Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Гмо

История ГМО лосося, который все же попал на рынок

05.02.2021 18:14:24 | Автор: admin
image
Обычная и доработанная версии семги

Я не перестаю удивляться луддитам нашего времени. Чаще всего это какой-то особенный сплав дремучести, магического мышления и страха перед непонятными вещами, которые ученые в лабораториях.

Я думаю, что на Хабре ни у кого нет особых сомнений, в опасности таких деятелей, как Сералини, который доказывал канцерогенный эффект от ГМО-кукурузы у крыс. Статью в итоге отозвали по причине обнаруженных грубых методологических ошибок. Поэтому, сегодня мы будем говорить о правильном подходе к ГМО и о том, что уже интересного успели запустить в продакшен. Начнем с лосося и форели. О том, чем отличается дикий вариант от фермерского, как оценивают лососевый цвет, зачем его модифицируют и когда мы увидим на прилавке новую, доработанную версию этой рыбы.

Парадоксы селекции



Казань, 1921 год. Небольшой осетр, весом 1.5 тонны.

Заметили, как начала дорожать рыба? Нет, тут дело не только во всяких экономических проблемах и потрясениях. Проблема в том, что мы слишком много едим. Животный белок очень важная часть рациона, а выращивать его довольно дорого. Для производства килограмма той же говядины требуется от 3 до 20 кг зерна, которое само по себе пригодно в пищу. Из-за невысокого КПД мы получаем довольно высокие цены на мясо. Курятина намного выгоднее, так как коэффициент конверсии корма составляет порядка 1.6-1.7 кг зерна на килограмм куриной тушки.

Казалось бы, есть более простое решение готовое мясо в виде рыбы в реках, озерах и морях. К сожалению, мы вылавливаем рыбу гораздо быстрее, чем она успевает размножаться и наращивать массу в естественной экосистеме. В итоге, тот же осетр практически исчез в диком виде, а его икра теперь продается в крохотных баночках, которые торжественно лежат внутри прозрачной витрины-сейфа. При том, что это просто обычная икра, которую многие спокойно ели в детстве.



Есть еще одна проблема мы занимаемся селекцией диких видов рыбы, но только не в том, направлении, в котором нужно. Если посмотреть на законы РФ и других стран о рыбалке, то можно заметить, что ключевые ограничения касаются общего количества выловленной рыбы и ее минимально допустимых размеров. Запрещено использовать сети с мелкими ячейками, а всю рыбу меньше допустимого размера нужно выпускать обратно. Это совершенно разумно с точки зрения того, что мы сохраняем молодняк для дальнейшего роста и набора массы. Но с точки зрения искусственного отбора мы замечательно выбраковываем наиболее крупных и быстрорастущих особей. При этом взрослые мутанты с карликовостью отлично избегают поимки и дают потомство.

У вас цвет неправильный!



Ферма по разведению лосося

Из-за непрерывного истощения популяции дикого лосося и его родственников стало выгодным организовывать искусственные фермы по разведению рыбы. По сути, рыба живет все в тех же водоемах, но ограничена объемами сетей. Кормится тоже искусственно для максимизации скорости роста. 1.3 миллиона тонн красной рыбы генерирует Норвегия. Это в районе 60% мирового производства. И вот тут уже начинаются проблемы со стороны тех, кому требуется только натуральное. Дикий лосось поедает огромное количество креветок и другие животных, имеющих оранжевую окраску. За счет этого его мясо приобретает характерную красноватую окраску.

Для фермерского лосося приходится дополнительно добавлять в корм астаксантин. Это тот самый каротиноид ярко-красного цвета, который есть в креветках, и который окрашивает фламинго в розовый оттенок. Без него лосось имеет обычный рыбный сероватый цвет.

image

Более того, даже стали выпускать специальные шкалы для оценки работы красителя, чтобы подобрать наиболее привлекательный для потребителя вариант. При этом люди, которые считают, что только натуральная дикая рыба самая правильная, пишут километровые гайды о том, как отличить нужное филе по цвету. Хотя астаксантин везде один и тот же по сути.

Вносим патчи


image
Обычный лосось и AquAdvantage

Когда мы говорим о генетической модификации организмов, мы обычно представляем себе открытия и исследования последнего десятилетия. На самом деле, практические исследования в этой области ведутся уже более 30 лет. В 1989 году был создан лосось AquAdvantage. Причем модификация довольно минималистичная по нынешним меркам. По сути, подобный эффект могла бы дать потенциальная гибридизация с близкородственным видом. Сейчас расскажу поподробнее.

Конечный размер рыбы и скорость ее роста ограничена. Вы можете взять условного гуппи, завалить его едой, но в голубого марлина он от перекорма не превратится. Скорее наоборот, начнет болеть о перекорма и умрет. Для того, чтобы обойти это ограничение и, одновременно, пройти очень жесткий контроль со стороны FDA, компания AquaBounty Technologies внедрила генетический фрагмент, отвечающий за синтез гормона роста от самого крупного представителя семейства чавычи в геном атлантического лосося (сёмги). Для этого был внесен дополнительный фрагмент opAFP-GHc2 в гене EO-1 с использованием промотора от другой рыбы американской бельдюги.

В результате того, что у конечного организма теперь оказалось несколько копий гена, отвечающего за синтез гормона роста, рост рыбы стал непрерывным в течение всего года. При этом обычная, не модифицированная сёмга растет только весной и летом, а в остальные сезоны вес не набирает. Для тестирования стабильности генетической модификации, AquAdvantage срещивали с дикой семгой в течение четырех поколений. При этом нужный фрагмент оставался неизменным во всех потомках.

Годы тестирования


К сожалению, к генетическим модификациям отношение мягко говоря предвзятое. На получение разрешения для использования модифицированной семги потребовалось больше 30 лет. Протокол исследования включал сравнение с неизмененными разновидностями лосося, в качестве контрольной группы. Исследовали в первую очередь гормоны эстрадиол, тестостерон, 11-кетотестостерон, Т3, Т4 и инсулино-подобный фактор роста 1 (IGF1). В результате не обнаружили значимых отличий между модифицированными рыбами и дикими разновидностями. Пищевая ценность была также аналогична. Тем не менее, несмотря на положительную резолюцию FDA еще в 2010 году, проект завернули по инициативе законотворцев. Также появились требования по маркировке продукта как трансгенного в обязательном порядке. Кроме этого, ряд исследователей высказал опасение, что такие мощные и крупные варианты сёмги смогут быстро вытеснить исходный вид, полностью захватив кормовую базу.

В итоге, компания-разработчик, была вынуждена гарантировать, что выращивание будет проходить только в закрытых бассейнах, где у рыбы нет возможности сбежать в дикую среду. Кроме этого, вся икра, которая будет использоваться для выращивания особей на еду подвергается воздействию высокого давления, что приводит к образованию триплоидов организмов с тремя наборами хромосом вместо двух. Такие рыбы не в состоянии в дальнейшем размножаться. Если кладка икры содержит более 5% диплоидных особей, то ее уничтожают. Кроме этого на еду выращивают исключительно самок для того, чтобы дополнительно гарантировать, что семга не сможет неконтролируемо размножаться. Самцы содержатся отдельно, вдали от водоемов, чуть ли не в охраняемом бункере, и участвуют только в производстве икры для разведения.

В итоге, в 2018 году все-таки разрешили продажу и употребление этой рыбы в США и Канаде. Что не помешало калифорнийскому суду в ноябре 2020 году инициировать отзыв разрешения по причинам недостаточно исследованным последствиям для окружающей среды.

Вся эта история крайне печально выглядит со стороны научного сообщества. Да, исследования в области безопасности совершенно необходимы. Но вовсе не в той степени, которая делает нерентабельной и рискованной большую область исследований по модификации организмов. Почему-то никто не проводил длительное тестирование с тем же борщевиком Сосновского, когда его натуральным способом старательно акклиматизировали в непривычных для него зонах и развозили семена по огромной территории.

С декоративными проще




К счастью, если чисто декоративная рыба не будет употребляться в пищу и не сможет выжить в дикой среде, то претензий со стороны регуляторных органов обычно не поступает. Тут можно привести в пример тех же GloFish с иллюстрации. Первоначально это были данио рерио небольшие полосатые рыбки. В 1999 году в них встроили ген для синтеза GFP это типовой флюоресцентный белок медузы, который дает зеленое свечение. Случайно на конференции, где демонстрировались фотографии зеленых светящихся рыбок оказался представитель коммерческой компании, которая занималась разведением декоративных видов. В итоге, запустили целую серию с разными флюоресцентными пигментами.

Кто знает, может именно условные декоративные карликовые жирафы размером с собаку смогут пробить заслон ГМО-фобии и ускорить прогресс в этой области.

Подробнее..

ГМО-люди будущее биотехнологий уже здесь

12.02.2021 16:06:23 | Автор: admin

Интересно, чем закончатся наши исследования

Кажется, прошлая тема про ГМО-лосося весьма неплохо зашла Хабрачитателям. Пока мы готовим материал по модификации растений, я предлагаю посмотреть не менее интересную тему генная модификация Homo Sapiens. Это очень спорная и холиварная тема, игнорировать которую бесполезно.

Сразу дам несколько тезисов, которые могут показаться спорными, но которые так или иначе надо решать в научном сообществе:

  1. Мы вырождаемся. Каждый год выживают все более слабые особи, которые рожают детей и отягощают генофонд. Это надо чинить.
  2. Простые запреты не помогут. Если эксперименты запретят в Европе, то их выполнит, например, Китай.
  3. На лечении генетических заболеваний мы не остановимся. Рано или поздно подключатся военные со своими суперсолдатами и те, кто хочет более сильных и умных детей с голубыми глазами.

Попробую дать обзор на реально существующие техники вмешательства в генотип людей и заодно разберем, чем нам это грозит.

Что такое генотерапия


Давайте для начала определимся с терминологией. Генотерапия это вмешательство в геном человека с целью лечения тех или иных заболеваний. Причем, вмешательство идет только в соматические клетки. Это те клетки, которые не участвуют в размножении. Нам явно не надо какие-то мутации и багфиксы закреплять в новых поколениях. Пока, по крайней мере.

Реальные эксперименты на животных начались примерно в 1980-х годах, но тогда это были только робкие шаги. Всякого рода красоты вроде ДНК-принтеров, экспрессирующихся векторов для эукариотов у нас не было.

Куда мы реально можем вмешаться?


Плазмиды


Для начала можно не трогать ядро клетки, которое содержит основную генетическую информацию. Можно воспользоваться плазмидами.

1) Хромосомная ДНК бактерии 2) Плазмиды

Плазмиды это почти исключительно бактериальная штука. Иногда встречаются у примитивных грибов и некоторых растений. По сути, это ДНК, но свернутая в кольцо и плавающая отдельно в цитоплазме. То есть такой отдельный механизм для хранения генетического материала. Для бактерий они очень важны для передачи положительных мутаций, например, чтобы рассказать соседям о вариантах защиты от антибиотика. Фишка плазмид при использовании у людей в том, что они разваливаются сами по себе через какое-то время после введения в клетку. А еще они не затрагивают основной генетический аппарат клетки. То есть основную прошивку не затронет.

Патчим kernel


Далее, у нас есть возможность непосредственно отредактировать фрагмент кода в ядре. Это более инвазивная процедура и она уже сопряжена с рисками неточной вставки или вырезания кусочка ДНК. Но это практически единственный вариант радикально починить какой-то тяжелый генетический дефект, так как соматические клетки будут делиться и передавать пропатченную версию ДНК своим потомкам.

Митохондрии


Митохондрии это что-то вроде атомных реакторов в клетке. Потребляют жирные кислоты и глюкозу, а на выходе штампуют макроэрги вещества с высокой энергией связи. Например, АТФ. Это универсальное топливо для всех активных реакций, например для работы осмотических мембранных насосов против градиента концентрации.
У них есть особенность свой собственный генетический аппарат. Собственно, они на полуавтономных симбионтов похожи именно поэтому. Их генетический аппарат имеет смысл править при врожденных мутациях в митохондриальной ДНК. Обычно это тоже очень тяжелые врожденные синдромы.

Вирусный вектор это как шприц


Первый ключевой момент разработка инструментария доставки вирусных векторов. Первый такой вирус для млекопитающих был разработан в 1984 году. В качестве молекулярного шприца использовали мышиный ретровирус. Он сам по себе являлся весьма неприятным инструментом, так как с высокой вероятностью провоцировал онкологические заболевания. Собственно, его второе название murine leukemia virus (MLVs). В дальнейшем разработки перешли на более безопасные варианты.

Что вообще такое вирусный вектор? Это такой специально модифицированный вирус, который срабатывает только один раз. Как шприц. Для этого он должен отвечать нескольким критериям:

Безопасность


Вирусный вектор не должен иметь возможность самопроизвольно размножаться. Для этого у них есть встроенный kill-switch. Их геном изначально так поврежден, что автономно размножаться они не могут. В лабораторной среде они размножаются на культуре клеток только в присутствии незаменимых компонентов и дополнительных вспомогательных вирусов, которые производят часть нужных для сборки белков. То есть в культуральном флаконе лаборатории размножается, а в организме срабатывает один раз, выходит из клетки в полусобранном виде и умирает.

Низкая цитотоксичность


Многие вирусы очень жестоко обращаются с клетками носителя. После фазы инкубации клетка дохнет от истощения и из ее бренных останков во все стороны разлетаются новые вирионы. При этом есть и вирусы, которые особо не влияют на нормальную физиологию клеток, на которых паразитируют. Например, аденовирусы.

Стабильность


Вирусы должны быть генетически стабильны. Например, грипп не подойдет. Он вообще не имеет внятных механизмов контроля четности и ему все равно, что хеш после копирования не сошелся. Это его эволюционная стратегия. Те же коронавирусы, напротив имеют механизмы контроля и репарации, что дает большую стабильность генетического материала. Хотя их не используют как вектор по другим причинам. Таким образом, задача состоит в том, чтобы вирус в процессе своего размножения в биореакторах сохранил тот самый payload полезную нагрузку без изменений.

Специфичность типа клеток


Вирус должен доставить свою нагрузку не абы куда, а точно в конкретный тип клеток. Это значит, что если нам надо вылечить заболевание, связанное с дефектными эритроцитами, то вирус должен очень точно поражать именно мультипотентные стволовые клетки-предшественники клеток крови. И при этом не зацепить, например, мышечную ткань.

Что уже реально делают в плане генотерапии


Первая генетическая коррекция человека была проведена в 1990 году.Четырёхлетняя Ашанти ДеСильва получила лечение от тяжелого генетического дефекта сложного комбинированного иммунодефицита, связанного с недостатком фермента ADA. Надо отметить, что редактировали не геном стволовых клеток, которые производят Т-лимфоциты, а уже взрослые Т-клетки из ее же собственной донорской крови. То есть она нуждалась в повторении этих процедур в дальнейшем. Далее была серия успешных экспериментальных протоколов для лечения SCID (Severe combined immunodeficiency) по схожей методике.

В 1999 году произошел инцидент, который ощутимо затормозил исследования в этой области. Джесси Гелсинджер, страдал от генетического заболевания печени, из-за которого она была неспособна обезвреживать аммиак. Через 4 суток после введения аденовирусного вектора со здоровой копией гена он умер в результате гипериммунного ответа и полиорганной недостаточности. В дальнейшем FDA пришли к выводу о многочисленных нарушениях в протоколе исследования.

В 2006 появились первые сообщения об удачных протоколах индивидуальной генотерапии для лечения онкологии. Т-киллеры программируются на конкретный вид опухоли и затем выпускаются в организм пациента.

В 2011 году признали терапию ВИЧ у пациента Геро Хюттера в 2008 году. Метод не особо применим для широкой аудитории, так как требует полного удаления своего костного мозга, а затем имплантация скорректированных клеток с двойной дельта-32 мутацией, которая отключает рецептор CCR5.

К 2013 году в мире было разрешено всего пять генных препаратов. Три от онкологии, глибера для лечения наследственного дефицита липопротеинлипазы и неоваскулген. Последний, кстати, разработали полностью у нас.

Неоваскулген


image
Результаты лечения Неоваскулгеном.

Этот препарат относится к плазмидным, то есть он не редактирует свой геном клетки, а только доставляет в нее плазмиды, которые работают ограниченное время.

Препарат представляет собой кольцевую ДНК (плазмиду), несущую человеческий ген VEGF 165, кодирующий синтез фактора роста эндотелия сосудов (VEGF Vascular Endothelial Growth Factor). Стимулируя образование и рост коллатеральных сосудов, Неоваскулген призван оказать длительный лечебный эффект и улучшить качество жизни пациентов. Развитие микроциркуляторного русла в ишемизированной ткани нижней конечности способствует насыщению тканей кислородом, заживлению язв, увеличивает дистанцию безболевой ходьбы.

Институт стволовых клеток человека
Механизм действия интересный. Клетки в месте инъекции начинают синтезировать VEGF это фактор роста сосудов. В результате, в этом участке начинает нарастать новая разветвленная капиллярная сеть. Это критично для пациентов с хронической ишемией нижних конечностей из-за диабета и атеросклероза, например. До этого препарата ампутаций было больше. Сейчас его протестировали еще и для использования в стоматологии для приживления имплантов. Генопрепарат смешивают с костным материалом и ушивают. В итоге сосуды быстро прорастают и формируется нужная ткань без отторжения. На кроликах уже точно моделировали при трансплантации фрагментов черепа. Люди на очереди, насколько мне известно.

Zolgensma


image
Спинальная мышечная атрофия заболевание очень мрачное, по клинике отчасти похожее на боковой амиотрофический склероз, которым страдал Хокинг, но имеет другие причины. В результате развития заболевания прогрессирует паралич, который заканчивается смертью из-за невозможности дышать.

Zolgensma это первый лекарственный препарат для генной терапии спинальной мышечной атрофии. Выпускается компанией AveXis (Novartis). Рабочая копия гена SMN вводится с помощью аденоассоциированного вируса (AAV) серотипа 9, AAV9, который способен преодолевать гематоэнцефалический барьер и проникать в клетки пациента. Одна проблема стоит совершенно чудовищных денег. Одна инъекция стоит больше 2,1 миллиона долларов (около 152 миллионов рублей). Но результаты тоже потрясающие. У людей восстанавливается моторная функция и в дальнейшем заболеванием не прогрессирует. По идее, такие дорогостоящие манипуляции должно оплачивать государство. Для отдельных людей стоимость лечения редких заболеваний просто неподъемная.

Что дальше?


Вот тут вопрос очень сложный. Мы действительно накапливаем дефектные гены в популяции. Раньше ребенок с пороком сердца бы просто умер сейчас его спасут и он даст потомство с этим дефектом. Раньше много беременностей не сохранялось сейчас беременных вытягивают с минимальным процентом выкидышей и завершают успешными родами. По сути, мы ломаем механизмы естественной выбраковки популяции. Это правильно и гуманно, но что-то надо делать с накапливающимися мутациями генофонда.

Либо мы придем к зеленым карточкам и разрешениям на размножение, либо научимся надежно и безопасно исправлять генетические аномалии. Было бы круто выкинуть близорукость, системную дисплазию соединительной ткани и кучу других врожденных дефектов. А еще наконец починить этот дурацкий сломанный ген, отвечающий за синтез витамина С из глюкозы, как у всех нормальных млекопитающих.

Вот только дальше нас ждет неизвестное будущее. Больше всего настораживает потенциальное расслоение общества, когда самые богатые слои населения будут модифицировать своих детей на отсутствие сахарного диабета, атеросклероза, а заодно еще и задавить немного миостатин, чтобы выглядели атлетичными без особых усилий. Круто же. Но пугает.

Подробнее..

Разбор спорных научных вопросов прививки и аутизм, гомеопатия, ГМО и мужчины умнее женщин? ч.1

15.04.2021 10:21:55 | Автор: admin

Привет Хабр! Меня зовут Михаил и я решил написать большой пост для саморазвивающихся людей про одну интересную книгу Аси Казанцевой, в которой разбирается ряд спорных научных вопросов, таких как "Вредно ли ГМО" или же "Пора ли запретить опыты над животными?". Я упрощу написанное еще сильнее и расскажу про эти темы кратко, но емко и передав основной смысл, а еще максимально понятным языком. В название поста это не входит, но по сути этот пост - полноценный разбор крутой и интересной книжки, которую можно почитать и самостоятельно. Свою общую работу я поделю на три части, а конкретно в первой мы поговорим про гомеопатию и ее проблемах, про связь прививок и аутизма, про вредность ГМО и правда ли что мужчины умнее женщин? Помимо этого, мы разберемся еще и в понятии генов, ДНК, клеток, поговорим про множество исследований, разберемся в коэффициенте корреляции и вообще пост будет реально длинным, но очень информативным и простым для понимания.

Микро-оффтоп: книга крутая и стоит прочтения. Но если у тебя вдруг нет времени на нее или на этот огромный (реально большой) пост, то ты можешь послушать мой получасовойподкастна эту тему, в котором я касаюсь всех тем, указанных выше. Его можно найти вApple Music,Yandex Music,VK,Google Podcastsили вСберЗвук. А вообще ссылкитут. Спасибо!

Ну и самое важное - книги нужно читать! То что я пишу тут - не замена оригинала. Воспринимайте этот пост как попытку заинтересовать вас этой книгой, вся информация будет из нее, с небольшими дополнениями, а еще больше можно будет найти в первоисточнике.

Итак, первая глава называется"У гомеопатии нет побочных эффектов". Для начала разберемся в самом понятии гомеопатии. Гомеопатия - это один из видов альтернативной медицины, заключающийся в выдаче пациенту специального лекарства с действующим веществом. Однако фишка в том, что концентрация действующего вещества в таких лекарствах невероятно маленькая. Еще одно положение гомеопатии, которое мы правда пока опустим - это то, что лечить больного тошнотой человека нужно якобы тем же веществом, которое вызвало бы у здорового человека тошнотой. Якобы яд вышибается ядом. Опираясь на эти два положения (про мизерную концентрацию и действующее вещество), разберемся: как получают гомеопатический препарат.

Давайте разберем на примере: есть известное лекарство "оцилококцинум", где на задней стороне написана сбивающая с толку фраза: "exctractium 200K". Что это значит? А это и есть подсказка по способу получения данного препарата. Для его получения берут действующее вещество и начинают разводить его в воде. Если было бы написано 1К, это значило бы, что на каждую 1 молекулу действующего вещества должно приходиться 100 молекул воды. Если будет написано 2К - то это значит что на каждую молекулу действующего вещества уже должно приходиться 100 в квадрате молекул воды - то есть 10 000. И так далее, миллион, сто миллионов и теперь представьте, сколько будет действующего вещества если мы продолжим этот ряд и напишем 100 в 200 степени.

И выходит, что употребляя препарат, вероятность найти там хотя бы одну молекулу действующего вещества - просто нулевая. А еще мы знаем, что хоть атомы и молекулы очень и очень малы, но все-таки они имеют определенный размер и вес. А это значит, что в условном 1 грамме вещества будет содержаться строго определенное количество молекул. И разводя вещество снова и снова, мы просто делаем ничтожной вероятность нахождения действующего вещества в 1 дозе препарата. А самое забавное то, что производитель честно указал это на коробке, и честно вам в этом признался, мол да, скорее всего в нашем препарате ничего и нет.

Еще интересно не только это мизерное, или вообще нулевое количество действующего вещества, а то, что именно является действующим веществом. С полным перечнем можно ознакомиться тут, там нужно правда зарегистрироваться на сайте, чтобы получить доступ к документу, но вотссылка. Там официальный перечень разрешенных веществ для гомеопатии в Приложении 4 к приказу Миндздравмедпрома 335 о гомеопатии в России, пару вещей из которого я и приведу: бледная поганка, рвотная сыроежка, паук-птицеед, секрет кожных желез жабы, белена, креозот, нафталин, нефть и стрихнин, ртуть и соединения мышьяка.

Если всего этого мало про гомеопатию, то есть большое количество исследований, где сравниваются испытания где испытуемые получали гомеопатические препараты, обычные препараты и просто плацебо. Выводы исследований? Эффект обычных препаратов заметен, в то время как эффект гомеопатических средств и плацебо - одинаков.

Однако парадокс, значит ли все это то, что гомеопатия все-таки не работает? Как ни странно - нет. Все дело в том, что прием веществ, которые мы считаем лекарственными, может через мозг повлиять на биохимические процессы в организме и выходит, что тем, кто считает что гомеопатия помогает, она действительно им помогает. Был проведен эксперимент, когда людям с острой зубной болью давали один из трех препаратов: снижающий боль, повышающий боль или плацебо - то есть пустышку. И были люди, которым плацебо действительно помогало и уменьшало боль. Все дело в том, что мозг реагировал на принятое лекарство и сам начинал вырабатывать опиоиды, снижая тем самым боль.

В России врачи-гомеопаты не относятся к группе врачей-специалистов, а по закону принадлежат к категории "Высококвалифицированные целители и практики альтернативной и народной медицины". Это значит, что такой человек все-таки должен обладать дипломом медицинского института и в случае реальных проблем со здоровьем поступать как полагается: отправить пациента в обычную больницу. Однако бывает конечно и обратное, когда такие люди могут стоять на своем, усиливая веру у пациента в такие препараты, из-за чего тот может навлечь неприятности на себя или на кого-то еще. Поэтому гомеопатия гомеопатией, но про серьезное лечение нельзя забывать ни в коем случае и не отказываться от него. Сама же индустрия гомеопатических препаратов приносит огромные деньги, из-за чего с ней ничего и не делают, раз людям нравится - почему бы не удовлетворять их потребности за их же деньги.

Следующая глава называется"Прививки вызывают аутизм". Начну с того, что в 1998 году в известном медицинском журнале The Lancet вышла нашумевшая статья Эндрю Уэйкфилда о связи между вакцинацией и аутизмом. Уэйкфилд в своей статье описал медицинские истории двенадцати детей, с характерными для аутизма нарушениями, а родители девяти из них утверждали, что симптомы появились не сразу. По их словам, дети были вполне нормальными, пока им не сделали комбинированную прививку от кори, краснухи и свинки. И Эндрю Уэйкфилд сделал вывод: после укола коктейля из вирусов все это поражает нервную систему и вызывает у ребенка аутизм. И тут началась настоящая буря, о которой чуть позже. Вся история хорошо описана на форбсетут.

А вот спустя несколько лет журналист Брайан Дир обратил внимание на небольшую деталь в статье Уэйкфилда: там было указано, что признаки аутизма появились у одного из пациентов через неделю после прививки, в то время как по словам родителей это было за два месяца до нее. И даже если допустить, что исследование не было сознательной фальсификацией, то целый ряд различных факторов указывал на то, что работа была проведена небрежно, а данные в ней притянуты за уши.

Еще из интересного: то что сам Эндрю Уэйкфилд пытался получить из этого сразу двойную выгоду: во-первых, поскольку сам он раскритиковал комплексные вакцины и что вот именно они ведут к такому негативному эффекту, но он не имел ничего против отдельных вакцин, одну из которых он как раз и запатентовал. Во-вторых: он запатентовал еще и экспресс-тест на выявление в организме вируса кори, которые должны были стать крайне востребованными после публикации, так как в случае положительного результата для детей с аутизмом, родители просто могли пойти подавать в суд на производителя вакцин. В результате всего этого, редакция журнала The Lancet приняла решение отозватьстатью Уэйкфилда, теперь если вы перейдете на нее интернете, а ссылочку я на нее обязательно оставлю, то вы увидите на каждой странице большую красную надпись RETRACTED, то есть отозвана.

Я уже сказал, что после выхода статьи началась настоящая буря. Что же случилось? А дело в том, что, например в Великобритании в 1997 году, то есть за год до публикации были привиты от кори, краснухи и паротита 91,5 процент двухлетних детей, но уже в следующие года этот показатель на фоне статьи начал стремительно падать и достиг 79,9 процентов. И только после 2004 года и расследований Брайана Дира этот уровень начал постепенно восстанавливаться и вернулся к прежнему только лишь в 2012 году. Неплохой такой эффект на 14 лет, да? Соответственно снижение уровня вакцинации привело к повышению уровня заболеваемости корью в стране, да и в наше время он остался высоким, потому что за годы страха перед вакциной появилось вполне достаточно подросших непривитых детей, чтобы вирус кори мог спокойно передаваться от человека к человеку.

Виноват ли во всем этот лично Эндрю Уэйкфилд? Вопрос хороший, но ведь есть например и редакция журнала, которая несмотря ни на что допустила публикацию этого материала, что привело к его широкой огласке. Поэтому каждый может сделать выводы из этой истории самостоятельно.

Как вообще был обнаружен принцип вакцинации? Считается, что некий Луи Пастер, который заражал цыплят куриной холерой, чтобы найти способ лечения для них. Но однажды он по ошибке ввел птицам уже мертвые бактерии, с которыми цыплята быстро поправились, однако в дальнейшем заразить их холерой Луи Пастер уже не мог. Так и появился принцип вакцинации: контакт с ослабленным возбудителем предохраняет от последующего тяжелого заболевания. Ася Казанцева рассказывает про несколько вирусов и как работает вакцина от них, в каком то случае это мертвые бактерии, в другом случае - живые, в третьем - их комбинация. И да, бактерии это конечно не вирусы, но суть именно такая: что ваша иммунная система должна познакомиться с вирусом заранее, для выработки иммунитета.

Есть ли у вакцинации побочные эффекты? И как бы да, но сопоставлять их с пользой от снижения риска болезни довольно глупо, тем более что риск побочных эффектов минимален. И даже если человек принципиально против прививок для себя по причине боязни риска побочных осложнений и вообще считает что всех защищает коллективный иммунитет, и зачем ему тогда ставить прививку? Вроде логично, но зачем тогда ему убеждать окружающих в том что прививки ставить не надо, если тем самым он снижает коллективный иммунитет и повышает риск заражения в обществе?

В наше время, даже если у человека нет прививочной истории и он не знает делал ли хоть одну прививку, можно нехитрыми манипуляциями привиться от множества потенциальных болезней, витающих вокруг нас. Самой Асе Казанцевой (в Москве) удовольствие вакцинации от 6 болезней обошлось в 4500 рублей, без каких либо осложнений, но зато теперь она сама чувствует себя гораздо спокойнее и увереннее чем раньше и знает что если что, то они ей будут уже не страшны. Что ж, вполне закономерный вывод с ее стороны.

Следующая глава называется"ГМО содержат гены!"и изначально хотел рассказать следом про опыты над животными, а это правда интересно и мне есть что вам рассказать, но я все же решил еще немного рассказать про гены и ГМО, раз уж тема в чем-то смежная с предыдущей, а про животных расскажу вам уже в другой раз.

И хочу начать сопросаЛевада-Центра января 2018 года, в котором оценивалась научная грамотность взрослого населения. Среди вопросов по типу "Электрон меньше, чем атом" или "Континенты на которых мы живем движутся уже миллионы лет" был и такой вопрос: "Обычные растения - картофель, помидоры и другие - не содержат генов, а генетически модифицированные растения содержат". И внимание (!), 42 % респондентов ответили что да, это верное суждение, в то время как всего 30 % поняли подвох и указали его как ложное. И по сути это означает что большинство населения России вообще не понимает как работает генетика на даже на самом минимальном уровне. Давайте же устраним это и хоть чуть чуть разберемся что такое гены, ДНК и прочее.

Итак, что стоит знать? Очень упрощенно: у живых организмов есть клетки. Будь то кот, дерево, человек или амеба, у них у всех есть клетки - это самая элементарная единица строения жизнедеятельности всех живых организмов. У каждой клетки есть ядро, в котором и содержатся почти все гены. Как это представить? Я думаю если сказать вам "гены", то вы представляете себе спиральную структуру (которую я и прикрепил картинкой выше), которая на самом деле является молекулой ДНК, то есть да - так выглядит молекула ДНК. Так вот, гены - это участки этой молекулы. Сама эта спиральная молекула расположена в ядре клетки, правда в очень сжатом и упакованном виде (представьте что мы ее собрали в клубок), поэтому, хоть она и очень длинная, но спокойно помещается в маленьком ядре.

То есть закрепим: есть клетка, внутри ядра которой есть молекулы ДНК, содержащие гены. Сама молекула ДНК состоит из сахара, фосфата и четырех нуклеотидов и в зависимости от того, в каком порядке и сколько этих нуклеотидов в участке, такая информация и содержится в гене. По сути это то, что определяет - кем будет существо: человеком, деревом или кукурузой. Пока что этого нам будет достаточно, а все это я к тому, что гены содержатся в любом живом организме: и в картошке, и помидоре в том числе, а не только в генетически-модифицированных. Кстати еще пара видео на ютубе, в которых понятно объясняют про гены и клетки:тымс,дымс.

В чем вообще суть продуктов ГМО? В том, что мы по факту можем улучшать живые организмы, которыми питаемся. Благодаря экспериментам второй половины 20 века, стало ясно, что можно переносить любые произвольно выбранные гены из одного организма в другой, тем самым меняя свойства последних. И теперь казалось бы, добавляй только полезный набор генов в какую-нибудь кукурузу и засеивай ею все поля и отлично! Однако тут есть другая проблема: относительно медленный темп появления новых улучшенных культур связан во-первых со сложностью их разработки. Но куда еще более неприятна другая проблема, связанная с неблагоприятным страхом общественности перед ГМО.

Дело еще в том что работа в этой области началась почти сразу с научных конференций, в которой говорилось о том, что все работы над бактериями требуется проводить крайне осторожно. Вы когда нибудь слышали о том, что производители газированных напитков начинали работу в производстве с конференций о вреде сахара? И вот если бы исследователи договорились об этом принципе тайно, то может быть осторожное и негативное отношение к ГМО и не сформировалось бы.

Помните Незнайку на Луне? Там была малышка Соломка, которая сажала арбузы, затем пробовала сок всех арбузов и сажала семечки только самого сладкого и так много много раз, в результате чего сок всех арбузов был очень сладкий. И кстати такой подход действительно возможен, но из-за возможных мутаций арбуза это может занимать очень долгое время и теперь так уже никто не делает. Генетическая же модификация - уже следующая и более совершенная ступень. Тут ученые меняют не много неизвестных генов, а только один конкретный и более того, они знают что именно они делают и зачем. То есть сделать арбуз сладким можно напрямую, а не через бесконечный выбор среди кучи мутаций исходного арбуза. Картинка из книги:

Как это работает? Мы уже немного разобрались с генами и знаем, что все живые существа на Земле используют один и тот же генетический код. И получается, что в каждой ДНК написаны комбинации нуклеотидов, которые уже читаются как клеткой человека, так и клеткой кукурузы или кота. И тем самым мы можем переносить инструкции из одного организма в другой, без поправки на межвидовые барьеры, они же все равно будут считаны клетками. Таким образом ученые берут наиболее удачные ДНК и их гены и наделяют их способностями другие организмы.

Что касается научных работ, касающихся вреда ГМО, то они все не являются серьезными исследованиями и хоть сколько-то уважаемыми в научном сообществе. Почему это так, можно почитать у Аси, там она рассказывает про несколько таких сомнительных исследований. А вот что касается исследований безопасности ГМО: с середины 20 века их было проведено большое количество и собрано много статистических данных, показывающих что это абсолютно безвредно. И тем не менее, мы склонны верить не ученым, научному сообществу и людям разбирающимся в деле и приводящим хорошие, а главное качественные и не сомнительные аргументы, а популярное и ничем необоснованное мнение.

Последняя на сегодня глава "Мужчины умнее женщин!". Жил такой товарищ, Джозеф Овертон, а известен он стал своей моделью, получившей название Окно Овертона. Окно Овертона - это диапазон приемлемости политических идей. Государство может регулировать каждую сферу жизни на 100% или не вмешиваться в нее вообще. Но на практике политики будут поддерживать только те решения, которые не оттолкнут от них избирателей. И по этому принципу окна Овертона, условная партия Единая Россия не может полностью регулировать или оставить, например, сферу образования, потому что это будет находится за пределами общественно приемлемого, иначе позиции этой партии существенно пошатнутся. И причем тут это окно и тема о которой мы сейчас говорим, а это кстати то что мужчины якобы умнее женщин, а притом, что по мнению Аси Казанцевой это окно Овертона сейчас находится примерно в той позиции, которую никуда двигать то и не нужно. На самом то деле современное общество итак настроено уже достаточно феминистично и порой это явно выходит за рамки здравого смысла: травля за то что кто-то известный надел рубашку с изображениями девиц в купальниках или за слова о том, что сложно работать в одной лаборатории с женщиной, в контексте того, что это просто добавляет порой ненужных эмоций.

Но все это занимательно тем, что об этом пишет Ася Казанцева, а она все-таки девушка и сама она говорит о том, что она не сталкивалась с гендерной дискриминацией и что ее в больших городах России не существует. Что касается маленьких городов России, то это вопрос конечно спорный и возможно там бы ей и пришлось бы столкнуться с искусственно наставленными карьерными или еще какими то барьерами, только потому, что она девушка.

Однако тем не менее, даже обозначив все это и что сексизм в больших городах вроде не такое уж и частое явление, даже у меня есть несколько знакомых, которые на полном серьезе считают что есть огромные биологические различия у мужчин и женщин и в том числе из-за этого они якобы не столь способны к интеллектуальной деятельности. Давайте правда взглянем на эту тему серьезно, чтобы в случае, если у вас возникнет какой-то спор на эту тему, вы могли аргументированно доказать свою точку зрения в споре. Итак, у женщин меньше мозг, правда ли это? Да, этотак: мозг взрослого мужчины в среднем на 10 процентов больше и тяжелее, чем у женщины. Все, подводим итог что мужчины умнее?

Однако спешить с выводами тут рано. Во-первых: не весь мозг нужен для того, чтобы им думать, так как большая его часть нужна для обработки информации, поступающей от внешней среды и тела. И в таком случае, учитывая массу тела и относительный, относительно ее размер мозга выходит что как раз таки у женщин мозг относительно больше! Все, женщины умнее мужчин? Однако дело в том, что какие лично у вас есть основания утверждать, что различия в размере мозга связаны с интеллектуальными способностями? Все мы знаем, что размер не главное, а мозг того же Эйнштейна весил 1230 грамм, при среднем весе мозга у человека около 1300 грамм.

Хорошо, есть например метаанализ, то есть анализ информации 37 исследований, где выяснили, что коэффициент корреляции насчет размера мозга и уровня интеллекта 0,33, что как бы вроде и показывает какую то связь между этим. Однако дело в том, что такая корреляция ничего не говорит о причинно-следственной связи, ведь мы не знаем, может это у людей большой мозг и они умные или же наоборот: люди умные и от этого у них большой мозг. Или же вообще они ели огурцы и это привело к росту мозга и интеллекта.

И кстати давайте разберемся, что такое вообще коэффициент корреляции, наверняка далеко не все это знают. Суть в том, что это коэффициент, показывающий взаимосвязь между какими то понятиями или данными, однако гарантий в том, что это всегда так никаких нет. Например мы знаем, что чем выше уровень благосостояния человека, тем больше его продолжительность жизни. Однако можно ли с уверенностью сказать, что определенный олигарх проживет дольше определенного нищего? Конечно же нет. Это будет верно только при взятии огромной выборки людей. Коэффициент корреляции находится в промежутке от -1 до 1 и это отражает силу взаимосвязи величин. Если она равна единице - то это сильная корреляция - величины связаны. Если 0 - то величины никак не связаны, а если отрицательно - то у этих понятий обратная зависимость. Думаю теперь немного стало понятнее.

Естьсайт, показывающий самые странные корреляции, например есть корреляция 0,95 между импортом нефти Соединенными Штатами из Норвегии и погибшими водителями при столкновении с поездами. А как вам корреляция 0,66 между утонувшими людьми в бассейне и фильмами с Николасом Кейджем? И правда забавно.

Есть еще несколько отличий в устройстве мозга мужчин и женщин, однако все они тоже не дают четкой закономерности: что вот у мужчин вот эта часть мозга больше и он умнее. На самом деле все это не идет ни в какое сравнение с колоссальными индивидуальными различиями. Все эти мозговые различия не так важны как гены, условия окружающей среды в детстве и настоящем времени, интенсивности интеллектуальной деятельности и прочих факторов. Все ведь действительно зависит от конкретного человека, я знаю огромное количество людей которые умнее меня как среди мужчин, так и среди женщин, а сам лишь стремлюсь поспеть за ними, что то читая и узнавая новое.

Вот такой получился пост, напомню что это лишь первая из трех частей, а еще две напишу через какое-то время и там мы поговорим уже о других спорных вопросах. Кстати здесь примерно 80 процентов инфы из подкаста, поэтому если стало интересно и хочется больше, то можно послушать его или же прочитать саму книжку. Надеюсь что это было интересно и если ты дочитал/дочитала до конца - респект тебе, мне очень приятно это. Ссылку на книгу не буду кидать, можно погуглить самостоятельно. Увидимся через какое-то время!

Подробнее..

ПОДГОТОВКА БУДУЩИХ БИОТЕХНОЛОГОВ

17.08.2020 16:16:01 | Автор: admin
image
Если вы интересуетесь биологией, тем более если вы преподаете этот предмет, то для вас станет полезной моя статья, посвященная подготовке и проведению лабораторных работ по выявлению генетически чужеродного гена в ДНК продуктов питания.
Споры вокруг ГМО, а также непрекращающиеся научно-этические дискуссии о правомерности вмешательства человека в дела Природы / Бога, оставим философам. Констатируем лишь, что профессиональная компетенция современного биолога, биотехнолога, биоинформатика и генетика немыслима без умения исследовать и, при необходимости, изменять гены. Уже в школе, а позже в университете, биотехнологические опыты и эксперименты требуют от учеников и студентов постановки четких задач, понимания методологии эксперимента, способности анализировать данные. Всё это развивает любопытство и уверенность, создает фундамент для дальнейшего изучения вопросов и проблем, связанных с научными исследованиями. Мой ПЛАН-КОНСПЕКТ основан на 3-х опытах, проведенных с помощью реактивов BioRad и стандартного оборудования, необходимого для проведения ПЦР-анализов. Но, конечно, можно использовать любые другие Киты для детекции ГМО. Все нюансы проведения эксперимента (протоколы) детально изложены в сопутствующей к реактивам документации, поэтому подробно останавливаться на них я не буду. Итак, план-конспект несет в себе 2 названия: ПЛАН потому что требуется четко и поминутно спланировать содержание урока, и КОНСПЕКТ ибо необходимо заранее подумать, какой материал преподать детям и на чем сакцентировать внимание, для того чтобы полностью раскрыть цель проводимого эксперимента.

ПЛАН.
Опыт рассчитан на два занятия.
Занятие первое:
1. Теоретическое ознакомление учащихся с основами стратегии выявления ГМО (мишеней для детекции и идентификации).
2. Выделение ДНК из продуктов питания (школьник или студент приносит любой продукт на выбор).
3. Проведение полимеразной цепной реакции.
Занятие второе:
4. Гель электрофорез и дискуссии.
5. Заключительное слово учителя.

КОНСПЕКТ.

Первое занятие.
1. Откуда берутся новые гены и вспомогательные элементы (15-20 минут)
Генетически модифицированные организмы это организмы, которые имеют новую комбинацию генетического материала, полученного с помощью современной биотехнологии. К примеру, с помощью Ti-плазмид Новыми генами и характеристиками генетически модифицированных растений могут быть гены, обеспечивающие устойчивость к гербицидам (cp4, epsps, gox), устойчивость к вредителям (cry) или гены, изменяющие качество продукции (PG, Bay TE). В клетке сам ген не экспрессируется, для экспрессии требуются дополнительные генетические элементы:
  • промотор нуклеотидная последовательность, которая распознается РНК-полимеразой как маркер инициации транскрипции;
  • терминатор нуклеотидная последовательность, распознаваемая РНК-полимеразой как сигнал для остановки синтеза молекулы РНК;
  • генно-инженерная конструкция функциональная единица (последовательность ДНК), которая обеспечивает перенос и функцию целевых генов в новом организме;
  • экспрессионная кассета фрагмент ДНК, который содержит ген и все элементы, необходимые для его экспрессии.

В конструкции плазмиды также присутствует высококонсервативный ген хлоропласта из Фотосистемы II часть световой реакции фотосинтеза, чтобы подтвердить, что жизнеспособная ДНК была извлечена и что отрицательный результат ГМ не связан с нежизнеспособной матрицей.
Идентификацию рекомбинантной ДНК в продуктах питания можно осуществить несколькими способами, как показано на рисунке 1.
image
Рисунок 1. Идентификация рекомбинантной ДНК в продуктах питания

Наиболее распространенные наборы готовых к использованию реагентов, используемые для определения продуктов ГМО, основаны на идентификации промотора и терминатора. GMO Investigator Kit от BioRad использует ПЦР и электрофорез ДНК для проверки наличия двух различных последовательностей ДНК, связанных с ГМО: промотора 35S из вируса мозаики цветной капусты и терминатора гена нопалинсинтазы из Agrobacterium tumefaciens. Эти последовательности ДНК содержатся в > 85% генетически модифицированных растений, допущенных к продаже по всему миру. Новый ген, присутствующий в ДНК положительного контроля epsps. В качестве контроля целостности растительной ДНК, экстрагированной из пищи, ПЦР используется для амплификации части гена хлоропласта фотосистемы II, который является общим для большинства высших растений. Итак, тест нацелен на 3 цели: промотор, терминатор и часть гена хлоропласта фотосистемы II, соответственно в наборе 3 праймера, два из которых (праймеры промотора и терминатора) смешали. Поэтому в наборе 2 флакона: красный ГМО праймеры, используется для определения того, содержит ли продукт питания ГМО, и зеленый растительная Фотосистема II, используемый для определения того, была ли ДНК экстрагирована из растительного материала.
После вступительного слова следует ознакомить учащихся с протоколом выделения ДНК и проведения ПЦР, пошагово объяснить ход эксперимента и акцентировать внимание на особенностях работы с КИТом конкретного производителя.
2. Выделение ДНК из продуктов питания (15-20 минут)
В зависимости от свободных рабочих мест можно разделить детей на группы по 2-3 человека, каждая из которых выбирает для анализа интересующий продукт питания. Чипсы или попкорн, столь любимые школьниками, в качестве исследуемого материала только приветствуются, так как почти весь картофель и кукуруза, из которых производят хрустящие вкусности, несет чужеродные гены и в них очень легко идентифицировать ГМО. Или ягоды, к примеру, клубника, черника, хлеб с зернами подсолнечника. Но желательно заранее условиться, кто какой продукт будет тестировать, потому что КИТы для выделения ДНК рассчитаны на определенные продукты и, к примеру, используемый в данном случае не предполагает выделение ДНК из муки, масла, приправ, кукурузных хлопьев и т.д.
В описанных мной опытах ДНК выделяли из черники, огурца и зерен подсолнечника. Отличительные особенности проведения данного исследования:
1. Предварительное взвешивание пробы (1 гр) и тщательное измельчение с помощью ступы. Измельчение необходимо, чтобы разрушить довольно плотные клеточные стенки растений (чего нет у животных клеток).
2. Выделение с помощью гомогенизированного InstaGene Matrix (хотя, конечно можно использовать детергент) без добавления протеаз (разрушение клеточных протеинов) и без осаждения ДНК с помощью солей, так как соль уже в InstaGene.
3. В КИТе нет сорбента, поэтому без элюции в принципе на этом внимание детей можно и не обращать.
Почему в принципе использовался InstaGene Matrix? Потому что это довольно быстрый способ выделения ДНК в течение 15-20 минут, что значительно экономит время занятия. А также InstaGene хелатирует двухвалентные ионы (к примеру, Mg2), необходимые для ферментов, разрушающих ДНК (например, ДНКаз).
3. Проведением полимеразной цепной реакции
После успешного выделения ДНК из продуктов питания детьми по протоколам производителя подготавливаются ПЦР смеси для 6 пробирок эпиндорф по таблице 1 (10-15 минут).
image
www.bio-rad.com/webroot/web/pdf/lse/literature/Bulletin_5290.pdf
После этого 1-я часть эксперимента заканчивается. Учитель сам закладывает пробирки в амплификатор и по протоколу устанавливает режимы амплификации.

Второе занятие.
4. Гель электрофорез и дискуссия (40-45 минут)
Дети приготавливают 3% агарозный гель на ТАЕ буфере. Пока будет длиться электрофорез (200 V 20 минут), можно обговорить вероятные варианты результатов (рисунок 2). И уже после получения фотографий обсудить возможные ошибки.

image
Рисунок 2. Возможные результаты анализа
www.bio-rad.com/webroot/web/pdf/lse/literature/Bulletin_5290.pdf
К примеру, в группе детей, кторые тестировали огурцы, не наблюдалось никаких ампликонов (рисунок 3).

image
Рисунок 3. Гель-изображение электрофореза образца (огурец)
К контроли (-не содержащий ГМО, +содержащий ГМО); T тест проба; М маркер молекулярной массы; PMM праймер фотосистемы II; GMM праймер для ГМО.


Дискуссия по результатам 1 образца: в данном случае в амплификационную смесь не были добавлены праймеры.

Второй опыт тестирование ДНК семян подсолнечника (рисунок 4).

image
Рисунок 4. Гель-изображение электрофореза образец семена подсолнечника
К контроли (-не содержащий ГМО, +содержащий ГМО); T тест проба; М маркер молекулярной массы; PMM праймер фотосистемы II; GMM праймер для ГМО.


Дискуссия по результатам 2 образца: негативный контроль (гелевый карман 2), в геноме которого не было модифицированных генов, не содержит ампликонов. Это указывает на то, что праймер не распознал участок секвенирования промотора 35S и терминатора NOS. Противоположная картина с обнаружением ампликона примерно из 200 пар нуклеотидов наблюдалась в 6 гелевом кармане (положительный контроль генетически модифицированный контроль). Визуально только один продукт амплификации длиной около 200 пар нуклеотидов был получен в положительном контроле ГМО (гелевый карман 6), но продукты амплификации промотора и терминатора почти одинакового размера (203 п.н. и 225 п.н. соответственно (BioRad)), так что мы можем предположить, что в кармане геля 6 находятся два продукта амплификации. В большинстве исследований промотор 35S и терминатор NOS являются наиболее часто используемыми и могут использоваться для обнаружения модифицированных генов более чем в 85% случаев. Этого метода достаточно, чтобы ответить на вопрос, присутствовали ли указанные выше промотор и/или терминатор, но этого метода недостаточно, чтобы ответить, какие гены были вставлены.
Ампликоны, характерные для гена хлоропласта фотосистемы II, можно найти во всех 3 образцах пищевых продуктов (карманы 1, 3, 5), как в тех, которые содержат модифицированные гены, так и в тех, которые не содержат модифицированных генов. Исследуемые образцы не содержали ампликонов терминатора NOS или промотора 35S (карман 4). Несмотря на то, что опыт был проведен успешно и учащимися был получен однозначный результат, но фото не совсем четкое, как будто мутное. Поскольку это явление распространилось на весь гель, можно сделать вывод, что загрязнение произошло во время приготовления 1х буфера TAE. Вероятно, это была зараженная посуда в лаборатории.
Последний опыт это тестирование черники (рисунок 5).

image
Рисунок 5. Гель-изображение электрофореза образец черника
К контроли (-не содержащий ГМО, +содержащий ГМО); T тест проба; М маркер молекулярной массы; PMM праймер фотосистемы II; GMM праймер для ГМО.


Дискуссия по результатам 3 образца: после прогона геля агарозный гель просматривают сверху вниз. Во всех 3 образцах пищевых продуктов обнаруживаются ампликоны, характерные для гена хлоропласта фотосистемы II. Полоса может быть видна в отрицательном контроле (с праймерами ГМО), поскольку это генетически свободный контроль, это очень странно. Никаких ампликонов длиной около 200 пар нуклеотидов не ожидалось. Полоса в 200 п.н. также появляется в тестируемом образце (черника) и в положительном контроле. Это указывает на то, что праймер распознал свойство секвенирования промотора 35S терминатора NOS.
А вот почему тест образца черники оказался положительным (генетически модифицированным), то это может быть связано с тем, что черника является естественным трансгенным видом растений.
Вероятно, исследуемый образец является примером вмешательства одного организма в другой организм с использованием почвенных бактерий (tumefaciens). Один из таких примеров естественного трансгенного переноса в чернике уже выявила Татьяна Матвеева, доктор биологических наук, профессор Института генетики и биотехнологии биологического факультета Санкт-Петербургского государственного университета. Она и ее коллеги из института составили мировой каталог растений с уже секвенированными геномами. Из 275 исследованных видов растений 23 были природными трансгенами. Включая сорт арахиса, сорт грецкого ореха, хмель, тропические фрукты гуавы, цветки гвоздики, суринамскую вишню, клюкву и чернику. (Матвеева, 2019)
Следовательно, есть предположение, что исследованная черника является природным трансгеном.
5. Заключительное слово учителя по результатам 2 занятий
Кажется, что выполнение ПЦР просто, но устранение неполадок может быть более сложным, если нужный ампликон не получен или если возникают неспецифические фрагменты. Чаще всего речь идет о зараженной посуде в лаборатории. Чтобы избежать загрязнения реагентов и подходов ПЦР, необходимо следить за тем, чтобы для каждого процесса дозирования использовались свежие наконечники пипеток. Кроме того, имеет смысл чаще менять перчатки в процессе работы. Помимо этого, всегда следует использовать новые и стерилизованные реакционные сосуды и растворы, и они должны быть должным образом маркированы, чтобы четко отслеживать загрязнение. Может быть множество причин, по которым ПЦР не работает. Для успешной ПЦР необходимо соблюдать различные химические и физические параметры. К сожалению, очень часто бывает, что после ПЦР не удается получить желаемых результатов.
Поскольку даже самые маленькие количества ДНК могут быть обнаружены с помощью ПЦР, чрезвычайно важно избегать загрязнения реакционных смесей ПЦР продуктами ПЦР из предыдущих экспериментов или чужеродной ДНК из других источников.

ИТОГ
Опыт по выявлению ГМО в продуктах питания предназначен для получения практических навыков проведения полимеразной цепной реакции. Несмотря на то, что предложен план-конспект, рассчитанный на 2 занятия перерыв между которыми составляет не менее одного дня, однако типовой сценарий остается на усмотрение преподавателя. Аналитические разделы этого исследования предназначены для того, чтобы направить учащихся через процесс обнаружения и понимания концепций, которые имеют значение для процедур и анализа данных на каждом этапе пути. Есть надежда, что такой подход (по сравнению с тем, что учитель дает студентам всю справочную информацию) сделает все исследование более понятным для большего числа студентов. Пока у учителя есть возможность проверить прогресс и уровень понимания каждой группы (во время 2 занятия), при желании возможна некоторая степень самостоятельности. Такой подход позволяет большему числу учащихся приобрести желаемые навыки, которые были определены выше.

Список использованной литературы:
  1. bio-rad, www.bio-rad.com, 03 Februar 2020. [Online]. Available: www.bio-rad.com/de-de/product/gmo-investigator-kit?ID=1128f1a0-662c-4450-ad12-1b3634f4f18b.
  2. Matveeva T., Ottem L. (2019). Widespread occurrence of natural genetic transformation of plants by Agrobacterium. Plant Molecular Biology, 101, 415437. DOI: 10.1007/s11103-019-00913-y
Подробнее..

Под теплым светом кресс-салата и табака

26.04.2021 10:24:01 | Автор: admin
image
Табак это не только вредные сигареты, но и крутое модельное растение. Российские разработчики модифицировали, внедрив биолюминесцентные грибные белки.

Процесс создания генно-инженерных организмов почти всегда подразумевает решение какой-то сложной задачи. Например, у вас помидоры либо вкусные и гниют через неделю после сбора, либо красивые, лежат несколько недель на прилавке и на вкус как трава. И вот тут может вмешаться генетик и поправить толщину клеточных стенок, синтез глутаматов, инозинатов, сахаров и прочих вкусняшек. В итоге получается вкусный, красивый и транспортабельный овощ.

А иногда крутые штуки создаются чуть ли не just for fun, но в итоге становятся крутыми и важными проектами. Или не становятся. Многие помнят, как в свое время затравили проект Glowing Plant на Kikstarter. В результате, несмотря на то, что они собрали $484,000, Kikstarter ввел правило, запрещающее выставлять в качестве награды ГМО-семена. В итоге, светящуюся Резуховидку Таля они не сделали. Зато смогли обойти запреты и разослали модифицированный мох.
Сегодня буду рассказывать про светящийся салат, светлячков, и то, зачем вообще ученым надо заставлять растения светиться.

Инцидент с Glowing plant


image
Резуховидка Таля, она же Арабидопсис, не особо впечатляет своим внешним видом. Честно говоря, это скорее скучный и ничем не примечательный сорняк, который даже условные козы особо не едят. У нее другой, не самый очевидный бонус у нее один из самых маленьких геномов из всех цветковых растений. Собственно, именно поэтому он стал первым полностью секвенированным геномом растений. А еще у нее очень короткий жизненный цикл всего 6 недель, что позволяет быстро получить семена следующего поколения. Для сравнения, тот же лимон может лет 10-15 медленно расти, прежде чем решит начать цвести.

Именно благодаря этому растение и стало кандидатом на коммерческую модификацию в виде светящегося растения. К сожалению, очень похоже, что исследователям все же не хватило собранных средств, плюс прилетел запрет от самой площадки на продажу семян. В итоге, они все же решили хотя бы частично порадовать бекеров и смогли к 2017 году завершить отдельный проект по созданию ароматизированного ГМО-мха. Причем в нескольких разновидностях аромата.

image
Вот так выглядит клеточная культура мха. Дальше ее можно будет клонировать и вырастить множество копий.

image
Получилось как-то так. Многие были разочарованы, не рассчитывая получить за свои 150 долларов обычный мох. Пусть и пахнущий как пачули. На самом деле, мне кажется, что исследователи изначально недооценили сложность задачи, которую до сих пор не могут эффективно решить крупные исследовательские команды с куда большим финансированием. Давайте посмотрим, в чем тут сложность.

Светоносный люциферин


image
Эти белки не светятся, а только флюоресцируют как жилетки у дорожных рабочих

Традиционно в исследовательских работах используются флюоресцентные белки. Например, тот же GFP. Он светится зеленым, но не сам по себе, а только при освещении его голубой частью спектра. Те же медузы, которые его используют так и работают. У них есть белки, которые способны испускать голубое свечение. Фотоны этой части спектра поглощаются и переизлучаются за счет сдвига Стокса в зеленой, более длинноволновой части. Все это очень красиво, но когда вам показывают светящихся лысых зеленых мышей надо помнить, что они сами по себе не светятся, а требуют подсветки и светофильтров.

image
Свечение брюшка светляка из рода Lampyris

Истинное свечение химической природы называют фосфоресценцией. Или биолюминесценцией, если мы говорим про живые организмы. Светятся очень многие организмы, преимущественно микроскопические. Классическим примером такого механизма является белок люциферин, который под действием фермента люциферазы превращается в оксилюциферин, испуская квант света.

Проблема в том, что этот процесс очень энергозатратный. То есть организму придется старательно есть и запасать АТФ для того, чтобы синтезировать нужное количество светящегося соединения. Поэтому, когда мы пытаемся засунуть ген для синтеза люциферина или другого подобного белка в растение, мы автоматически тратим ценные ресурсы на ненужный для него свет. Кустик бы с большим удовольствием отрастил лишний сантиметр побега или добавил немного сахаров в растущий. Хотя, надо признать, что КПД у того же люциферина невероятно высок, если сравнивать с традиционными лампочками. У светлячков от 87 до 98% энергии переходит в свет, почти без потерь на нагрев.

Метод с наночастицами



Есть два основных подхода на данный момент, внедрение люциферина на наночастицах напрямую в ткани растения и классическая генная инженерия.
В 2017 году команда под руководством Michael Strano представила технику создания светящихся растений на базе наночастиц. За основу взяли того же светлячка. Они создали три частицы носителя:
  1. Кремниевые наночастицы диаметром 10 нм для люциферазы
  2. Наночастицы из PLGA (полилактид-гликоль) для люциферина
  3. Наночастицы хитозана для коэнзима А.


Люциферин под действием люциферазы начинает светиться. Коэнзим А помогает переработать продукты реакции. Наночастицы вводились под большим давлением в ткани листа. В итоге они смогли получить порядка 45 минут свечения. Выглядит круто на первый взгляд, но по факту глобально не отличается от обычных химических светильников-палочек, только с использованием наночастиц. Разработчики выступили еще с заявлениями, как города будут освещаться такими цветами, но это еще более сомнительно.

Светящиеся ГМ-растения



Международная команда с участием российских ученых под грантом РНФ разработала методику создания ГМ-табака, интегрировав в него часть генома светящихся грибов.

Ключевые плюсы этой разработки в качественной интеграции механизмов свечения с естественным метаболизмом растения. Ранние работы с использованием белков светлячка плохо ложатся на типичные биохимические процессы в растении. Более того, в отличие от наночастиц, нам не требуется вносить никакие дополнительные компоненты. Растение светится с видимым зеленым свечением в течение всего жизненного цикла, причем во всех его частях, от корней до стебля и цветов. Кроме табака методика была успешно протестирована на барвинке, розе и петунии.

Я так и не нашел, как вставить в плеер mp4 на Хабр. Поэтому, просто посмотрите видео по гиперссылке, очень крутые таймлапсы.


Зачем все-таки заставлять растения светиться


image
Во-первых, это круто. Мне кажется, это чуть ли не ключевой неофициальный мотив разработки) Во-вторых, это очень удобный маркер для того, чтобы следить за биохимическими процессами в живом растении. Традиционный подход обычно заключается в том, что вы должны срезать растение, покрасить срезы, изучить те или иные маркеры после окраски. Растение при этом не особо радуется. А вот если завязать активацию свечения на определенные процессы, то можно наблюдать за всем этим в живом растении.

Например, изучить синтез и накопление гибереллинов. Это такой гормон, который отвечает за вытягивание междоузлий в длину, если растению не хватает света. А еще он регулирует наступление цветения. Можно легко и удобно изучить воздействие условных удобрений на его синтез. Выключаем свет, фотографируем и оцениваем, в каких участках свечение интесивнее. Возможности реально безграничны.

Ну и, конечно, тот самый светящийся кустик на подоконнике. По крайней мере, я очень на это надеюсь.



Наши серверы можно использовать для разработки и просчета научных экспериментов.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru