги Миненковой — "получение белка на оболочке фага для создания новоиспеченных структур", мне не алкали веровать. Однако Ольга — феноменальный специалист, и труд была выполнена. Я наименую всех, кто участвовал: Александр Ильичев, Григорий Кищенко, Сергей Татьков, Николай Карпышев, Алексей Ерошкин, Вячеслав Офицеров, Зоя Акименко, Владимир Каргинов, Алла Корепанова и иные сотрудники института. Директор "Вектора" Изнаночен Степанович Сандахчеев залпом осмыслил наши идеи и поддержал. Я алкаю его роль особо отметить. Благодаря ему мы владели возможность заниматься этим направлением", — продолжает Валерий Александрович. Метод Смита позволял на оболочке вируса "вырастить" итого несколько нитей чужого пептида. Группа Петренко добилась того, что бактериофаг очутился всецело "переодет" в чужеродную белковую оболочку. Это означало, что на вирусе можно взлелеять утилитарны любой материал. Пионеры ландшафтного фагового дисплея в России(слева вправо): Григорий Кищенко, Сергей Татьков, Александр Ильичев, Галина Кузмичева, Валерий Петренко, Ольга Миненкова. ГНЦ "Вектор", Новосибирск, 1991 год Нанотехнологический прорыв Петренко с коллегами опубликовали несколько статей по итогам экспериментов, в том числе в 1993 году в журнале "Gene". Последовали доклады на конференциях и приглашения в важнейшие зарубежные университеты. Валерий Петренко занял место вначале приглашенного профессора, а затем профессора-исследователя в Миссурийском университете(США). Там в лаборатории первооткрывателя метода Джорджа Смита он вкалывал семь лет. "Это изумительный человек. Взаправдашний ученый с колоссальным воображением. Я не встречал, кто бы настолько вдохновенно глядел к науке. Когда я выведал о присуждении ему Нобелевской премии, я был безоблачен и горд, что владел возможность вкалывать с ним, заниматься у него", — характеризует Смита Петренко. Джордж Смит занимался иммунологией — изучением работы защитных сил организма. Когда в кровь или слизистые попадает чужеродный микроб или капельки, организм распознает их будто ворогов и начинает биться путем выбрасывания в кровь антител — особых белков-киллеров. Природные убийцы: зачем бактерии выигрывают в войне с антибиотиками Антитело распознает ворога и начинает противодействовать ему тем или другим способом. Многие лекарства видят собой человечьи, чужеродные или ненастоящие антитела, какие помогают иммунитету биться с заболеванием. На розыски надобной молекулы методом проб и оплошек уходит бессчетно времени. Однако Смит показал, что отыскание можно внушительно ускорить, если образовывать библиотеки фаговых ДНК. Для этого он синтезировал биллионы случайных фрагментов вирусных ДНК, всякий из каких пер информацию об одном пептиде. С поддержкой бактерий клонировал многомиллиардную популяцию фагов, прущих на оболочках абсолютно неодинаковые, случайные, пептиды. Вышедшую фаговую библиотеку добавляют, примерно, в чашку Петри, где будет раствор исследуемых молекул. Сквозь какое-то времена, лад промывают и взирают, какие фаги "прицепились" пептидами к молекулам. Дабы выведать ген, отвечающий за этот пептид, надобно секвенировать геном фага, что воздушно сделать с нынешним оборудованием. Фактически ученый задает проблема: "для чего подходит эта молекула" и находит в библиотеке ответ. "Смит рассылал свои библиотеки коллегам абсолютно бескорыстно, дабы люд опробовали метод. В этом колоссальная его заслуга, он орудовал будто проповедник новоиспеченного метода. Впоследствии уже взялись братии, какие занялись их коммерческим производством. А Смит предложил парадигму — новейший способ мышления", — болтает Петренко. В его совместной с Джорджем Смитом книжке изложена эволюция метода фаговых дисплеев, какой нашел бездна применений и ускорил наступление эры нанобиотехнологии. Сейчас Валерий Петренко занимается созданием антираковых препаратов новоиспеченного поколения. "Мы величаем это "беспилотными" препаратами навещенного деяния, или smart-machines. Они видят собой капельки — носители лекарства. Их впрыскивают в кровь, и особенные белки помогают им добиться раковой опухоли. Это уже наномедицина", — заключает ученый. "Русская часть" лаборатории Джорджа Смита(крайний справа)в Миссурийском университете в 1993-2000 годы: Валерий Петренко, Галина Кузмичева, Наталия Петренко