Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Я хотел бы подойти к рассказам как формируются магнитосомы у бактерий, что уже сделано в магнитогенетике, почему она не работает и какие условия нужны для того, чтобы она заработала. Но всё нет возможности собраться и написать серию постов.
Сегодня я хотел бы сказать про ортогональную биологию и синтетические рецепторные белки. Это свежее направление в синтетической биологии, разрабатывающее изменённые рецепторы. Такие рецепторы могут воспринимать небиологические сигналы (типа тех веществ, которые наш организм не способен воспринимать). Иногда такие рецепторы состоят из нескольких частей, как из различных кубиков Лего и могут воспринимать обычный сигнал, но вызывать совершенно новый эффект в клетках.
Например, для интерлейкина 2 были сделаны синтетическая пара: только эта пара могла взаимодействовать друг с другом.
Представьте, что от тополиного пуха у вас была бы не только аллергия, но и менялся уровень гормонов, менялась бы обоняние или что-то ещё)))
Или валерьянка внезапно повышала бы потенцию.
Зачем это нужно? Такие синтетические рецепторы могут контролируемо активировать определённый сигнальный путь и гены без активации других путей. Например, рецепторы инсулина есть на многих клетках организма, но можно попробовать сконструировать такие рецепторы, которые тканеспецифично вызывали бы изменённый ответ на инсулин. И так можно сделать с любым сигналом и путём, идущим в геном. Таким образом в перспективе можно будет лечить заболевания, связанные с сигнальными путями, корректируя нарушения передачи сигнала. Или приобретать способность чувствовать новые запахи, например. Мы все слышали о собаках, которые отлично ищут наркотики, а представьте что они смогут искать вообще любое вещество через синтетический рецептор?
В магнитогенетике мы тоже конструируем искусственный сигнальный путь, но меняем мы не рецептор, а добавляем нового участника - магнитосому. С помощью неё мы сможем регулировать передачу сигналов и, как следствие, активность генов.
Я хотел бы подойти к рассказам как формируются магнитосомы у бактерий, что уже сделано в магнитогенетике, почему она не работает и какие условия нужны для того, чтобы она заработала. Но всё нет возможности собраться и написать серию постов.
Сегодня я хотел бы сказать про ортогональную биологию и синтетические рецепторные белки. Это свежее направление в синтетической биологии, разрабатывающее изменённые рецепторы. Такие рецепторы могут воспринимать небиологические сигналы (типа тех веществ, которые наш организм не способен воспринимать). Иногда такие рецепторы состоят из нескольких частей, как из различных кубиков Лего и могут воспринимать обычный сигнал, но вызывать совершенно новый эффект в клетках.
Например, для интерлейкина 2 были сделаны синтетическая пара: только эта пара могла взаимодействовать друг с другом.
Представьте, что от тополиного пуха у вас была бы не только аллергия, но и менялся уровень гормонов, менялась бы обоняние или что-то ещё)))
Или валерьянка внезапно повышала бы потенцию.
Зачем это нужно? Такие синтетические рецепторы могут контролируемо активировать определённый сигнальный путь и гены без активации других путей. Например, рецепторы инсулина есть на многих клетках организма, но можно попробовать сконструировать такие рецепторы, которые тканеспецифично вызывали бы изменённый ответ на инсулин. И так можно сделать с любым сигналом и путём, идущим в геном. Таким образом в перспективе можно будет лечить заболевания, связанные с сигнальными путями, корректируя нарушения передачи сигнала. Или приобретать способность чувствовать новые запахи, например. Мы все слышали о собаках, которые отлично ищут наркотики, а представьте что они смогут искать вообще любое вещество через синтетический рецептор?
В магнитогенетике мы тоже конструируем искусственный сигнальный путь, но меняем мы не рецептор, а добавляем нового участника - магнитосому. С помощью неё мы сможем регулировать передачу сигналов и, как следствие, активность генов.
❤7👍1
Forwarded from (sci)Berloga Всех Наук и Технологий
🚀 @SBERLOGABIO online seminar on biology:
👨🔬 А. Латыпова, И. Зубарев «Магниточувствительность клеток»
⌚️ Пятница 09 сентября, 18.00 по Москве
Слышали ли вы о магниточувствительности? О том, как птицы и муравьи ориентируются по силовым линиям магнитного поля Земли? Может быть, вы даже подозреваете, что на ваше самочувствие влияют магнитные бури? На нашей лекции вы узнаете, как научное сообщество рассматривает феномен магниточувствительности и какие организмы обладают общепризнанной способностью воспринимать магнитное поле. Мы расскажем, как сообщить клетке такую способность, а также как использовать это для исследовательских целей.
Докладчики: Анастасия Латыпова - студентка МФТИ, Физтех-школа биологической и медицинской физики
Зубарев Илья - научный сотрудник лаборатории молекулярной эндокринологии МГУ, лаборатории регуляции клеточной сигнализации МФТИ
Add to Google calendar
Зум линк будет доступен в канале https://t.me/sberlogabig перед началом доклада.
👨🔬 А. Латыпова, И. Зубарев «Магниточувствительность клеток»
⌚️ Пятница 09 сентября, 18.00 по Москве
Слышали ли вы о магниточувствительности? О том, как птицы и муравьи ориентируются по силовым линиям магнитного поля Земли? Может быть, вы даже подозреваете, что на ваше самочувствие влияют магнитные бури? На нашей лекции вы узнаете, как научное сообщество рассматривает феномен магниточувствительности и какие организмы обладают общепризнанной способностью воспринимать магнитное поле. Мы расскажем, как сообщить клетке такую способность, а также как использовать это для исследовательских целей.
Докладчики: Анастасия Латыпова - студентка МФТИ, Физтех-школа биологической и медицинской физики
Зубарев Илья - научный сотрудник лаборатории молекулярной эндокринологии МГУ, лаборатории регуляции клеточной сигнализации МФТИ
Add to Google calendar
Зум линк будет доступен в канале https://t.me/sberlogabig перед началом доклада.
🔥3
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Во многих исследованиях в области магнитогенетики использовались магнитные поля с магнитными наночастицами (МНЧ), прикрепленными к клеточной мембране или к определенному белку, для приложения механической силы и преобразования механического стимула в биохимический сигнал. В этих статьях было показано, что МНЧ в сочетании с магнитными полями обладают способностью регулировать клеточную активность с помощью нескольких механизмов: механических сил, активации рецепторов путем регулируемой олигомеризации или тепловых эффектов.
Такие частицы могут локалтно тянуть белки, открывая ионные каналы, локально разогревать белок, изменяя его конформацию, а в некоторых случаях вращаться вдоль своей оси, также меняя конформацию белков. Мишенью таких наночастиц как правило становятся механочувствительные или термочувствительные белки. С ними всё понятно и в целом получается неплохо регулировать их активность магнитным полем.
Фундаментальным вопросом и вызовом магнитогенетики является то, насколько универсальным этот инструмент может быть. Можно ли в результате локального нагрева и деформаций активировать любой рецептор и сигнальный путь?
Есть работы, в которых через магнитные наночастицы димеризовали рецепторы к инсулину. Есть единичные упоминания и про другие тирозинкиназы.
Если мы покажем универсальность такого подхода для многих белков это откроет огромные возможности и для науки и для биотехнологий.
Во многих исследованиях в области магнитогенетики использовались магнитные поля с магнитными наночастицами (МНЧ), прикрепленными к клеточной мембране или к определенному белку, для приложения механической силы и преобразования механического стимула в биохимический сигнал. В этих статьях было показано, что МНЧ в сочетании с магнитными полями обладают способностью регулировать клеточную активность с помощью нескольких механизмов: механических сил, активации рецепторов путем регулируемой олигомеризации или тепловых эффектов.
Такие частицы могут локалтно тянуть белки, открывая ионные каналы, локально разогревать белок, изменяя его конформацию, а в некоторых случаях вращаться вдоль своей оси, также меняя конформацию белков. Мишенью таких наночастиц как правило становятся механочувствительные или термочувствительные белки. С ними всё понятно и в целом получается неплохо регулировать их активность магнитным полем.
Фундаментальным вопросом и вызовом магнитогенетики является то, насколько универсальным этот инструмент может быть. Можно ли в результате локального нагрева и деформаций активировать любой рецептор и сигнальный путь?
Есть работы, в которых через магнитные наночастицы димеризовали рецепторы к инсулину. Есть единичные упоминания и про другие тирозинкиназы.
Если мы покажем универсальность такого подхода для многих белков это откроет огромные возможности и для науки и для биотехнологий.
🔥7
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Есть ряд статей с прекрасным разбором магнитогенетики и её критикой и в них озвучены две интересные проблемы. Все воспроизводимые результаты в магнитогенетике получены на наночастицах с диаметром от 20 нм. Было несколько статей в Природе, в которых утверждалось, что возможно использовать железосодержащие белки, типа ферритина, для магнитогенетики. Однако теоритические расчёты и эксперименты показывают, что расположение и количество атомов железа в таких белках не достаточно для механической или термической стимуляции рецептора/ионного канала. При этом эти отличия весьма существенные, на несколько порядков.
Но если предположить, что мы работаем с крупной наночастицей, в которой сотни тысяч атомов железа обеспечивают её магнитные свойства, возникает несколько другая проблема. Активация клеток в магнитном поле происходит в сотни раз медленнее, чем активация светочувствительных белков светом (0,5 секунды против 0,005 секунды).
Есть ряд статей с прекрасным разбором магнитогенетики и её критикой и в них озвучены две интересные проблемы. Все воспроизводимые результаты в магнитогенетике получены на наночастицах с диаметром от 20 нм. Было несколько статей в Природе, в которых утверждалось, что возможно использовать железосодержащие белки, типа ферритина, для магнитогенетики. Однако теоритические расчёты и эксперименты показывают, что расположение и количество атомов железа в таких белках не достаточно для механической или термической стимуляции рецептора/ионного канала. При этом эти отличия весьма существенные, на несколько порядков.
Но если предположить, что мы работаем с крупной наночастицей, в которой сотни тысяч атомов железа обеспечивают её магнитные свойства, возникает несколько другая проблема. Активация клеток в магнитном поле происходит в сотни раз медленнее, чем активация светочувствительных белков светом (0,5 секунды против 0,005 секунды).
🔥3👍2
В недавней статье этот предел был преодолён и учёные смогли сделать магнитоуправляемых мушек дрозофил. В магнитном поле такие мушки меняли поведение и подвижность.
На картинке мухи, пляшущие под действием магнита))
https://www.nature.com/articles/s41563-022-01281-7
На картинке мухи, пляшущие под действием магнита))
https://www.nature.com/articles/s41563-022-01281-7
Nature
Subsecond multichannel magnetic control of select neural circuits in freely moving flies
Nature Materials - Here the authors describe a method for remote magnetothermal stimulation of neurons that achieves subsecond behavioural responses in Drosophila fruit flies by combining magnetic...
❤4👍2🔥1
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Совсем недавно вышла одна интересная статья про криптохромы. Я писал, что эти белки связывают с магниторецепцией, а в статье рассматривают ещё одну роль этих молекул.
Авторы статьи https://www.nature.com/articles/s41467-022-32562-z утверждают, что криптохромы могут реагировать на фазы луны. Вот оно что! Фазы луны определяют поведение разных животных, их желание размножаться и мигрировать. В дни полнолуния у некоторых животных происходит пик их половой активности.
При чём здесь луна? Рецептор света L-криптохром (L-Cry) различает разную продолжительность лунного света, а также солнечный и лунный свет.
Тот случай, когда можно понять, через какие белки лунная призма даёт силу.
Но к восприятию магнитного поля земли такие белки не имеют никакого отношения.
Совсем недавно вышла одна интересная статья про криптохромы. Я писал, что эти белки связывают с магниторецепцией, а в статье рассматривают ещё одну роль этих молекул.
Авторы статьи https://www.nature.com/articles/s41467-022-32562-z утверждают, что криптохромы могут реагировать на фазы луны. Вот оно что! Фазы луны определяют поведение разных животных, их желание размножаться и мигрировать. В дни полнолуния у некоторых животных происходит пик их половой активности.
При чём здесь луна? Рецептор света L-криптохром (L-Cry) различает разную продолжительность лунного света, а также солнечный и лунный свет.
Тот случай, когда можно понять, через какие белки лунная призма даёт силу.
Но к восприятию магнитного поля земли такие белки не имеют никакого отношения.
Nature
A Cryptochrome adopts distinct moon- and sunlight states and functions as sun- versus moonlight interpreter in monthly oscillator…
Nature Communications - Reproduction in numerous marine organisms is timed to specific moon phases, but the mechanisms for sensing moon phases are incompletely understood. Here the authors report...
🔥4
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Чего только не придумают люди. Магнитоуправляемые микророботы? Почему бы и нет!
Это же лучше, чем робот как в фильме матрица, которого доставали из главного героя! Как пишут авторы статьи (https://link.springer.com/article/10.1007/s10544-021-00590-z), микророботы, изготовленные из мягких материалов, обладают удивительными характеристиками и большим потенциалом для применения, например, в малоинвазивной хирургии. Материалы таких роботов могут быть разными (гели, полимеры), но общей характеристикой является мягкость и способность реагировать на магнитное поле. А что, берёшь робота, и он что-то делает, ещё и контролируется магнитным полем. Проблема в том, что для таких роботов нужно энергоснабжение и хорошая управляемость. Как всегда в подобных статьях говорится о таргетной терапии, использовании их для хирургических операций и даже восстановления окружающей среды.
Проблема подобных прорывных ультрасовременных перспективных нанобиотехнологий в том, что они не идут дальше красивой идеи в статьях. Об этом пишут уже лет 30, много чего сделали, а на практике ничего не используется.
С одной стороны это удобная позиция самих исследователей, когда вы занимаетесь хайповой темой и получаете большое финансирование. Каждый раз вы говорите что вы вот вот совершите очередной прорыв и опубликуете передовые статьи. В такой ситуации не обязательно доводить что-то до «продукта», достаточно предлагать красивые идеи.
Но, что более важно, в нашем организме работают биологические законы и без их понимания невозможно правильно взаимодействовать с живыми клетками. Всё, что работает внутри нас, должно работать по нашим правилам.
В этом отношении мы можем брать подсказки у самой жизни во всём её многообразии.
Чего только не придумают люди. Магнитоуправляемые микророботы? Почему бы и нет!
Это же лучше, чем робот как в фильме матрица, которого доставали из главного героя! Как пишут авторы статьи (https://link.springer.com/article/10.1007/s10544-021-00590-z), микророботы, изготовленные из мягких материалов, обладают удивительными характеристиками и большим потенциалом для применения, например, в малоинвазивной хирургии. Материалы таких роботов могут быть разными (гели, полимеры), но общей характеристикой является мягкость и способность реагировать на магнитное поле. А что, берёшь робота, и он что-то делает, ещё и контролируется магнитным полем. Проблема в том, что для таких роботов нужно энергоснабжение и хорошая управляемость. Как всегда в подобных статьях говорится о таргетной терапии, использовании их для хирургических операций и даже восстановления окружающей среды.
Проблема подобных прорывных ультрасовременных перспективных нанобиотехнологий в том, что они не идут дальше красивой идеи в статьях. Об этом пишут уже лет 30, много чего сделали, а на практике ничего не используется.
С одной стороны это удобная позиция самих исследователей, когда вы занимаетесь хайповой темой и получаете большое финансирование. Каждый раз вы говорите что вы вот вот совершите очередной прорыв и опубликуете передовые статьи. В такой ситуации не обязательно доводить что-то до «продукта», достаточно предлагать красивые идеи.
Но, что более важно, в нашем организме работают биологические законы и без их понимания невозможно правильно взаимодействовать с живыми клетками. Всё, что работает внутри нас, должно работать по нашим правилам.
В этом отношении мы можем брать подсказки у самой жизни во всём её многообразии.
SpringerLink
Bioinspired soft microrobots actuated by magnetic field
Biomedical Microdevices - In contrast to traditional large-scale robots, which require complicated mechanical joints and material rigidity, microrobots made of soft materials have exhibited amazing...
❤2👍2🔥2🤔2
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
👀
В некоторой части своей работы я сталкивался с подходом, который называется биомимикрия (bioinspiration). В этой концепции предполагается, что живые организмы за миллионы лет эволюции приобрели различные свойства, на основе которых человек может сделать новые технологии. Крыло стрекозы супергидрофобно, в крыльях бабочек есть фотонные кристаллы, микроструктуры на коже акул делают её максимально пригодной для плавания и тд. На основе таких «биологических изобретений» учёные разрабатывают гидрофобные покрытия, солнечные панели, «умные предметы». Вы возможно видели в интернете ролики как человека в супергидрофобной одежде поливают грязью и он остаётся чистым - всё с него стекает.
Это всё здорово, но в биологии кроме самих подобных приспособлений есть возможность их обновления. Так, те же гекконы регулярно линяют, тогда как «умное покрытие» статично и обновляться не может. Именно поэтому через несколько стирок вещи, которые были супергидрофобны- теряют свои свойства. Эти применения всё про материаловедение.
Но другой аспект биомимикрии нашёл применение в биоинженерии и биотехнологиях. Использование живых систем для живого даёт возможность менять и регулировать многие биологические процессы. Редактировать ДНК, вставлять фрагменты генов, создавать химерные молекулы и тд. Но и здесь нужно понимать правила, по которым работает человек. Доходит до того, что для регенерации тканей, в том числе костной, используют чайный гриб, паутину, кораллы, шёлк, траву или что-то ещё. И каждый исследователь говорит, что именно его чайный 🍄 можно использовать для заживления ран. Прежде чем использовать что-либо, нужно понимать как работает биологический процесс, по каким правилам. При желании можно вырастить клетки на кусочке сыра (и такие статьи есть https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2017/ra/c7ra02146a), но у него есть лучшее гастрономическое применение)
Или даже комбо: сыр (казеин) + шёлк https://www.researchgate.net/publication/337246965_Incorporation_of_SPION-casein_core-shells_into_silk-fibroin_nanofibers_for_cardiac_tissue_engineering
Магнитосомы это тоже про биомимикрию, когда идею от бактерий мы хотим перенести в клетки животных. Подробнее про это я расскажу в следующий раз.
👀
В некоторой части своей работы я сталкивался с подходом, который называется биомимикрия (bioinspiration). В этой концепции предполагается, что живые организмы за миллионы лет эволюции приобрели различные свойства, на основе которых человек может сделать новые технологии. Крыло стрекозы супергидрофобно, в крыльях бабочек есть фотонные кристаллы, микроструктуры на коже акул делают её максимально пригодной для плавания и тд. На основе таких «биологических изобретений» учёные разрабатывают гидрофобные покрытия, солнечные панели, «умные предметы». Вы возможно видели в интернете ролики как человека в супергидрофобной одежде поливают грязью и он остаётся чистым - всё с него стекает.
Это всё здорово, но в биологии кроме самих подобных приспособлений есть возможность их обновления. Так, те же гекконы регулярно линяют, тогда как «умное покрытие» статично и обновляться не может. Именно поэтому через несколько стирок вещи, которые были супергидрофобны- теряют свои свойства. Эти применения всё про материаловедение.
Но другой аспект биомимикрии нашёл применение в биоинженерии и биотехнологиях. Использование живых систем для живого даёт возможность менять и регулировать многие биологические процессы. Редактировать ДНК, вставлять фрагменты генов, создавать химерные молекулы и тд. Но и здесь нужно понимать правила, по которым работает человек. Доходит до того, что для регенерации тканей, в том числе костной, используют чайный гриб, паутину, кораллы, шёлк, траву или что-то ещё. И каждый исследователь говорит, что именно его чайный 🍄 можно использовать для заживления ран. Прежде чем использовать что-либо, нужно понимать как работает биологический процесс, по каким правилам. При желании можно вырастить клетки на кусочке сыра (и такие статьи есть https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2017/ra/c7ra02146a), но у него есть лучшее гастрономическое применение)
Или даже комбо: сыр (казеин) + шёлк https://www.researchgate.net/publication/337246965_Incorporation_of_SPION-casein_core-shells_into_silk-fibroin_nanofibers_for_cardiac_tissue_engineering
Магнитосомы это тоже про биомимикрию, когда идею от бактерий мы хотим перенести в клетки животных. Подробнее про это я расскажу в следующий раз.
🔥4
Всем привет!
На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
🖐
Начиная наш проект я много размышлял, а куда можно применить магнитосомы из эукариот в биотехнологиях? Некоторые пишут про адресную доставку лекарств (я сомневаюсь что в этом помогут магнитосомы), кто-то пишет про использование магнитосом как контраст для МРТ. Давольно очевидное применение это сортинг клеток и выделение молекул из растворов. Но можно ли использовать сами клетки с магнитосомами для чего-либо? Клетки животных применяются как продуценты ферментов, антител, гормонов и других молекул. В организме человека все процессы синтеза строго регулируются и как правило имеют осцилляционный (волновой) характер - для клеток не свойственно нон-стоп синтезировать что-либо. Те же гормоны выделяются порциями, по мере необходимости. А что если привязать магнитосому к сигнальному пути, активирующему выброс гормона? Мы бы смогли магнитным полем включать-выключать этот сигнальный путь. Возможно, имитируя циклы нашего организма, мы смогли бы повысить выход целевого продукта. Если такой подход сработает, он совершит революцию в биотехнологиях! 🔬
На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
🖐
Начиная наш проект я много размышлял, а куда можно применить магнитосомы из эукариот в биотехнологиях? Некоторые пишут про адресную доставку лекарств (я сомневаюсь что в этом помогут магнитосомы), кто-то пишет про использование магнитосом как контраст для МРТ. Давольно очевидное применение это сортинг клеток и выделение молекул из растворов. Но можно ли использовать сами клетки с магнитосомами для чего-либо? Клетки животных применяются как продуценты ферментов, антител, гормонов и других молекул. В организме человека все процессы синтеза строго регулируются и как правило имеют осцилляционный (волновой) характер - для клеток не свойственно нон-стоп синтезировать что-либо. Те же гормоны выделяются порциями, по мере необходимости. А что если привязать магнитосому к сигнальному пути, активирующему выброс гормона? Мы бы смогли магнитным полем включать-выключать этот сигнальный путь. Возможно, имитируя циклы нашего организма, мы смогли бы повысить выход целевого продукта. Если такой подход сработает, он совершит революцию в биотехнологиях! 🔬
🔥2❤1👍1
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell.
Вчера был международный праздник, который отмечает практически каждый студент, в связи с этим постов вчера не было. Каждый год студенты собираются в компании и вспоминают прошедший год. Ежегодно 18 сентября, начиная с 2003 года, отмечается Всемирный день мониторинга воды (World Water Monitoring Day). Именно благодаря этой жидкости написаны миллионы страниц студенческих дипломов.
Всех студентов с прошедшим праздником!
Вчера был международный праздник, который отмечает практически каждый студент, в связи с этим постов вчера не было. Каждый год студенты собираются в компании и вспоминают прошедший год. Ежегодно 18 сентября, начиная с 2003 года, отмечается Всемирный день мониторинга воды (World Water Monitoring Day). Именно благодаря этой жидкости написаны миллионы страниц студенческих дипломов.
Всех студентов с прошедшим праздником!
🔥6❤1🤔1
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell.
Многие процессы в нашем организме имеют волновую природу: как восприятие гормонов происходит не постоянно, так и передача внутриклеточных сигналов осуществляется с определённой частотой и амплитудой.
Используя разный паттерн вне- и внутриклеточных путей клетка может более эффективно определить своё окружение и "чувствовать" силу, продолжительность сигнала, определять каким должен быть ответ на этот сигнал.
За миллиарды лет эволюции клетки научились использовать простые молекулы, вроде ионов кальция, для кодирования сигналов и контроля физиологического ответа. Са2+ - максимально простой вторичный мессенджер, и клетка не различает эти ионы между собой. Благодаря колебаниям концентрации Са2+ клетка избегает перегрузки сигнальных систем и запуска клеточной гибели, а также регулирует запуск долговременных процессов (например, экспрессии генов).
Такие вторичные мессенджеры контролируют многие внутриклеточные процессы, такие как оплодотворение, пролиферацию, дифференцировку, сокращение мышц и гибель клеток.
Активируя потоки вторичных мессенджеров возможно стимулировать в клетке синтез и секрецию белков. Если мы говорим про клетки продуценты антител-рекомбинантных белков, то их секреция тоже циклична. Синхронизируясь с этими циклами, активируя сигнальные пути, возможно усилить выход целевых белков. Можно предположить, что всё это возможно осуществить через магнитосомы, связанные с ионными каналами или с рецепторами.
Многие процессы в нашем организме имеют волновую природу: как восприятие гормонов происходит не постоянно, так и передача внутриклеточных сигналов осуществляется с определённой частотой и амплитудой.
Используя разный паттерн вне- и внутриклеточных путей клетка может более эффективно определить своё окружение и "чувствовать" силу, продолжительность сигнала, определять каким должен быть ответ на этот сигнал.
За миллиарды лет эволюции клетки научились использовать простые молекулы, вроде ионов кальция, для кодирования сигналов и контроля физиологического ответа. Са2+ - максимально простой вторичный мессенджер, и клетка не различает эти ионы между собой. Благодаря колебаниям концентрации Са2+ клетка избегает перегрузки сигнальных систем и запуска клеточной гибели, а также регулирует запуск долговременных процессов (например, экспрессии генов).
Такие вторичные мессенджеры контролируют многие внутриклеточные процессы, такие как оплодотворение, пролиферацию, дифференцировку, сокращение мышц и гибель клеток.
Активируя потоки вторичных мессенджеров возможно стимулировать в клетке синтез и секрецию белков. Если мы говорим про клетки продуценты антител-рекомбинантных белков, то их секреция тоже циклична. Синхронизируясь с этими циклами, активируя сигнальные пути, возможно усилить выход целевых белков. Можно предположить, что всё это возможно осуществить через магнитосомы, связанные с ионными каналами или с рецепторами.
🔥3
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Сегодня День защиты слонов (Elephant Appreciation Day) и Всемирный день носорога (World Rhino Day), просто комбо получается. Вчера у меня в голове возникли некоторые мысли, которыми я хотел бы поделиться с вами. Смотрите, вот живёт в организме человека клетка фибробласт или мезенхимальная стволовая клетка. Используя некоторые методы мы можем откатить эти клетки в состояние индуцированной плюрипотентности (практически в эмбриональное состояние) и поместить в них конструкции, ответственные за формирование магнитосом с антителами к ионным каналам/рецепторам.
Благодаря плюрипотентности мы можем превратить эту клетку в разные типы, например, в предшественник нервной клетки и трансплантировать в целый организм. Теоретически через такие магнитосомы можно было бы синхронизировать какой-либо имплантат и сделать шаг к появлению киборгов.
Понятно, что это всё фантазии, но если сработает- это будут новые возможности для биологии и медицины.
Сегодня День защиты слонов (Elephant Appreciation Day) и Всемирный день носорога (World Rhino Day), просто комбо получается. Вчера у меня в голове возникли некоторые мысли, которыми я хотел бы поделиться с вами. Смотрите, вот живёт в организме человека клетка фибробласт или мезенхимальная стволовая клетка. Используя некоторые методы мы можем откатить эти клетки в состояние индуцированной плюрипотентности (практически в эмбриональное состояние) и поместить в них конструкции, ответственные за формирование магнитосом с антителами к ионным каналам/рецепторам.
Благодаря плюрипотентности мы можем превратить эту клетку в разные типы, например, в предшественник нервной клетки и трансплантировать в целый организм. Теоретически через такие магнитосомы можно было бы синхронизировать какой-либо имплантат и сделать шаг к появлению киборгов.
Понятно, что это всё фантазии, но если сработает- это будут новые возможности для биологии и медицины.
🔥9
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Сегодня международный день жестовых языков (International Day of Sign Languages).
А это значит, что мы поговорим о том, как понимать друг друга без слов. Я писал, что одним из важных отличий магнитогенетики от оптогенетики является время отклика чувствительного белка. Светочувствительные ионные каналы реагируют на свет очень быстро, за несколько миллисекунд. А вот с белками, связанными с магнитными частицами всё обстоит намного хуже. Если мы говорим про ферритин, то время оклика ионного канала, связанного с ним в сотни раз дольше. Неужели свет и магнитное поле воздействуют на белки с разной скоростью? Дело в том, что светочувствительные белки напрямую поглощают свет и активируются. По настоящему магниточувствительных белков не существует и 🐿 приходится связываться с магнитной частицей. Из-за этого сигнал относительно быстро воспринимается частицей, но нужно время, чтобы он передался на белок. Одним из решений этого ограничения может стать увеличение размера магнитосомы (30-40 нм) и вариации её структуры/состава. И действительно в последних статьях время отклика магниточувствительных каналов приблизилось ко времени отклика светочувствительных белков. С развитием технологий магнитогенетика сможет добиться адекватного времени активации белков.
Сегодня международный день жестовых языков (International Day of Sign Languages).
А это значит, что мы поговорим о том, как понимать друг друга без слов. Я писал, что одним из важных отличий магнитогенетики от оптогенетики является время отклика чувствительного белка. Светочувствительные ионные каналы реагируют на свет очень быстро, за несколько миллисекунд. А вот с белками, связанными с магнитными частицами всё обстоит намного хуже. Если мы говорим про ферритин, то время оклика ионного канала, связанного с ним в сотни раз дольше. Неужели свет и магнитное поле воздействуют на белки с разной скоростью? Дело в том, что светочувствительные белки напрямую поглощают свет и активируются. По настоящему магниточувствительных белков не существует и 🐿 приходится связываться с магнитной частицей. Из-за этого сигнал относительно быстро воспринимается частицей, но нужно время, чтобы он передался на белок. Одним из решений этого ограничения может стать увеличение размера магнитосомы (30-40 нм) и вариации её структуры/состава. И действительно в последних статьях время отклика магниточувствительных каналов приблизилось ко времени отклика светочувствительных белков. С развитием технологий магнитогенетика сможет добиться адекватного времени активации белков.
👍4❤1🔥1
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
#genetics
Сегодня прекрасный день, день «Синей птицы счастья» (National Bluebird of Happiness Day). Как мы знаем, лучше такая птица в руках, чемто, что происходит сейчас в мире в другом месте .
Многие из вас слышали, что ГМО получают путём переноса генов от одного организма к другому. И в нашем случае для переноса генов синтеза магнитосом нужны подходящие инструменты переноса.
Для случайной интеграции генов используют лентивирусные векторы и транспозоны с весьма прикольными названиями (Piggy - Bac (PB), Sleeping Beauty (SB), the Tc1/mariner element Mos1, and the medaka fish Tol2 element).
Продукция и заражение клеток-хозяев лентивирусами требует условий работы в ламинарах биобезопасности уровня 2, что ограничивает масштабирование процесса. Кроме того, обратная транскрипция вирусного генома после инфицирования подвержена ошибкам и может привести к мутации трансгена.
Транспозазы, адаптированные к клеткам млекопитающих, способствуют транспозиции в или вблизи активно транскрибируемых генов, что является их преимуществом и недостатком.
Для таких элементов всегда есть вероятность встроиться в функциональный участок генома.
Основным подходом к точной интеграции гена является опосредованный рекомбиназой обмен кассетами (RMCE) с использованием рекомбиназы Flp дрожжей или рекомбиназы Cre бактериофага. В обоих случаях клетки-хозяева сначала «помечают» парой сайтов-мишеней Flp-рекомбиназы (FRT) или loxP соответственно и репортерным геном для идентификации рекомбинантных клеток. Затем проводят RMCE путем совместной трансфекции меченой клеточной линии вектором для временной экспрессии рекомбиназы плюс вектором, несущим трансген и второй репортерный ген. Основное преимущество этой системы заключается в том, что рекомбинантные клеточные линии имеют единственную копию трансгена в участке генома, известном как транскрипционно активный. Кроме того были созданы клетки-хозяева с двумя различными сайтами рекомбинации (двойной RMCE) для сверхэкспрессии нескольких трансгенов в одной клеточной линии.
#genetics
Сегодня прекрасный день, день «Синей птицы счастья» (National Bluebird of Happiness Day). Как мы знаем, лучше такая птица в руках, чем
Многие из вас слышали, что ГМО получают путём переноса генов от одного организма к другому. И в нашем случае для переноса генов синтеза магнитосом нужны подходящие инструменты переноса.
Для случайной интеграции генов используют лентивирусные векторы и транспозоны с весьма прикольными названиями (Piggy - Bac (PB), Sleeping Beauty (SB), the Tc1/mariner element Mos1, and the medaka fish Tol2 element).
Продукция и заражение клеток-хозяев лентивирусами требует условий работы в ламинарах биобезопасности уровня 2, что ограничивает масштабирование процесса. Кроме того, обратная транскрипция вирусного генома после инфицирования подвержена ошибкам и может привести к мутации трансгена.
Транспозазы, адаптированные к клеткам млекопитающих, способствуют транспозиции в или вблизи активно транскрибируемых генов, что является их преимуществом и недостатком.
Для таких элементов всегда есть вероятность встроиться в функциональный участок генома.
Основным подходом к точной интеграции гена является опосредованный рекомбиназой обмен кассетами (RMCE) с использованием рекомбиназы Flp дрожжей или рекомбиназы Cre бактериофага. В обоих случаях клетки-хозяева сначала «помечают» парой сайтов-мишеней Flp-рекомбиназы (FRT) или loxP соответственно и репортерным геном для идентификации рекомбинантных клеток. Затем проводят RMCE путем совместной трансфекции меченой клеточной линии вектором для временной экспрессии рекомбиназы плюс вектором, несущим трансген и второй репортерный ген. Основное преимущество этой системы заключается в том, что рекомбинантные клеточные линии имеют единственную копию трансгена в участке генома, известном как транскрипционно активный. Кроме того были созданы клетки-хозяева с двумя различными сайтами рекомбинации (двойной RMCE) для сверхэкспрессии нескольких трансгенов в одной клеточной линии.
🔥5
Всем привет! На связи Артём Минин и команда MagnyCell.
#magnetism
🕊
Поговорим сегодня о магнетизме и магнитных свойствах магнитных наночастиц. У нас будет очень много физических концепций, упрощённых до той степени, что настоящим физикам может стать плохо. Простите.
Для начала поговорим о магнитном моменте. Магнитный момент это такое волшебное свойство элементарной частицы, которое позволяет ей генерировать маленькое-маленькое магнитное поле. Здесь и далее, когда я использую слово "волшебный" я отсылаю более любопытного читателя, скажем, к Фейнмановским лекциям по физике.
Так вот, особенно заметным магнитным полем обладает электрон. Второе волшебное свойство частиц это спин. Если не усложнять ещё больше, то это направление магнитного поля.
В атоме спины у части электронов направленны вверх, у части других вниз. Вверх и вниз здесь это просто условные обозначения, которые используются для удобства.
В большей части химических элементов противоположно направленные спины электронов компенсирют друг друга, но есть ряд элементов, где электронов "вверх" чуть больше чем электронов "вниз". Или наоборот, это все вопрос точки зрения. Такие электроны называются нескомпенсированными.
Когда в атоме есть такие электроны - у атома появляется магнитный момент. Эти атомы начинают взаимодействовать с внешним магнитным полем, включая поля друг друга и такие элементы мы называем парамагнитными или ферромагнитными.
А вот к чему это приводит мы поговорим в следующем посте.
_____
Артём Минин - участник команды MagnyCell, специалист по магнитобиологии
#magnetism
🕊
Поговорим сегодня о магнетизме и магнитных свойствах магнитных наночастиц. У нас будет очень много физических концепций, упрощённых до той степени, что настоящим физикам может стать плохо. Простите.
Для начала поговорим о магнитном моменте. Магнитный момент это такое волшебное свойство элементарной частицы, которое позволяет ей генерировать маленькое-маленькое магнитное поле. Здесь и далее, когда я использую слово "волшебный" я отсылаю более любопытного читателя, скажем, к Фейнмановским лекциям по физике.
Так вот, особенно заметным магнитным полем обладает электрон. Второе волшебное свойство частиц это спин. Если не усложнять ещё больше, то это направление магнитного поля.
В атоме спины у части электронов направленны вверх, у части других вниз. Вверх и вниз здесь это просто условные обозначения, которые используются для удобства.
В большей части химических элементов противоположно направленные спины электронов компенсирют друг друга, но есть ряд элементов, где электронов "вверх" чуть больше чем электронов "вниз". Или наоборот, это все вопрос точки зрения. Такие электроны называются нескомпенсированными.
Когда в атоме есть такие электроны - у атома появляется магнитный момент. Эти атомы начинают взаимодействовать с внешним магнитным полем, включая поля друг друга и такие элементы мы называем парамагнитными или ферромагнитными.
А вот к чему это приводит мы поговорим в следующем посте.
_____
Артём Минин - участник команды MagnyCell, специалист по магнитобиологии
❤6🤔2
Всем привет! На связи снова Артём Минин и команда MagnyCell!
#magnetism
В прошлый раз мы говорили про электроны и атомы, а в этот раз поговорим про вещества, сделанные из атомов. ⚛️
Ещё в 19 веке Майкл Фарадей (отец основатель всей магнитной науки), вместе с другими умными людьми, предложил поделить все вещества на группы по их отношению к магнитному полю. 🧲 Тогда было предложено три группы веществ: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
Диамагнетики это те вещества, которые отталкиваются от магнита. Причем очень-очень слабо, если мы не говорим о, скажем, сверхпроводниках. Самый знакомый нам диамагнетик это обычная вода. О том как они устроены на уровне элементарных частиц мы поговорим как-нибудь в другой раз. Они правда странные.
О двух других группах веществ я упоминал в прошлый раз.
Парамагнетики это вещества, которые к магниту притягиваются. Как вы помните, в атомах таких веществ есть хотя бы один нескомпенсированный электрон со своим магнитным полем. А у магнитного поля, в свою очередь, есть два полюса, которые называют северным и южным (абсолютно абстрактные названия, которые прижились). И северные полюса одних магнитов очень хотят слипнуться с южными полюсами других магнитов, что и происходит когда мы помещаем парамагнитное вещество в магнитное поле. Парамагнетик, который можно пощупать, это, например сульфат меди (такие красивенькие синие кристаллы).
Ферромагнетики в свою очередь это вещества, которые притягиваются к магниту очень-очень сильно и, более того, могут сами создавать довольно ощутимое магнитное поле. Основное отличие ферро от парамагнетиков в том, что атомы парамагнетика - каждый за себя, их магнитные поля практически не взаимодействуют друг с другом и их моменты крутятся довольно хаотично под действием температуры. В ферромагнетиках же побеждает дружба - моменты отдельных атомов объединяются в домен, суммарный момент которого с успехом противостоит температуре. Про сложные взаимоотношения магнетизма и температуры мы обязательно ещё поговорим. Классическими ферромагнетиками являются железо, кобальт и никель, которые ферромагнитны при комнатной (и несколько выше) температуре.
Со времён Фарадея был открыт ещё ряд классов магнитных материалов: антифероомагнетики ферримагнетики, спиновый лёд и всяческие ещё более странные штуки, про некоторые из которых мы также ещё поговорим.
#magnetism
В прошлый раз мы говорили про электроны и атомы, а в этот раз поговорим про вещества, сделанные из атомов. ⚛️
Ещё в 19 веке Майкл Фарадей (отец основатель всей магнитной науки), вместе с другими умными людьми, предложил поделить все вещества на группы по их отношению к магнитному полю. 🧲 Тогда было предложено три группы веществ: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
Диамагнетики это те вещества, которые отталкиваются от магнита. Причем очень-очень слабо, если мы не говорим о, скажем, сверхпроводниках. Самый знакомый нам диамагнетик это обычная вода. О том как они устроены на уровне элементарных частиц мы поговорим как-нибудь в другой раз. Они правда странные.
О двух других группах веществ я упоминал в прошлый раз.
Парамагнетики это вещества, которые к магниту притягиваются. Как вы помните, в атомах таких веществ есть хотя бы один нескомпенсированный электрон со своим магнитным полем. А у магнитного поля, в свою очередь, есть два полюса, которые называют северным и южным (абсолютно абстрактные названия, которые прижились). И северные полюса одних магнитов очень хотят слипнуться с южными полюсами других магнитов, что и происходит когда мы помещаем парамагнитное вещество в магнитное поле. Парамагнетик, который можно пощупать, это, например сульфат меди (такие красивенькие синие кристаллы).
Ферромагнетики в свою очередь это вещества, которые притягиваются к магниту очень-очень сильно и, более того, могут сами создавать довольно ощутимое магнитное поле. Основное отличие ферро от парамагнетиков в том, что атомы парамагнетика - каждый за себя, их магнитные поля практически не взаимодействуют друг с другом и их моменты крутятся довольно хаотично под действием температуры. В ферромагнетиках же побеждает дружба - моменты отдельных атомов объединяются в домен, суммарный момент которого с успехом противостоит температуре. Про сложные взаимоотношения магнетизма и температуры мы обязательно ещё поговорим. Классическими ферромагнетиками являются железо, кобальт и никель, которые ферромагнитны при комнатной (и несколько выше) температуре.
Со времён Фарадея был открыт ещё ряд классов магнитных материалов: антифероомагнетики ферримагнетики, спиновый лёд и всяческие ещё более странные штуки, про некоторые из которых мы также ещё поговорим.
🔥4❤1
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Когда учёные придумали оптогенетику, самым простым способом её проверки были клеточные культуры: светишь на клетки в чашке Петри, а в клетках что-то происходит. Открываются ионные каналы, белки светятся и тд. Так как светить можно было сфокусированным светом лазера, то появилась возможность активировать отдельные клетки. С развитием технологий подобные светочувствительные белки переносили в целые организмы и могли светить на отдельные клетки мозга. Но вот незадача, для этого нужно было убрать все структуры, которые ограничивали доступ к мозгу. Безусловно это было травматично, вызывало большой стресс у животных. В последние годы предложили активировать светочувствительные белки красным светом, который проникает глубже, но всё равно нужно обездвиживать животных и какое-то время на них светить (при этом эффективность активации белков у красного света невысока).
А что же с магнитогенетикой? Мы можем подносить магнит к клеткам и активировать магниточувствительные белки, что дало бы нам новые возможности для неинвазивной работы с животными и активации нужных клеток. Представьте: около кормушки в клетке находится магнит и каждый раз когда мышка пьёт или кушает её нейроны активируются. Но как быть с «фокусированием» магнитного поля, можно ли активировать одиночные клетки, а не все подряд в мозге? Если будут активны все- это будет очень плохо для организма.
Есть устройства, получившие название «магнитный пинцет», которые позволяют в очень маленькой области воздействовать на целевые клетки.
Такой пинцет отлично работает на клетках с поверхности, но для воздействия на глубокие слои мозга потребуются новые инструменты.
Когда учёные придумали оптогенетику, самым простым способом её проверки были клеточные культуры: светишь на клетки в чашке Петри, а в клетках что-то происходит. Открываются ионные каналы, белки светятся и тд. Так как светить можно было сфокусированным светом лазера, то появилась возможность активировать отдельные клетки. С развитием технологий подобные светочувствительные белки переносили в целые организмы и могли светить на отдельные клетки мозга. Но вот незадача, для этого нужно было убрать все структуры, которые ограничивали доступ к мозгу. Безусловно это было травматично, вызывало большой стресс у животных. В последние годы предложили активировать светочувствительные белки красным светом, который проникает глубже, но всё равно нужно обездвиживать животных и какое-то время на них светить (при этом эффективность активации белков у красного света невысока).
А что же с магнитогенетикой? Мы можем подносить магнит к клеткам и активировать магниточувствительные белки, что дало бы нам новые возможности для неинвазивной работы с животными и активации нужных клеток. Представьте: около кормушки в клетке находится магнит и каждый раз когда мышка пьёт или кушает её нейроны активируются. Но как быть с «фокусированием» магнитного поля, можно ли активировать одиночные клетки, а не все подряд в мозге? Если будут активны все- это будет очень плохо для организма.
Есть устройства, получившие название «магнитный пинцет», которые позволяют в очень маленькой области воздействовать на целевые клетки.
Такой пинцет отлично работает на клетках с поверхности, но для воздействия на глубокие слои мозга потребуются новые инструменты.
🔥4👍1