четвъртък, 12 април 2018 г.

ЕЗИКЪТ НА ЖИВОТА


Чудото ДНК
Цялата същност на човека, на всички животни и растения, изобщо на всичко живо е закодирана в ДНК. Различната подредба на четирите нуклеотида – Г (гуанин), Т (тимин), Ц (цитозин) и А (аденин) в тази верига, определя какви сме, как живеем, как се справяме с различни видове стрес, към какви заболявания евентуално сме предразположени……

Историята започва така....
Всичко започва в началото на 40те години на миналия век, време, в което учените все още трудно възприемат молекулата на ДНК като носител на генетична информация. На пръв поглед, структурата на ДНК е много простичка: две комплементарни (взаимносвързани и съответстващи си) полинуклеотидни вериги, всяка от които е съставена от различно подредени четири нуклеотида. Тези четири нуклеотида се означават с буквите А, Г, Ц и Т, и са подредени в специфична последователност (АГЦТТТАЦГ.......), която е уникална за всеки жив организъм. 
В началото нищо не подсказва, че в тази наглед елементарна картина се крие генетичната информация на всеки жив организъм и нещо по-важно, разликите в подредбата на тези четири букви по дължината  на ДНК определя различията между всички нас.  
Благодарение на упорития труд на учените и в частност на късмета на двама от тях Франсис Крик и Джеймс Уотсън, беше разкрита тайната на ДНК. Открит беше двуспиралният модел на нейната молекула (1953), което даде бърз тласък на науката Молекулярна биология. Това откритие позволи на учените да си представят как се извършват основните молекулни процеси върху ДНК, които в крайна сметка контролират и определят функциите й. Връзката между структура и функция се оказа от голямо значение за съществуването на живите организми. С времето се натрупаха данни, които показаха, че начинът, по който молекулата на ДНК е организирана, т.е. нагъната и пакетирана в ядрото, влияе директно върху клетките, а оттам и върху целия организъм. Тази организация на ДНК определя съхранението на генетичната информация, предаването й по време на клетъчното делене, поддържа стабилността на нейната молекула, както и включването и изключването на определени гени в хода на живота на клетките.

Начало на ДНК революцията
Проектът Човешки Геном (Human Genome Project - HGP) стартира през 1990 г. в САЩ с бюджет от 3 млд. долара, предоставени на консорциум от 2000 учени от 20 лаборатории, разположени в шест държави – САЩ, Япония, Великобритания, Германия, Испания и Франция. Първоначалната продължителност на проекта беше предвидена за 15 години. Предвидено беше да бъде разчетен само хаплоидния* човешки геном, т.е. 23те на брой хромозоми на сборна група от няколко анонимни донора на генетичен материал. С други думи ДНК на няколко неидентифицирани индивида беше смесена и тогава започна разчитането ѝ, като идеята беше да се получи усреднена, сборна информация от тези донори. Проектът, обаче, беше завършен частично за 10 години през 2000 г., когато беше публикувана 90% от нуклеотидната последователност на човешкия геном и напълно през 2003 г. Тогава беше анонсирано революционното пълно разчитане. Доказано беше, че размерът на хаплоидния* човешкия геном е 3 милиарда нуклеотидни двойки. Голямата изненада дойде по-късно, когато учените показаха, че човешкият геном  съдържа само около 20 000 – 25 000 гена, което е около 2% от цялата ДНК. Останалата част доскоро беше наричана „излишна“ ДНК. През следващите десетина години това понятие претърпя големи промени и днес се смята, че точно тази част на ДНК е много важна, едва ли не, по-важна от самите гени, защото контролира работата на генома. Нещо повече, беше показано че разликите между генома на човека и този на мишките, винените мушици и шимпанзето не са много големи. Така например, между човек и шимпанзе разликата в ДНК последователностите е едва 1.8% и въпреки това двата вида се различават драстично. Днес се смята, че разликите между видовете, а и между самите индивиди идват не от генома като цяло, а от начина на работа на този геном, което пък от своя страна се контролира именно от тази смятана доскоро „излишна“ ДНК.

*Човешкият геном е диплоиден, което означава, че притежава двойка от всяка хромозома. Геномът ни се състои от 23 двойки хромозоми, общо 46 на брой хромозоми (22 двойки автозоми и една двойка полови хромозоми – Х и У). Всяка хромозома представлява една отделна молекула ДНК. Всяка клетка на един човешки организъм има еднакъв геном, т.е. 23 двойки хромозоми, които са напълно еднакви във всички видове клетки на един човек.
Хаплоидният хромозомен набор е представен само по 1 хромозома от хомоложната двойка.


http://www.chromatinepigenetics.com/p/blog-page_2.html проф. д-р Георги Милошев
Специалности:
Молекулярна биология и генетика, Епигенетика, Генотоксикология, Екогенотоксикология, Нутригеномика и Епигеномика, Генетика и Епигенетика на асистираната репродукция, Епигенетика на остаряването
Дългогодишен популяризатор на науката в България.


http://www.chromatinepigenetics.com/p/blog-page_7.html
доц. д-р Милена Георгиева
Специалности:  
Генетика, Епигенетика, Молекулярна биология, Нутригеномика, Нутриепигеномика, Епигенетика на заболяванията и остаряването
Популяризатор на науката в България.

неделя, 7 януари 2018 г.

НАУЧНИТЕ СЪБИТИЯ В СЪВРЕМЕННАТА БИОЛОГИЯ ЗА 2017





В навечерието на всяка нова година сме свикнали да си правим равносметка и да си припомняме  онези моменти, които са ни въздействали най-силно. 
И ние, учените, всяка година като на филмова лента си припомняме най-важните научни открития и запомнящи се събития в сферата на биологичната наука.

Без съмнение 2017 година беше наситена с научни събития. 
Много трудно ще бъде да представим всички. Ще се съсредоточим върху на най-грандиозните събития в биологията и медицината през тази година.
1. CRISPR – или как една технология превзема света около нас
На първо място безспорно класираме CRISPR.
И през тази година системата CRISPR/Cas9 не слезе от първите страници на научните и научно-популярните списания.
Какво е новото?
Използвайки CRISPR, учени успяха да подобрят слуха на глухи мишки чрез генно редактиране. Те делетираха гена Tmc1, притежаващ мутация, която води до глухота и значително подобриха слуха на мишки.
В този случай бе направен и друг напредък. Най-трудната част на генната терапия е доставянето на CRISPR редактираното копие на гена до генома на клетките. Досега за тази цел се използваха вируси. Новото през 2017 е, че учените успешно доставиха CRISPR до клетките в ухото, след предварително опаковане на генно редактираното копие в липидна обвивка.   
При хората също се среща глухота, която се дължи на мутация в гена Tmc1,  затова и тези успехи на генното редактиране дават надежда за скорошно създаване на терапия на този вид глухота.

2. Рак – в търсене на лекарството
Бе поставено истинско начало в опитите на учените да преборят рака. Беше разработена успешна имунотерапия на рака.
В какво обаче се състои тази научна разработка, която дава големи надежди на онколозите?!
Чрез генни манипулации имунни клетки на пациенти се настройват така, че собствената имунна система на раково болния пациент да се бори успешно с раковите клетки. През август Агенцията за контрол на храните и лекарствата (на английски: Food and Drug Administration, FDA, USFDA) разреши използването при определени случаи на генна терапия за лечение на остра левкемия.

3. Стволови клетки – надеждата на съвременната медицина или?!
В действие е първата клетъчна терапия със стволови клетки на ембриони. Cecilia Göterström от Каролинския институт в Стокхолм, Швеция заедно със своя екип за първи път проведоха уникален опит за терапия на човешки ембриони. Те се опитват да излекуват още  в утробата фетуси със заболяването остеогенезис имперфекта или известно като заболяване на трошливите кости. Бебетата, родени с това заболяване, имат много слаби лесно чупещи се кости поради наличие на мутация в гена за колаген. 
Екипът на Göterström е получил разрешение да инжектира мезенхимни стволови клетки в зародишите на 30 бременни жени, като надеждата е тези клетки да произведат достатъчно количество нормален колаген и така да заздравят костите на бъдещите бебета.
Планира се тази операция да бъде извършена в 20-та седмица от забременяването. Ако експериментът е успешен, то това ще бъде първата клетъчно-стволова терапия върху еммбриони. 
Какво ще последва е трудно да се предскаже, но потенциалът е огромен.


http://www.chromatinepigenetics.com/p/blog-page_2.html доц. д-р Георги Милошев
Специалности:
Молекулярна биология и генетика, Епигенетика, Генотоксикология, Екогенотоксикология, Нутригеномика и Епигеномика, Генетика и Епигенетика на асистираната репродукция, Епигенетика на остаряването
Дългогодишен популяризатор на науката в България.


http://www.chromatinepigenetics.com/p/blog-page_7.html
доц. д-р Милена Георгиева
Специалности:  
Генетика, Епигенетика, Молекулярна биология, Нутригеномика, Нутриепигеномика, Епигенетика на заболяванията и остаряването
Популяризатор на науката в България.

събота, 7 януари 2017 г.

НАЙ-ВАЖНИТЕ НАУЧНИ ОТКРИТИЯ ЗА 2016 В ОБЛАСТТА НА БИОМЕДИЦИНАТА


И 2016 година не мина без нови и до известна степен изненадващи открития в областта на биомедицината. Някои от тях не са точно открития на миналата година, но представляват бързо приложение на наскоро направени открития. 
Това ни навежда на мисълта, че в областта на биомедицината  
БЪДЕЩЕТО НЕ Е ДАЛЕЧ – ТО ВЕЧЕ Е ТУК И СЕ СЛУЧВА!

Ето нашата подборка за най-важните и перспективни научни достижения на 2016-та:
СЪЗДАВАНЕ НА ЖИВ ОРГАНИЗЪМ С МИНИМАЛЕН БРОЙ ГЕНИ
Екипът на д-р Крейг Вентер, който участва в секвенирането на човешкия геном, успя изкуствено да създаде жив организъм, който да съдържа най-малкия възможен брой гени – 473. Екипът изкуствено синтезира само половината от гените на Mycoplasma micoides, успя да ги трансплантира в бактериална клетка и да създаде жив организъм. Това е единственият по рода си свободноживущ организъм в природата, който съдържа толкова малко на брой гени. Елиминирани са всичките останали гени, които се считат за ненужни в тези клетки. Със сигурност това е стъпка към синтетичното, изкуствено създаване на геноми и живи организми. И въпреки че това е основна задача пред синтетичната биология в бъдеще, това научно достижение е и голяма стъпка към разгадаване на човешкия геном. След приключване на проекта „Човешки геном“, който целеше неговото пълно разчитане, учените останаха изненадани от големия процент ДНК последователности в човешкия геном, които нямат строго определени функции. Наричат ги тъмната материя на човешкия геном и са безбрежна зона за научни анализи в момента.
ТРОЙНО РОДИТЕЛСТВО или т. нар. МИТОХОНДРИАЛНА ГЕННА ТЕРАПИЯ
През септември ендокринолози от репродуктивен център в Ню Йорк завладяха общественото внимание, съобщавайки за използването на така наречената „Митохондриална терапия“ и раждането на здраво дете от майка, носител на фатален генетичен дефект. Касае се за генетично заболяване, при което митохондриите на майката са засегнати и не могат да изпълняват функциите си, а имено доставка на енергия за клетките и всички жизнени процеси. Методът се основава на преместването на ядрото от яйцеклетка на  жена, чиито митохондрии са засегнати от генетичната патология, в яйцеклетка на здрава жена, в която митохондриите са наред. Впоследствие яйцеклетката се опложда със сперматозоиди на мъжа и затова методът придоби популярна известност под името „Бебе от трима родители“. Благодарение на този метод двойки с митоходриално заболяване могат да имат нормално потомство. Чрез използването на тази технология се очаква да се родят нови три бебета през 2017-та година. Така генетично модифицираните хора вече са факт, независимо че в много страни, включително  и в САЩ тази техника не е разрешена. Етичните норми и закони на тези страни не пречат обаче тези манипулации да се случват в страни от Южна Америка и Азия, и вероятно много скоро децата на трима родители ще се разхождат около нас! Нали в това е смисълът на науката – да търси и прилага нови подходи с единствената цел да помага на човечеството.
ИМУНОТЕРАПИЯ ЗА ЛЕЧЕНИЕ НА НЯКОИ ВИДОВЕ РАК
Отдавна се работи по създаването на успешна имунотерапия за лечение на рак. Едва през 2016 година международен екип от учени успя да разработи успешна имунотерапия за лечение на остра лимфобластна левкемия. Това заболяване се характеризира с висока злокачественост, лоша прогноза за пациента и резистентност към класическите терапии, прилагани при рак. Учените успяха да изолират Т клетки (клетките, отговорни за разпознаването на патогените в нашия организъм) от болните от левкемия, да модифицират тези клетки да разпознават раковите и да ги върнат обратно в кръвния ток на болния. Резултатите бяха изключителни. В 90% от случаите беше наблюдавана регресия в развитието на болестта. Разбира се, засега това е все още експериментална терапия и се прилага само на терминално болни, на които им остават само няколко месеца живот. Въпреки това, обаче, терапията показва доста обещаващи резултати и се вярва, че ще бъде революция в лечението на някои видове рак на кръвта.
МАЩАБНО ПРАКТИЧЕСКО ПРИЛОЖЕНИЕ НА ТЕХНОЛОГИЯТА ЗА РЕДАКЦИЯ НА ГЕНОМИ - CRISPR
Макар и не напълно тествана технологията за редакция на геноми CRISPR достигна такова ниво на разработка, че вече се използва за медицински цели. През октомври методът CRISPR бе приложен в Китай в опит за лечение на последна степен на белодробен рак. Дали лечението е било успешно или не ще стане ясно най-рано след година. Каквито и да са резултатите, обаче, ясно е, че тази технология навлиза стремително в най-различни практики като създаване на ядливи гъби, които не гният, редактиране на гръбначно-мозъчни клетки за лечение на сърповидно клетъчна анемия, създаване на селскостопaнски растения, устойчиви на суша. CRISPR технологията може да помогне за заличаване на цели видове насекоми и едновременно за възстановяването на изчезнали видове растения и животни, например гълъба пътник на територията на САЩ. В момента възможните приложения на CRISPR изглеждат абсолютно безбройни.
НОВО ЕПИГЕНЕТИЧНО НИВО ЗА КОНТРОЛ НА ГЕНОМА
Буквално в последните дни на 2016-та година научихме за откриването на специфичен код в РНК, който определя колко протеин ще бъде синтезиран от дадена молекула информационна РНК. Отдавна се знае, че след синтезата си информациoнните РНКи (иРНК) дават възможност за производството на различен брой копия от даден протеин, преди да се разградят. Не се знае, обаче, кой, какво и как  определя колко протеин да се синтезира. А поддържането на точното количество от даден протеин в клетката е много важно, защото се знае, че тази регулация е нарушена при повечето патологии. Например, при раковите клетки се наблюдават ненормални количества на множество протеини. Учени от Cornell University в Итака, щата Ню Йорк са открили специфичен код (метилиране на специфични места) в иРНКи, който прави точно това – регулира стабилността на съответната РНК и така определя колко протеин ще се синтезира от всяка РНК молекула. Това откритие може да даде отговор на един от най-важните въпроси в молекулярната биология, а именно, как клетката регулира точното количество на даден протеин, от което се нуждае. Ако откритието се потвърди, ще се отворят нови пътища за терапия на множество заболявания.
СТАРЕЕНЕТО КАТО ОБРАТИМ ПРОЦЕС
Всички тайничко се надяваме да намерим начин да надхитрим биологичния си часовник и да забавим, а защо не и напълно да спрем остаряването. Стареенето е сфера на изследвания в Биомедицината, където се инвестират много средства и усилия. Неслучайно едно от важните научни открития за 2016 година е свързано точно с нея. В последния месец от изминалата година екип от учени от Института Salk в Калифорния, САЩ публикуваха революционни резултати в едно най-престижните научни списания Cell, които показват, че стареенето може да бъде върнато обратно и да се стигне до подмладяване на организма. Изследванията са направени върху мишки, които имат генетична мутация, предизвикваща преждевременно стареене на техните клетки. Тези мишки са манипулирани генетично така че, когато поемат специфичен химикал с храната си, да усилват експресията на четири фактора. За тези фактори от няколко години е известно, че могат да дедиференцират клетките и от строго специализирани да ги превръщат в стволови. Мишките са третирани с този химикал в продължение на шест седмици и след това са подложени на всевъзможни проучвания, които да докажат тяхното подмладяване. И то наистина е факт. Третираните мишки показват 30% по-голяма продължителност на живота си от контролните. Физиологичното им състояние също е подобрено, митохондриите им са с по-малък процент увреждания, клетките от различни тъкани също показват подмладяване. Резултатите показват за първи път в научната история обръщане на стареенето в неговата противоположност, а именно подмладяване на организма и то само след активиране на тези четири ключови фактора. И въпреки че прилагането на такава генна терапия върху хора с цел подмладяването им да е много далечна перспектива, не трябва да забравяме, че откритието е революционно и крие голям потенциал за бъдещето.
 

http://www.chromatinepigenetics.com/p/blog-page_2.html доц. д-р Георги Милошев
Специалности:
Молекулярна биология и генетика, Епигенетика, Генотоксикология, Екогенотоксикология, Нутригеномика и Епигеномика, Генетика и Епигенетика на асистираната репродукция, Епигенетика на остаряването
Дългогодишен популяризатор на науката в България.


http://www.chromatinepigenetics.com/p/blog-page_7.html
доц. д-р Милена Георгиева
Специалности:  
Генетика, Епигенетика, Молекулярна биология, Нутригеномика, Нутриепигеномика, Епигенетика на заболяванията и остаряването
Популяризатор на науката в България.