В День науки: обсуждаем вопросы генной инженерии, биоинженерии и роль бактериального белка для нашего будущего
8 февраля в БФУ им. И. Канта состоялась научная конференция-семинар на тему «Биоинженерия» в рамках празднования Дней российской науки.
Научно-популярные лекции для студентов прочитали:
• Доктор физико-математических наук, директор ИФМНиИТ БФУ им. Канта
Артем Юров - «Четвертая промышленная революция»
• Доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института живых систем БФУ им. И. Канта
Сергей Антипов - «Особенности построения искусственных нуклеопротеидных конструкций с использованием бактериального белка Dps и Y-подобных ДНК матриц»
• Ассистент Института живых систем БФУ им. И. Канта
Ирина Доминова - «Транскриптомный анализ изучения глиальных клеток»
• Аспирант, ассистент Института живых систем БФУ им. И. Канта
Александр Богданов - «Синаптическая пластичность гиппокампа и коры головного мозга крысы: роль астроглии и норадренергической системы»
Подробнее о научных достижениях в биоинженерии, и задачах, которые стоят перед исследователями, kantiana.ru рассказал ведущий научный сотрудник ИЖС БФУ им. И. Канта
Сергей Антипов.
Бионжерения - новая индустриальная революция Биотехнологии и биоинженерия - это области фундаментальных и прикладных исследований, посвященных созданию технологического процесса или конструкции на основе свойств живых организмов или биомакромолекул. Одно из перспективных направлений - генная инженерия. Пик генетической инженерии уже, на мой взгляд, прошел и на сегодня более актуальным является применение биоинженерных методических подходов для решений конкретных задач, связанных с манипуляциями генетическим материалом. И сейчас эти подходы активно используются в относительно новых областях, таких как геномика, протеомика и транскриптомика.
Результаты научных достижений в области биоинженерии уже привели к новой индустриальной революции. Повсеместно существуют генетически модифицированные организмы, которые используются не только в лабораторных исследованиях, но и в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, фармакологии и медицине. Тот же самый инсулин и многие другие фармпрепараты производятся с использованием бактерий-продуцентов, которые как раз и представляют собой результат исследований в области биоинженерии. И это далеко не предел. Наши ожидания по поводу успехов науки могут варьироваться в очень широком диапазоне. Начиная от систем редактирования геномов, заканчивая созданием бионических протезов, печати внутренних органов и тканей и многое другое.
Про ГМО-продукты Все мы слышали из СМИ про генетически-модифицированные растения и зачастую в негативном ключе. Вопрос, на самом деле, простой: можно их есть или нельзя? Все мы принимаем пищу, которая переваривается в желудке до аминокислот или других простейших компонентов, которые, впоследствии, включаются в метаболизм организма человека. Представьте себе старый кирпичный дом. Мы его разрушаем, а кирпичи, предварительно очистив от грязи и цемента, используем для строительства нового дома. ГМО надо расценивать как строительный материал и не более.
Проблема, на мой взгляд, совершенно не в том, что эти продукты можно или нельзя принимать в пищу. О негативных последствиях применения ГМО, наверное, правильнее рассуждать с точки зрения экологической безопасности и сохранения биоразнообразия. В случае, если более устойчивые сорта и виды растений и животных выйдут за пределы сельскохозяйственного оборота в дикую природу, они могут вытеснить диких обитателей за счет того, что обладают большей устойчивостью к воздействию различных негативных факторов окружающей среды. В итоге, мы можем потерять естественных обитателей дикой природы, что неизбежно приведет к изменению или нарушению пищевых цепей, круговорота веществ, смене видового разнообразия, а, следовательно, к глобальной перестройке структуры биогеоценозов – а вот это уже действительно очень большая проблема, несущая в себе опасность для выживания.
О научной деятельности Область моих научных интересов относится к молекулярной биофизике, хотя опять же, я бы не ставил жестких рамок. Так как в работе нашей исследовательской группы используются как классические биохимические, биофизические, молекулярно-биологические методы, так и достаточно широкий набор физических и химических методов исследования, включая ядерно-физические, рентгеноспектральные, и многие другие. Исследуем мы очень интересный объект - это бактериальный белок Dps, обладающий уникальным набором функций. И часть исследований посвящена пониманию клеточных процессов с его участием. С другой стороны, он является идеальным природоподобным биоорганическим контейнером нанометрового размера, внутри которого можно создавать как частицы металлов, так и их сплавы, что очень востребовано в микро- и наноэлектронике, спинтронике и многих других прикладных областях, за частую ни как не связанных с биологией. Поэтому мы очень подробно исследуем его структурно-функциональные характеристики, закономерности взаимодействия с ДНК и РНК, особенности формирования неорганического ядра, способы его управляемой иммобилизации олигомера Dps на ДНК-матрицах, опять же закономерности проектирования и создания таких матриц. И это тоже, своего рода, биоинженерная работа, хотя не совсем в классическом понимании.
Сейчас мы выявили новую область локализации белка Dps, которая по всем признакам не должна быть характерна для него и готовим публикацию на основании полученных результатов. Если наши данные верны то, скорее всего, нужно будет полностью пересматривать понимание роли этого белка в клетке. С другой стороны, мы активно сотрудничаем с коллегами-физиками по вопросу исследования атомного и электронного строения гибридного наноматериала с использованием белка Dps и структур на его основе и тут мы достаточно неплохо продвинулись. Прогноз могу дать только один - у нас очень много работы впереди.
Взгляд в будущее Естественно, как любой оптимист, я надеюсь, что через 15 лет, на протяжении которых активно будут внедряться новые технологии биоинженерии, наша жизнь изменится в лучшую сторону и жить нам будет легче и интереснее. Многие аналитики прогнозируют бурное развитие биотехнологии и биоинженерии, и это вполне логично, потому как миллиарды лет химической и биологической эволюции очень сильно оптимизировали все процессы, происходящие в живых организмах таким образом, что КПД этих процессов максимален. Ну и нам, как "плохим ученикам", ничего не остается, как подсматривать и пытаться воспроизводить процессы, существующие в природе для решения общечеловеческих задач. Но как говорил один из моих преподавателей: “Все технические решения, созданные человеком, являются плохой или очень плохой копией того, что создала природа”.
Партнёр:
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта