Шведский конкурс инноваций
Нобелевскими премиями этого года, по сути, награждены инновационные планы - научные открытия лауреатов были превращены в настоящие технологии, - те, что по большей части уже выведены на рынок
Лауреатов в трех естественно-научных номинациях отважно возможно причислить к разряду выдающихся методологов-экспериментаторов. Создание прорывных нокаутирующих технологий в генетике, открытие квантово-механических эффектов на наноуровне в физике и детальная проработка основных механизмов важнейших индустриальных реакций в химии - все данные сильно далекие товарищ от приятеля научные достижения были сделаны благодаря высочайшей экспериментальной квалификации научных специалистов и их умению отыскивать нестандартные методики для выводы научных задач, требующих особой креативности мышления.
Мыши стали моделями
Нобелевская премия 2007 года по физиологии и врачебной науке отдана научным специалистам из США - Марио Капеччи и Оливеру Смитису и Великобритании - Мартину Эвансу за открытие принципов внедрения специфических модификаций генов у мышей с помощью эмбриональных стволовых клеток. Проще говоря, данный приём позволяет "выключать" гены или вносить в них изменения, а в итоге обретать информацию, как сиё влияет на тело или на создание генетических заболеваний. Модели заболеваний, созданные с применением этого метода, позволяют постигнуть биохимию и физиологию наследственных патологий и помогают созданию принципиально свежих подходов к их лечению.
Многие специалисты отмечают, что прорывные работы, связанные со стволовыми клетками, до сих пор не удостаивались высокого внимания и оценки. Нобелевский комитет, реально сказать, проявил смелость, большую, к примеру, чем руководства США и Великобритании, которые не захотели годков тридцать обратно вручить гранты на сии работы, сочтя их излишне амбициозными. Сейчас же данная технология, уже значимо усовершенствованная, приносит полезность как практической медицине, так и основополагающим изысканиям на тему "как устроена жизнь".
"В отмеченной Нобелевским комитетом методике слиты две идеи: одна о том, как лучше всего делать изменения в геноме с помощью эмбриональных стволовых клеток, вторая - как изготовлять эти изменения в необходимом месте генома", - откровенничает завлабораторией генетической инженерии клеток центра "Биоинженерия" РАН Егор Прохорчук.
В нынешней биологии эта методика в текущий момент известна как направленная инактивация, или "нокаут" генов. Установлено, что в организмах млекопитающих только несколько процентов генома - это гены, кодирующие белки. Многие функции белков уже изучены, но не все. Для того чтобы уяснить функции определенных белков, научные работники "нокаутируют" (выключают) отдельные гены. Кроме этого ген в ДНК можно сменить мутантным геном, чтобы постигнуть "агрегаты" генетических заболеваний и попробовать поднять к "поломкам" ключи. Поскольку геномы мыши и человечка содержат на глаз одинаковое число генов, а сходство последовательностей составляет примерно 90%, мыши - отличные модельные животные. Еще одной причиной использования мышей является вероятность изолировать их эмбриональные стволовые клетки, в которых всякий ген можно подвергнуть модификации.
Мартин Эванс первым в мире "потрогал руками" мышиные эмбриональные стволовые клетки. Эванс выделил их в 1974 году. Произошло это практически случайно. Ученый трудился с мышиными клетками карциномы. Он знал, что раковые клетки бессмертны, и хотел вывести чистую черту таких эмбриональных раковых клеток, которыми можно было бы манипулировать в культуре - что-то в них изменять, а после контролировать и отбирать нужные. И в последующем с помощью этих измененных клеток вырабатывать трансгенез - встраивать их в животных. До этого для трансгенеза использовалась технология, при которой надобный ген с помощью вектора вставлялся в оплодотворенную яйцеклетку, а опосля модифицированная яйцеклетка встраивалась в суррогатную самку. Проблемы было две: первая - необходимый ген встраивался идеально невзначай в всяческие местоположения генома, и для того, чтобы заполучить животное с нужными признаками, было необходимо проделывать десятки тысяч опытов. Вторая "засада" - модифицированную оплодотворенную яйцеклетку нереально было контролировать, плоды можно было заприметить лишь позже рождения потомства. Эта методика была малоэффективна и чудовищно дорога.
Эванс считал, что куда удобнее применять для трансгенеза эмбриональные раковые клетки. "Он внедрял эти клетки в бластоцисту (начальная фаза плода) мыши. Потом эта бластоциста подсаживалась суррогатной самке, - говорит Егор Прохорчук. - Но эти исследования прервались, так как у мышей не образовывались сперматозоиды и они резво умирали от множественных опухолей".
Казалось, мысль провалилась. Однако по ходу этих опытов Эванс заметил, что в тех клетках, которые он извлекал из мышиных эмбрионов, были не только раковые, но и клетки без молекулярных раковых маркеров - при этом весьма похожие по структуре и поведению на раковые. Он их выделил в самостоятельную культуру и провел опыты с ними. Это и были здоровые эмбриональные стволовые клетки (ЭСК). Опыты подсаживания в бластоцисту этих эмбриональных клеток позволили обрести здоровое потомство. И Эванс понял, что как раз эмбриональные стволовые клетки, а отнюдь не раковые, способны сделаться сильно удобным инструментом для приобретения модельных организмов с желаемыми генными изменениями. Тогда он встроил в ЭСК ретровирус в качестве маркера (сигнальной метки) и в финале вереницы опытов (см. схему) получил мышат с ретровирусами. Проверив, что методика работает, Эванс вставил в ЭСК мутантный ген одной из нейродегенеративных болезней и получил линию больных мышей.