Приємно познайомитись, геном

Людина - складний для вивчення і достатньо проблематичний біологічний об‘єкт. Але, попри це, в результаті виконання успішного та амбітного проєкту «Геном людини», який тривав з 1990 по 2003 рік, вченим усе ж вдалося визначити послідовності ДНК хромосом і локалізацію всіх генів. Це стало суттєвим проривом у науці, оскільки отримана інформація дала змогу зрозуміти причини величезної кількості станів і хвороб людського організму.

Як відомо, геном - це послідовність сукупностей ДНК 22 аутосом, двох статевих хромосом (Х та У) та мітохондріальної ДНК. Вони всі складаються з елементарних сполук - нуклеотидів: аденіну, тиміну, гуаніну і цитозину. Саме їх послідовність визначає генетичний код, функції та значення генів для людини.

На той час, після завершення проєкту, були розшифровані власне еухроматинові, тобто унікальні кодуючі послідовності. Але з розвитком технологій та методів секвенування нового покоління вченим вдалося встановити склад і структуру всього геному людини, враховуючи некодуючу ДНК, яка займає його переважну частину - 98,5%. Так, серед усього нашого геному, що складається з 3,2 мільярдів пар основ, лише 1,5% є кодуючими послідовностями, а це приблизно 20 000 - 25 000 генів. Для порівняння, найкраще досліджений модельний об‘єкт плодова муха (D. melanogaster) також містить близько 20 000 генів. На той час це було справжнім шоком, адже передбачалося, що людина все ж таки досконаліший, кращий, розвиненіший біологічний вид, тому вона повинна мати значно більшу кількість генів.

Зрозумівши структуру геному, постає логічне питання - навіщо нам стільки некодуючих послідовностей, і яку вони відіграють роль? Деякі з них - це багаторазові тандемні повтори, які є структурними для хромосом: сателітна ДНК, яка знаходиться в центромері, і теломерна ДНК, що знаходиться на кінцях хромосом. Вони обумовлюють функціонування хромосом як автономних одиниць і сприяють нормальному розходженню генетичного матеріалу при поділі клітин. Крім цього існують інші повтори: міні- й мікросателіти, які є чудовими генетичними маркерами. Ідентифікацію їх послідовностей використовують для розрізнення індивідуумів, наприклад, у криміналістиці або тестах на батьківство/материнство. Це зумовлено тим, що саме кількість таких повторів є унікальною для кожної людини. Інша частина некодуючого генетичного матеріалу - регуляторні послідовності, які забезпечують процеси транскрипції, а саме синтез потрібного білкового продукту в потрібному місці та в потрібний час.

Така складна, але важлива інформація про людський геном стала великим кроком уперед у розвитку сучасної біології, медицини, лабораторної діагностики. На щастя, це все міститься у вільному доступі в багатьох банках даних, що є прекрасним інструментом для проведення різноманітних досліджень та здійснення нових відкриттів.

Юхуу!🎉

Ми запускаємось! Уже в неділю 23 жовтня UkrTeenScience запускає новий проєкт — біологічну спільноту "PROФАЗА".

Ми підготували чудовий офлайн-захід в одному із затишних коворкінгів Києва. Якщо ти школяр, студент чи аспірант, то це крута можливість провести день із задоволенням та користю. На наших гостей чекає:

🧪презентація проекту "PROФАЗА";

🧪розповідь від засновників громадської організації "UkrTeenScience" про те, як звичайна шкільна дружба перетворилась у прогресивну організацію;

👩‍🔬цікава науково-популярна лекція про нейробіологію від вченої-фізіолога Вікторії Кравченко "Мозок: інструкція з раціонального користування";

🧪розіграш приємних подарунків;


🧪запашна кава або чай та смаколики;

🧪можливість зустріти однодумців та неформально поспілкуватись у затишній атмосфері;

Лишень потрібно заповнити форму для реєстрації та підписатись на наші соціальні мережі.😉 Про деталі заходу повідомимо індивідуально.
Tg UTS: https://t.me/ukrteenscience

Inst UTS: https://www.instagram.com/ukrteenscience/

Tg PROФАЗА: https://t.me/utsprophase

До зустрічі на заході!

В разі повітряної тривоги є можливість скористатися найближчим укриттям, а у випадку небезпеки у Києві захід перенесеться в онлайн-формат. Безпека понад усе!🇺🇦

Нехай все буде біологічно!🌱

Генетично модифіковані клітини рятують життя

Під час деяких захворювань крові, імунодефіциту і злоякісних пухлинах у людей порушується захисна функція крові. Зазвичай це стосується пошкодження чи недостатнього функціонування лейкоцитів. Клітинна терапія передбачає заміщення хворих пошкоджених клітин новими здоровими. Вона може виконуватися як за допомогою стовбурових, так і власних клітин пацієнта.

Розглянемо на прикладах.

CAR T-cell therapy - метод клітинної терапії, що дозволяє змусити імунні  T-клітини (білі кров’яні тільця) боротися з раком. Імнунна система впізнає чужорідні речовини і тіла через наявність на їх поверхні білків, так званих антигенів, за допомогою рецепторів, що комплементарно їм підходять. Ракові клітини ТЕ мають потенційні антигени на своїй поверхні, але наші Т-клітинки не завжди можуть їх розпізнати. Отже, y випадку такої терапії з крові пацієнта беруть Т-лімфоцити. Ця процедура зветься Лейкафарезом. Далі їх генетично редагують у лабораторії і дають час для розмноження. Так йому додають ген (chimeric antigen receptor or CAR), що кодує білок рецептора, який буде знаходити конкретний антиген на поверхні ракової клітини. Такі клітини повертають в організм пацієнта.

Загалом процес виглядає так: збір Т-лімфоцитів пацієнта → генетичне редагування → розмноження → повернення в організм.

Певні приклади такої терапії вже затвердженні в США для лікування деяких видів лімфоми, мієлом і лейкозів. Їх зазвичай використовуть, коли інші методи лікування виявляються неефективними. Щодо стовбурових клітин - зазвичай усе зводиться до трансплантації кісткового мозку. Тобто в організм вводяться чужі гемопоетичні (гемос-кров, поез-утворення) здорові стовбурові клітини, які замінюють власні хворі, і завдяки нормальному фурнцінуванню призводять до одужання.  При лейкемії, після хіміо- чи радіотерапії, необхідна пересадка кісткового мозку для відновлення резервуару стовбурових клітин крові, знищених лікуванням. Гемопоетичні стовбурові клітини, що містяться в кістковому мозку, діляться і впроваджують більше кровоутворюючих стовбурових клітин або один з трьох видів клітин крові:

Лейкоцити – борються з інфекцією;

Еритроцити – транспортують кисень;

Тромбоцити – беруть участь у згортанні крові.

НЛП

Чи існує спосіб керувати людською психікою? Які методи допомагають кінематографу робити фільми більш впливовими? Наша відповідь - НЛП.

Перш за все, НЛП (або нейролінгвістичне програмування) – це псевдонауковий напрям у психотерапії та практичній психології, що вивчає закономірності суб’єктивного досвіду людей через розкриття механізмів і способів моделювання поведінки і передачу виявлених моделей іншим людям.

Так, а тепер простіше. Дана методика полягає в тому, що людина здатна впізнавати та розрізняти жести, пускові гачки та тригери, котрі здатні впливати на її неадаптивну поведінку. Цей напрям має на меті довести ефективність уміння керувати власним тілом і свідомістю, а також реакцію на зовнішні фактори.

Чимало людей могли помічати, як детективи або «Люди Х» здатні тонко аналізувати кожен рух свого опонента, але небагато знають, яка концепція стояла за цими навичками. Яскраві персонажі кінематографу нерідко користуються даною методикою, аби виглядати ще крутішими і якісно виконувати свою роботу. Вони беруть до уваги невербальні жести, котрі чітко дають зрозуміти психопаспорт іншої людини. Не менш вражаючим є те, що, за словами засновника, НЛП здатні накопичувати оброблені дані про успішних людей, зібравши тонкощі характеру останніх. Вже надалі ця інформація, як метапрограма, може бути передана іншим сторонникам методики.

А як щодо історії? «Батьками» НЛП вважаються американський лінгвіст Річард Бендлер, його учень, програміст Джон Гріндер, і автор-науковець Джозеф О'Конор. У 1973 вони представили цей метод, досліджуючи роботу найкращих психотерапевтів і намагаючись пояснити, чому вони досягли таких результатів. Бендлер займався аналізом словесних прийомів, які використовували лікарі при видачі певних інструкцій пацієнтам. Тоді як Гріндер зводив отримані дані в алгоритми. Але повертаючись до Бендлера: чоловік був захоплений психотерапією і почав слідом копіювати поведінку психіатрів, після чого виявив у себе можливість впливати своїми діями на підсвідомість людей. Згодом відкрив школу власної філософії, аби поширювати отримані знання. А вже надалі до нього приєднався Гріндер, і вони разом розробляли цю концепцію, видавши її у двох частинах книги. Проте на початку 80-х колеги посварилися, і їх професійні доріжки розійшлися. Кожен продовжив свій індивідуальний розвиток цієї цікавої та незвичної теми.

Еволюцію мозку людини визначив лише один мутантний ген.

POV: як з'ясувала група німецьких вчених, специфічний для людини ген виявився основним фактором розширення нової кори головного мозку. А отже, дія цього гена, що з'явився в результаті всього кількох мутацій, міг допомогти людині в ході еволюції розвинути унікальні когнітивні здібності!

Нова кора, або неокортекс - еволюційно наймолодша область кори головного мозку. Її виділяють у всіх видах ссавців, проте саме у людини неокортекс становить основну частину кори. Він не зрівняється навіть з найвищими людиноподібними мавпами. Саме ця галузь мозку відповідає за такі вищі когнітивні здібності, як усвідомлене мислення, мовлення, навчання та здатність до міркування. Вважається, що збільшення обсягу кори, що спостерігається у людини, пов'язане з більш високою проліферативною здатністю (тобто здатністю до розмноження клітин розподілом і подальшого розростання тканини) клітин-попередників нейронів кори головного мозку. І хоча гени, відповідальні за подібну підвищену проліферацію, вже, здавалось би, було знайдено в попередніх дослідженнях, їх вплив на розвиток мозку людиноподібних мавп ще ніхто не вивчав.

Це помітила група вчених з Інституту молекулярної клітинної біології та генетики імені Макса Планка (Німеччина) і вирішила з'ясувати, як активність гена, що підвищує проліферацію попередників нейронів у людини, діятиме у мозку шимпанзе - характерного представника людиноподібних мавп. Однак раніше дослідження на людиноподібних мавпах не проводилися просто так, адже вони заборонені в Європі з етичних міркувань. Автори нової роботи знайшли вихід: вони проводили експерименти з так званими мозковими органоїдами. Органоїди є модельними тривимірними клітинними структурами діаметром кілька міліметрів, які можна вирощувати з індукованих плюрипотентних стовбурових клітин (ІПСК) шимпанзе або людини. ІПСК отримують, перепрограмовуючи звичайні диференційовані клітини з уже заданою функцією так, що вони знову стають стовбуровими. Далі з них можна отримати майже будь-які інші клітини, в тому числі органоїди, що імітують мозкову тканину і навіть кору головного мозку. Причому раніше було показано, що дослідження на таких органоїдах ідентичні до експериментів на реальному мозку. Вчені вибрали відомий раніше специфічний для людини ген ARHGAP11B, активний в основному в клітинах-попередниках нейронів у неокортексі плода людини, і змусили його експресуватися в клітинах мозкових органоїдів шимпанзе. Це призвело до подвоєння кількості попередників нейронів, які відіграють ключову роль у розширенні неокортексу. З іншого боку, заблокувавши експресію цього гена у клітинах мозкових органоїдів людини, дослідники знизили кількість попередників нейронів неокортексу рівня шимпанзе. Причому блокування схожого, але не ідентичного гена ARHGAP11A, набагато поширенішого серед багатьох видів тварин, не призводить до таких кардинальних змін.

Вітаємо!👋

Перевіряйте свої електронні скриньки, запрошення на захід вчора були розіслані.

Чекаємо зустрічі!

Але у разі змін щодо формату проведення, ми повідомимо вас ввечері. Ситуація поки не зрозуміла. Реагуйте на всі повітряні тривоги і бережіть себе!☺️

Ваша PROФАЗА💚

Сподіваємося на спокійний ранок та вечір і чекаємо усіх вас завтра, 23 жовтня о 10:00!

Ми вже чекаємо на вас!

Не забувайте викладати сторіс в інстаграм з нашої події з відміткою @ukrteenscience .

А також донатьте на нашу організацію! https://send.monobank.ua/jar/5oDcataejr

Цікавої лекції.💚

Пряма трансляція заходу триває в інстаграм UkrTeenScience
https://instagram.com/ukrteenscience?igshid=NjZiMGI4OTY=

Вступ до онкогенетики

Онкологія, мабуть, найбільш відомий напрямок медичних та біологічних досліджень у світі, та при цьому рак має багато міфів щодо походження, лікування та власне дослідження. Пропоную сьогодні розібратися з цією важливою та не легкою темою.

По-перше, варто пояснити деякі найбільш популярні терміни, що зустрічає кожен з нас, але при цьому не знає, що вони означають. В загальному, онкологія вивчає різні види новоутворень, які можуть бути як злоякісними, так і доброякісними, і породжувати велику кількість хвороб. Незважаючи на спільну назву «онкологія» або ж, як кажуть в народі - рак, маються на увазі понад 200 різних захворювань. Саме тому винайдення пігулки або вакцини, яка допомагала б лікувати «рак» загалом неможливо, адже мова йдеться про різні захворювання, які мають різний розвиток та характер свого перебігу. Сучасні науковці змогли досягти високих відсотків одужання. Можемо відзначити деякі з видів онкозахворювань, які лікуються досить швидко, наприклад, рак грудей, де понад 80% хворих мають позитивні прогнози щодо лікування, які справджуються. Та про повне дослідження раку ще досить рано говорити.

Варто сказати і про слово рак, яке вжите вище, але в загальному значенні. Насправді, з медичної чи біологічної точки зору це не зовсім правильно. Раком можна назвати лише карциному, злоякісну пухлину, що має епітеліальне пошкодження, тобто тієї, що росте з клітин епітелію. Назва стала такою, тому що під час мікроскопічного дослідження раку шкіри, меланоми, пухлина схожа на рака. Вона червона - від того така назва. Саркомою, при цьому, називають пухлини, що мають мезенхімальне походження, тобто такі, що походять зі сполучної тканини. Вони більш агресивні і гірше реагують на лікування, ніж ракові пухлини, та їх значно менше.

Окремою групою варто зазначити гемобластози - те, що часто, називають раком крові, хоча це зовсім не так. Це новоутворення в крові, різні види лейкозів. Коли мова йде про пухлини, мають на увазі карциному або саркому, а ось гемобластози не є пухлинами. Кожна пухлина утворюється з наших рідних клітин, хоча деякі з них мають походження від вірусного агента, та при цьому вони ніколи не можуть передаватися від людини до людини. Єдиний випадок подібної передачи це рак матки у собак, що гарно лікується. При цьому доведено, що пухлинам деяких собак, насправді, близько 10.000 років. Відповідно той, хто передав її першим, жив дуже давно.

Важливою є така сфера досліджень, як онкогенетика. Дуже багато генів впливають на розвиток раку і його походження (нині мова про всі види онкології). Таким чином, це дає можливості для профілактики за допомогою генетичних тестів. Якби їх робили всім, люди з ризиками знали б про це заздалегідь і могли б більш ретельно дбати про своє здоров'я. Це досить дорогий і поки що не надто поширений метод, до того ж цілком уберегтися від онкозахворювань навряд чи вдасться. Вони бувають абсолютно у всіх багатоклітинних організмах, і саме онкологія стане суттєвою перешкодою щодо «безсмертя» в майбутньому. Саме тому численні дослідження даної галузі є важливою частиною наукового світу.

Досягнути безсмертя
Чи думали ви колись про безсмертя? Скоріш за все, ваша відповідь - так, і це природньо. Людство багато років шукає способи відтермінувати або і зовсім оминути смерть, але чи це взагалі можливо?

Коли вчені почали виділяти клітини з тканин, вони помітили, що здебільшого вони діляться обмежену кількість разів. Обмеження на кількість поділів називається лімітом Гейфліка. Це значить, що після 40-70 поділів запуститься програмована клітинна смерть – апоптоз.

Вперше людство зіткнулось з безсмертям, коли Джордж Гей виявив, що клітини ізольовані з ракової пухлини Генрієти Лакс, діляться нескінченно велику кількість разів. Так було відкрито клітинну лінію HeLa. І хоча природа самотужки створила таке зловісне і вбивче безсмертя, все ще існує потреба в постійному вирощуванні «здорових» клітин, таких, що походять не зі злоякісних пухлин.

Щоб перетворити звичайну клітину на «безсмертну» застосовується кілька методів: трансфекція генами вірусів (введення нуклеїнової кислоти в клітину), інфікування вірусом Епштейна-Барр і введення каталітичної субодиниці теломерази (що запобігає вкороченню хромосом). Цікавим є те, що всі згадані методи призводять до нестабільності геному, тому безсмертні, імморталізовані, клітинні лінії є анеуплоїдними, тобто мають іншу кількість хромосом, ніж інші клітини того ж організму (некратну гаплоїдному набору).

«Безсмертні» клітини стали незамінними в лабораторіях, бо їх можна вважати генетично однаковими, тому результати, отримані на них, повторювані. Вони невибагливі до середовища і швидко ростуть. Серед широко вживаних у дослідженнях імморталізованих клітин є, наприклад, лінії 3Т3 - фібробласти ембріона миші, HaCaT – кератиноцити дорослої людини, LUVA – людські мастоцити, і багато інших. У якомусь сенсі науковці таки змогли досягнути безсмертя, хоча ми й досі далеко від реального вічного життя.
#генетика #цитологія