Будущее уже наступило: Топ-5 открытий в биологии в 2021

0

 

1. Исследования трехмерной структуры белков с помощью искусственного интеллекта.

В молекулярной биологии все очень маленькое, и большинство исследователей никогда не видят, с чем работают. А многие даже не представляют какой формы те молекулы, которым они посвятили жизнь. Структура белка записана в его последовательности, это значит, что прочитав только ДНК вы можете сказать как будет выглядеть белок, который в ней закодирован. Но это в теории. На практике это редко удается. Это все равно что пробовать нарисовать как выглядит шкаф из Икеи, имея перед собой только набор деталей для его сборки. Задачка на час работы, когда речь про шкаф, но если деталей 10 000, то время сборки может затянуться.

В этом году программа искусственного интеллекта RoseTTAFold построила структуры сотен белков, а DeepMind проделал то же, но с 350 тысячами человеческих белков, а это почти половина от всех белков нашего тела.

Зачем это надо? Дело в том, что от структуры белков зависит то, как они работают, и с кем они взаимодействуют. Не понимая структуры, мы этого часто не знаем. Например, есть у вас новое лекарство и вам надо предсказать с какими белками оно будет взаимодействовать, и давать нужный вам эффект, а с какими даст вам побочные эффекты. Так что это открытие принесет нам новые лекарства в перспективе. А в далекой перспективе, если продолжить это же направлении технологий, то можно будет оцифровать клетку полностью, и наконец понять, что с ней происходит в каждый момент времени.

2. Выделение и секвенирование ДНК из грязи

Сегодня мы узнаем про прошлое нашего вида в основном благодаря ДНК анализу. Если выделить ДНК из костей древних людей, то можно узнать их этническую группу, родственные связи, и даже примерный возраст. Этого достаточно чтобы сильно продвинутся в понимании нашего прошлого. Как всегда, в биологии все упирается в методы. И в этом году удалось выделить ДНК не из костей, а из грязи возле костей. Разница в том, что методически это сложно сделать, и раньше такое конечно делали, но не для древней ДНК, а для криминалистики, или поиска следов инфекций. Аккуратной работой биологов и биоинформатиков удалось выделить и идентифицировать ДНК двух видов медведей, рядом с останками древних людей в северной Мексике. Тем, кто исследует медведей, это дало новые данные об их эволюции. А нам с вами новые горизонты раздвинутые новыми методами.

Зачем это надо? Мы очень мало знаем про наше прошлое. А от него зависит наше понимание того, кто мы есть. Однажды по остаткам сахаров в зубах неандертальцев, удалось предположить что древние люди десятки тысяч лет назад уже использовали ромашку для лечения зубов. А что если нам удастся полностью восстановить быт первобытного человека, понять его рацион, знахарские привычки и религиозные ритуалы?

3. Появились таблетки от коронавируса: молнупиравир от Merck и паксловид от Pfizer.

Коронавирус должен быстро распаковать в клетке всю свои генетическую информацию и считать с нее все гены, пока его не заметили агенты хозяина. А РНК вируса должна быть максимально короткой, чтобы помещаться в вирус. Для этого он синтезирует один длинный белок и разрезает его уже на маленькие, у которых свои разные функции. Так компактней и быстрее. Так вот паксловид блокируют те ножницы, которыми вирус разрезает белок, и тем самым мешает вирусу начать работать в клетке. Молнупиравир же работает по другому, и мешает вирусу копировать свою РНК без ошибок. В результате вирус начитает делать много опечаток, и внятных копий у него не получается, и его размножение останавливается. Сами по себе эти подходы не новы, они использовались в лекарствах от ВИЧ, гепатита и вируса Эболы. Но каждый вирус требует своего лекарства и в пандемию такие таблетки очень кстати.

4. Успехи в лечении посттравматического стрессового расстройства с помощью MDMA.

С 70х годов тестирование MDMA, как и многих других препаратов, прекратилось, когда их отнесли к наркотикам. Сейчас у них ренессанс. У MDMA (часть экстази) тут особый успех, потому что сначала в Британии ее предложили использовать для лечения алкоголизма, потом в США молекула показала хороший эффект для ПТСР. Исследования еще не закончены, но предварительные данные очень хорошие. Надо понимать что терапия MDMA не выглядит как «возьми кристаллов и сходи на рейв, тебе надо расслабиться». Пациенты принимали MDMA перед психотерапевтической сессией, и именно комбинация препарата с терапевтом давала эффект.

Зачем это надо? ПТСР частая проблема, но он есть не у всех. Для остальных это открытие дает шанс на возрождение интереса к психоактивным веществам, на которые повесили ярлык «наркотики», не успев изучить их влияние на организм. А там может быть много и лекарств и ноотропов.

5. Редактирования генов методом CRISPR начинают активно тестировать на людях.

Этот год принес хорошие новости в лечении наследственного транстиретинового амилоидоза и врожденного амавроза Лебера. Эти заболевания вызваны мутациями, которые приводят к накоплению неправильных белков в нервах и смерти в первом случае, и к проблемам со зрением во втором. Если вводить людям CRISPR, направленный на исправление мутантного гена в кровь или в сетчатку глаза, то молекулярная машинерия сможет исправить поломку, и уменьшить симптомы болезни. Акции компании Intellia Therapeutics после публикации об успехах с амилоидоза подорожали вдвое. Успехи были и с другими заболеваниями в прошлые годы, но в этом году голос генной технологии стал звучать уверенней.

Зачем это надо? Мало кто сможет выговорить названия этих двух заболеваний с первого раза, они действительно очень редки. Для основной массы людей эти открытия говорят о том, что генная терапия работает. И хотя сейчас ее мощь направлена на лечение редких генетических патологий, но как только будет достаточно удачных прецедентов, и мы лучше овладеем технологией, то время придет и для лечения и профилактики частых болезней. В аптеках будут продаваться лекарства именно для предотвращения болезни, а не для лечения. И конечно же, дело дойдет до генной терапии старения, у которой ой как много известных генетических мишеней.

Автор: Александр Коляда

Иллюстрация: 12 методов в картинках: секвенирование нуклеиновых кислот
biomolecula.ru

https://reminder.media/post/summary-2021

Поделиться.

Об авторе

Наука и Жизнь Израиля

Прокомментировать

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.