661

У взрослых мышей добились регенерации нейронов сетчатки

Амфибии и рыбы умеют восстанавливать сетчатку, а млекопитающие нет (поэтому глаукома — очень плохой диагноз). Включать у млекопитающих гены, запускающие процесс регенерации и превращающие мюллеровские клетки в нейроны, как это умеют рыбы, раньше уже получалось, но только у новорожденных мышей. В новом проекте биологам удалось учесть эпигенетические факторы, «открыть» нужный участок хромосомы и запустить регенерацию сетчатки у взрослых особей.


http://short.nplus1.ru/BAnmVJkFSTY

У взрослых мышей добились регенерации нейронов сетчатки Наука, Новости, Биология, Медицина, Сетчатка

Дубликаты не найдены

+33
Скоро регенерировать себя будем. Интересно, рпц от этого будет бомбить, но они будут этим благом пользоваться или нет?
раскрыть ветку 8
+46

Чего же сразу бомбить? Это ж бог дал ученым такие знания. Это оправдание применялось ко всем полезным человеческим изобретениям.

раскрыть ветку 4
+41
-Ядерная физика от диавола! Ейной бомбы делают!
-а еще от рака лечат
-сие божие дело, благословен атомный полураспад
раскрыть ветку 3
+7
Комментарий удален. Причина: данный аккаунт был удалён
раскрыть ветку 1
+9

Мне кажется, это оскорбляет чувства клонов-киборгов из абортивного материала, желающих прервать своё существование.

+4

а щас они ничем не пользуются из благ, сделанных с помощью науки, да?)

+10
Сколько тут сижу, каждые 3 дня ученые изобретают лекарства от рака, спида и всех болезней. Мыши так вообще скоро по 80 лет жить будут.
+10

Такими темпами скоро добьются того, что мыши станут доминирующей расой на земле.

раскрыть ветку 3
+9

а чего только на земле-то?

Иллюстрация к комментарию
+4

Да как бы давно уже...

Иллюстрация к комментарию
Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 1
+1

Не паникуй и всегда имей при себе полотенце.

+14

Они запарили мышей лечить. То жизнь им продлят то рак вылечат, то зрение вернут!


Нет бы отвлечься на людей!

раскрыть ветку 2
+14
Мыши - более благодарные пациенты.
+8

Мышь не подаст на вас в суд...

+2

У меня временами появляется мысль: а что, если генная инженерия уже позволяет добиться существенного продления жизни, восстанавливая любые органы? Но эти открытия доступны лишь единицам, а в руки масс их просто не отдают, чтобы избежать перенаселения. Так как гмо-растения выращиваются вот уже 20 лет, значит учёные добились многого, и маловероятно, что сильные мира сего не вкладывали огромные деньги в разработку методов существенного продления жизни. Я бы так сделал, по крайней мере, имея пару миллиардов и возраст 50+.
Немного параноидально, да, но всё же интересно. Ведь секрет является секретом до тех пор, пока о нём никто не знает.

раскрыть ветку 2
+5
Рокфеллер вон 6 или 7 раз сердце себе пересаживал, но всё равно помер. А уж он-то не бич какой-нибудь.
0

"Если он так много налогов заплатил, сколько же он еще сокрыл?!"

+2
Было бы здорово, если бы ещё можно так лечить отслоение сетчатки глаза.
+1

Ассоциации?

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 1
0
Думал, что я оригинальный. Но нет, все в порядке. Картинка на месте
+1
короче, в связи со всеми этими новостями я понял, что ветеренары у нас научились лечить от всего, включая выращивать оторваные конечности. Когда людей начнут лечить?
раскрыть ветку 1
0

Когда все досканально проверят. Нет ли никаких особо тяжелых последствих, какие вытекают результаты из активации хромосомы и т.д.


Вот когда все будет проверено, тогда и начнут лечить людей

0

Мыши - самые везучие. То им лекарство от рака придумают, то старение замедлят, то сетчатку восстановят. А нам то, людям, когда?

0
Как человек непонаслышке знакомый с глаукомой... Жду и надеюсь. Единственная надежда
0

А потом лечить злокачественную опухоль сетчатки...

-1

посоветуйте хорошую книгу по эпигенетике

раскрыть ветку 3
+8

Советую хорошую книгу по эпигенетике.

раскрыть ветку 2
-2

рукалицо

раскрыть ветку 1
Похожие посты
388

Самые цитируемые научные статьи

Работа учёного — производить знание, которого в мире раньше не было. Это знание упаковывают в удобную и компактную форму — научную статью. Другие учёные затем могут сослаться на неё в своих работах — это называется цитированием. Количество цитирований показывает, скольким людям пригодилось добытое вами знание. Это одна из основных метрик полезности научной статьи

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Гора только из титульных листов всех научных статей была бы выше Килиманджаро


Конечно, количество цитирований не определяет качество работы. Она может быть сделана по очень узкой теме, которую сложно использовать большому количеству учёных. Среднее количество цитирований отличается и по научным областям — в медицине оно больше, а в математике — меньше. А есть и вообще откровенное читерство — изобрести метод, который позволит другим людям делать новые открытия. Такие статьи гарантированно будут хорошо цитироваться. Идеальный рецепт! Дело за малым — изобрести революционный метод…


Вот график топ-100 статей по цитируемости. Высота столбиков обозначает количество цитат, а цвет – научную область

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Разберём рекордсменов — самые цитируемые статьи за всю историю. Как вы могли догадаться, они все связаны с биологией. И во всех изобретается новый метод


1. Измерение количества белка

У этой статьи с лаконичным названием «Protein measurement with the Folin phenol reagent» больше 300 тысяч цитирований! Её первый автор — американский биохимик Оливер Лоури. Статья была принята к публикации в 1951 году и с тех пор стала настоящим блокбастером. Метод, изложенный в ней известен каждому биохимику на планете


А ещё, в ней очаровательные иллюстрации, сделанные от руки. Вот так выглядели графики, когда не существовало даже экселя:

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

В чём открытие?

Лоури разработал метод для определения количества белка в растворе. Вкратце это выглядит так — вы добавляете к раствору некоторое химическое вещество и он меняет цвет. Чем больше в исследуемой жидкости белка, тем насыщеннее будет цвет раствора

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Измерив насыщенность цвета с помощью специального прибора, вы сможете найти точку на графике, которая покажет, сколько белка было в растворе


Почему это важно?

Белки — это основа известной нам жизни. И людям очень интересно измерять, сколько их в разных жидкостях! На этом основаны медицинские тесты и множество других научных работ



2. Разделение белков по массе

Статья с чуть более громоздким названием «Cleavage of Structural Proteins during the Assembly of the Head of Bacteriophage T4» на момент написания этого поста процитирована 268668 раз! С момента выхода в печать в 1970 году это в среднем по 14 цитирований в день. Согласитесь, было бы приятно, если бы десяток человек каждый день вспоминал о вашей работе?


В чём открытие?

Швейцарский учёный Леммли усовершенствовал метод для разделения белков по заряду и молекулярной массе. Это позволило другим учёным отделять разные белковые молекулы друг от друга. Выглядит это примерно так. В отдельных тёмных полосках — разные молекулы

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Почему это важно?

Как вы уже поняли, белки очень важны для биологии и медицины, и потому интересны учёным. Но белков очень много. Например, у человека их почти 30 тысяч. Даже у такого маленького организма, как фаг (вирус) кишечной палочки их 160. Исследовать сразу все почти невозможно. Было бы гораздо удобнее отделить белки друг от друга и изучать по отдельности. Это и позволяет сделать метод Леммли



3. Измерение количества… белка?

Почётная бронза пока что принадлежит работе с уж совсем длинным названием «A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding». В 2020 году у неё было 221523 цитирования. Забавно, но её тема точно такая же, как у золотого рекордсмена

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

В чём открытие?

Метод Лоури, как и все первопроходцы, имел свои недостатки и был слегка капризен к условиям. Американский учёный Брэдфорд разработал ещё более простой и быстрый метод для измерения количества белка, за что и получил заслуженное признание


Почему это важно?

Это вы уже и сами знаете ;)



4. Чтение ДНК

Чтобы не оставлять впечатление, как будто учёные занимаются только белками, добавим ещё одну статью. У неё чуть более скромное количество цитирований — «всего» 75 тысяч. Зато эта работа была отмечена Нобелевской премией по химии

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Фредерик Сэнгер, автор работы


В чём открытие

ДНК — это инструкция по сборке живых организмов, которая записана в каждой живой клетке. Английский биохимик Фредерик Сэнгер разработал метод, который позволяет её читать


Почему это важно

ДНК хранит в себе невероятно много информации о каждом организме. История жизни на планете, механизм заболеваний, ключ к появлению новых лекарств — всё это можно найти в ДНК. Сэнгер открыл настоящую сокровищницу для учёных со всего мира! С тех пор появились и другие методы, решающие ту же задачу, но именно метод Сэнгера остаётся самым точным. Впервые геном человека был прочитан во многом благодаря ему

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Кстати, позже, этот учёный получит и вторую Нобелевскую премию. Она будет присуждена за метод, который позволит читать, последовательность, как вы думаете, чего?.. Конечно, белков


Есть ещё много интересных статей, но пока остановимся на этом :)


Моя группа ВК и телеграм

Показать полностью 7
729

Пришел конец пластиковому мусору!

Ну что ж, еще одно ура, товарищи, наука научилась разлагать пластик! Не бактериально, а ферментативно. Что убережет нас от полного отсутствия пластика (он ведь плотно вошел в нашу жизнь). Такими темпами не будет у чистомэна работы!:) Маленькая, но такая приятная новость.

Пришел конец пластиковому мусору! Химия, Наука, Новости, Экология, Биология

https://elementy.ru/novosti_nauki/433679/Gennomodifitsirovannyy_prirodnyy_ferment_effektivno_razbiraet_plastik_na_kirpichiki/t21099/Khimiya


С наилучшими пожеланиями искренне Ваш - #БородатыйХимик ! Счастья, здоровья, любви, процветания!

123

Наши внутренние войска: высокоточные снайперы B-лимфоциты

Прошлый пост про антитела здесь. А сегодня я расскажу о клетках, которые производят иммуноглобулины. Данный пост является продолжением серии постов об иммунитете “Наши внутренние войска”.

Что происходит с бактериями, покрытыми антителами? Антитела могут склеивать микробные клетки в комплексы, замедляя их размножение. Кроме того, всё, что помечено иммуноглобулинами, активирует другие лейкоциты. Например, макрофаг с удовольствием поглощает бактериальные клетки, покрытые антителами. Вещества, которые облегчают фагоцитам поимку микробов, называют опсонинами.

Знакомьтесь, Джо Блэк B-лимфоцит


Если Т-лимфоциты призваны помогать и убивать, то задача B-лимфоцитов - выпускать высокоточные снаряды антител. У человека эти клетки образуются в костном мозге, аналогом которого у птиц является Фабрициева сумка (Bursa fabricii). Так как B-лимфоциты впервые обнаружили именно в этом месте, то их и стали обозначать первой буквой слова Bursa. Отличительным маркером клеток этой линии является CD19, который используется в лаборатории для определения B-лимфоцитов (о том, что такое CD, я писал в посте про лимфоциты).


Наши внутренние войска: высокоточные снайперы B-лимфоциты Иммунитет, Иммунология, Медицина, Биология, Видео, Гифка, Длиннопост

Сумка Фабриция располагается у птиц в весьма пикантном месте.

B-лимфоциты составляют около 15 % от всех лимфоцитов и отвечают за адаптивный гуморальный иммунитет. Гуморальный иммунитет, в отличие от клеточного, опосредован через действие определенных молекул во внеклеточном пространстве (в крови, слюне, слизи и т.д.) В случае адаптивного иммунитета гуморальный означает “антительный”. Адаптивность указывает на то, что иммунитет приспосабливается (адаптируется, приобретается) к конкретному возбудителю.


Кроме того, что B-клетки вырабатывают антитела, они ещё и являются классическими антигенпрезентирующими клетками. То есть способны выхватывать из окружающей среды антигены (фрагменты бактерий, вирусы) и выставлять их наружу с помощью главного комплекса гистосовместимости.

Бусидо B-лимфоцитов


Путь развития B-лимфоцита похож на таковой у Т-лимфоцитов. Они тоже образуются из прародительницы всех кровяных клеток - стволовой клетки крови. Она дает начало лимфоидному ростку клеток, которые путем многочисленных трансформаций развиваются до стадии зрелого B-лимфоцита. На каждом из этапов, начиная от рождения и заканчивая стадией пре-B-лимфоцита, клетка делится на две. Каждая из вновь образованных клеток делится снова и снова, в результате получается огромное количество лимфоцитов. Из костного мозга в кровь выходит зрелый наивный B-лимфоцит. Наивным его называют потому, что он ещё не познал вкус войны и не контактировал ни с одним чужеродным антигеном.

Наши внутренние войска: высокоточные снайперы B-лимфоциты Иммунитет, Иммунология, Медицина, Биология, Видео, Гифка, Длиннопост

Это тот самый снайпер, который выстреливает антитела

Зрелый B-лимфоцит имеет на своей поверхности B-клеточный рецептор или BCR (B-cell receptor). Это его главное оружие. Я упоминал, что антитела могут быть в трех формах, одна из которых - трансмембранная. Трансмембранная форма иммуноглобулина и есть B-клеточный рецептор, состоящий из IgM и некоторых дополнительных белков. Однако IgM в составе рецептора представлен не пентамером (большая молекула из пяти одинаковых молекул), а мономером. По сути, B-клеточный рецептор является иммуноглобулином M, прилепленным на поверхность B-лимфоцита.

Наши внутренние войска: высокоточные снайперы B-лимфоциты Иммунитет, Иммунология, Медицина, Биология, Видео, Гифка, Длиннопост

B-клеточный рецептор на поверхности лимфоцита представлен одной молекулой IgM (мономер), тогда как в растворимой форме (в крови) IgM представлен пятью связанными молекулами (пентамер). Пропорции на картинке не соблюдены.

B-клеточный рецептор лимфоцита необходим для распознавания антигена. Так как B-лимфоцитов огромное множество, нет смысла “заставлять” их синтезировать антитела просто так, без наличия реальной угрозы. Первым этапом на пути к обнаружению врага является контакт BCR с антигеном. Только когда лимфоцит активируется через B-клеточный рецептор, он начинает производить антитела.


Вариабельная часть B-клеточного рецептора является визитной карточкой лимфоцита, делая его уникальным среди своих собратьев. Именно BCR в дальнейшем определяет, какие антитела будет вырабатывать данный лимфоцит.

Многообразие B-лимфоцитов и антител


Каждый B-лимфоцит продуцирует свой уникальный набор антител. Напомню, что антитело состоит, условно, из двух частей: постоянной и вариабельной. Вариабельная часть - это тот кусок молекулы, который определяет уникальность антитела. Конечно, не каждое антитело уникально, а уникален антительный набор, который синтезируются одним лимфоцитом. Такой набор называют идиотипом.

Наши внутренние войска: высокоточные снайперы B-лимфоциты Иммунитет, Иммунология, Медицина, Биология, Видео, Гифка, Длиннопост

Вспомним, что антитело - это белок, а за строение белка отвечают гены (о генах я немного написал в одном из постов). Особые генетические механизмы позволяют создать несколько миллионов вариантов антител (а каждый вариант содержит миллионы молекул иммуноглобулинов). Вообще, потенциально костный мозг способен насоздавать 10 квадриллионов уникальных лимфоцитов (единица с 16 нулями). Однако в реальности это число ограничено количеством лимфоцитов (человеческое тело не сможет вместить в себя бесконечно много клеток). Конечно, никакой геном не может содержать столько генов, чтобы закодировать миллионы разных белков. За продукцию иммуноглобулинов отвечает всего около 120 генов. Уникальный генетический механизм лимфоцитов позволяет смешивать эти гены в случайном порядке. Каждый раз, когда лимфоцит делится, потомок получает чуть-чуть отличающийся участок ДНК, что дает возможность синтезировать разные варианты антител. Подробно об этом я также писал в разделе о Т-клеточном рецепторе, поэтому моим постоянным читателям этот механизм покажется знакомым.

Наши внутренние войска: высокоточные снайперы B-лимфоциты Иммунитет, Иммунология, Медицина, Биология, Видео, Гифка, Длиннопост

Иллюстрация процесса “перетасовки” генов, отвечающих за синтез антител в лимфоцитах. За открытие этого механизма японский биолог Судзуми Тонегава получил нобелевскую премию в 1987 г.

Такой генетический феномен называется рекомбинацией (образование разных вариантов генов путем комбинирования генетического материала). За этот процесс отвечают специальные ферменты рекомбиназы, которые, возможно, мы давным-давно позаимствовали у вирусов.

В костном мозге лимфоциты усиленно делятся, и каждый новый лимфоцит получает свой уникальный набор антител (уникальная вариабельная часть антитела).

Суровый отбор


В результате случайных генетических манипуляций получается огромное разнообразие B-лимфоцитов, антитела и рецепторы которых потенциально способны связать почти любой антиген. Но у такого многообразия есть своя цена.


Во-первых, случайная генетическая сборка может синтезировать нерабочий (дефектный) B-клеточный рецептор (соответственно, и антитело). Дабы не пропускать такие поломанные лимфоциты, специальные механизмы посылают сигнал в новоиспеченный B-рецептор. Если он полноценный, стимул пройдет внутрь клетки, и лимфоцит продолжит своё развитие. Если же сигнал не прошел, B-лимфоцит попытается пересобрать рецептор, и если снова не получилось, такой лимфоцит погибнет.


Наши внутренние войска: высокоточные снайперы B-лимфоциты Иммунитет, Иммунология, Медицина, Биология, Видео, Гифка, Длиннопост

Во-вторых, после генетической рекомбинации может получиться такой лимфоцит, который вырабатывает антитела против своих же тканей. Солдаты, стреляющие по своим мирным гражданам - горе стране! Для решения этой проблемы эволюция избрала следующий путь. В процессе созревания B-лимфоцита специальные клетки из окружения костного мозга показывают лимфоциту свои белки. Эти клетки, словно провокаторы, проверяют, насколько адекватный обучающийся солдат. Если B-клеточный рецептор связался с каким-либо белком на поверхности своих клеток, такой лимфоцит пробует пересобрать рецептор опять, чтобы он не реагировал на свои же ткани. В случае повторного связывания со своими белками лимфоцит подвергается апоптозу (запрограммированная клеточная смерть). Что ж, ему был дан шанс, и он им не воспользовался - в утиль!

Наши внутренние войска: высокоточные снайперы B-лимфоциты Иммунитет, Иммунология, Медицина, Биология, Видео, Гифка, Длиннопост

После селекции отбраковывается около 75% B-лимфоцитов. Как видите, не очень высокий КПД, выживает только четверть лимфоцитов (а позже некоторая часть из них тоже погибнет). А если вам вдруг стало обидно за B-лимфоциты, вспомните, что после тимуса выживает лишь 2 - 5% Т-лимфоцитов.


Когда все круги ада пройдены, и B-лимфоцит готов к выходу в большое плавание по сосудам нашего тела, на его мембране, кроме IgM, появляется ещё одно антитело - IgD. С этого момента B-клетка считается зрелой и покидает костный мозг. С током крови она путешествует к местам своей дальнейшего развития - селезенке, лимфатическим узлам и другим вторичным лимфоидным органам. В лимфоидной ткани, разбросанной по всему организму, зрелая, но наивная B-клетка впервые встретится с настоящим врагом. Здесь B-лимфоцит начнет поиск чужеродных антигенов и будет взаимодействовать с Т-лимфоцитами, но это уже история для следующего поста.

В следующий раз я расскажу, как из наивного B-лимфоцита получается клетка, производящая антитела, и как в этом помогают Т-лимфоциты. Всем долгих дней и приятных ночей, пусть ваши B-лимфоциты производят самые меткие пули!

Показать полностью 7 1
186

Иммунитет к коронавирусу держится всего несколько месяцев

Иммунитет к коронавирусу держится всего несколько месяцев Медицина, Коронавирус, Иммунитет, Наука

© Михаил Терещенко/ТАСС

Эпидемиологические исследования показывают, что переболевшие коронавирусом в легкой форме получают иммунитет только на несколько месяцев. Об этом заявил в среду заведующий лабораторией государственного научного центра вирусологии и биотехнологии "Вектор" Ильназ Иматдинов в интервью телеканалу "Россия-24".


Все о коронавирусе: подборка актуальных материалов

Он не согласился с мнением, что к появлению вакцины от коронавируса у населения уже успеет выработаться коллективный иммунитет.


"К сожалению, на текущий момент исследования показывают обратную ситуацию: когда люди переболели в легкой форме, титр антител у них сохраняется несколько месяцев, после чего исчезает. Соответственно, не совсем понятно, как скажется вторая волна на данных людях, то есть заболеют они повторно или нет - этот вопрос еще открыт", - сказал он.

Ранее Иматдинов сообщил, что промышленное производство разрабатываемой в "Векторе" пептидной вакцины может начаться в конце 2020-начале 2021 года.


Источник ТАСС

51

Наши внутренние войска: антитела - что было дальше?

В предыдущем посте я сделал обзор антител или, по-научному, иммуноглобулинов. Пришло время разобраться, какие бывают антитела, как они обезвреживают врага и зачем нужны разные типы иммуноглобулинов. И снова вашим нейронам придется напрячь свои связи, так как пост не самый легкий. Надеюсь, своим объяснениями я никого не сподвигну уйти в профессию "с пониженной социальной ответственностью" (это к комменту) :)


Какие такие антитела?


Несмотря на прошлый пост, давайте немного всколыхнем память и уточним, что такое антитела. Это особые белки, вырабатываемые иммунными клетками B-лимфоцитами. За глобулярную (шаровидную) структуру эти белки называют глобулинами. А за то, что они вырабатываются иммунными клетками, их прозвали иммуноглобулинами.

Наши внутренние войска: антитела - что было дальше? Иммунитет, Иммунология, Медицина, Антитела, Биология, Гифка, Видео, Длиннопост

На картинке - модель спайк-белка SARS-CoV-2 (источник). Спайк-белки (S-protein) - это как раз те белки-шипы, которые создают ореол короны вокруг коронавируса. S-протеины обеспечивают проникновение вируса в клетку. Зеленым подсвечены эпитопы (антигенные детерминанты) - участки антигена, с которыми может связаться антитело. Если антитело свяжет белок, то вирус не сумеет проникнуть в клетку.

Каждый B-лимфоцит вырабатывает свой уникальный набор антител.

А все вместе лимфоциты могут синтезировать от нескольких миллионов до нескольких миллиардов различных вариантов иммуноглобулинов. Правда, установить, с каким количеством антигенов способно связаться одно антитело, практически невозможно. Антитело может связаться с узким кругом антигенов, что зависит от химических свойств и совпадения поверхностей антигенсвязывающего центра антитела и активной части антигена (эпитопа).


Наши внутренние войска: антитела - что было дальше? Иммунитет, Иммунология, Медицина, Антитела, Биология, Гифка, Видео, Длиннопост

Компьютерная модель взаимодействия антигена вируса гриппа с антителом (антиген слева, антитело справа). Как видите, их поверхности комплементарны, то есть соответствуют друг другу.

Иммуноглобулин не простой белок, он состоит из двух пар других белков (полипептидов), которые называют цепями. Большие тяжелые цепочки полипептидов называют H-цепи (Hard), легкие - L-цепи (Light).

Наши внутренние войска: антитела - что было дальше? Иммунитет, Иммунология, Медицина, Антитела, Биология, Гифка, Видео, Длиннопост

Отдельные фрагменты антитела связаны между собой дисульфидными связями (связь между двумя атомами серы). Буквой С обозначили не изменяющиеся участки антитела (constant), буквой V - уникальные изменяющиеся участки (variable).

Вариабельная часть антитела (“усы”) содержит антигенсвязывающий центр - тот участок иммуноглобулина, который схватит антиген за его выступающую часть (за эпитоп).


Противоположный конец антитела (Fc-фрагмент, Fragment crystallizable) нужен для кооперации с другими участниками иммунного ответа: с макрофагами, нейтрофилами,

эозинофилами и базофилами.

Наши внутренние войска: антитела - что было дальше? Иммунитет, Иммунология, Медицина, Антитела, Биология, Гифка, Видео, Длиннопост

Ещё раз о силе и слабости антител


Также важно понимать, что несколько разных антител (от разных лимфоцитов) могут с разной силой связываться с антигеном. Вообще, антиген и антитело склеиваются не навсегда, и этот союз может распадаться, что зависит от различных химических характеристик. Чем быстрее комплекс антиген-антитело распадется, тем хуже, ведь тогда носитель антигена сможет продолжить своё подлое дело. Для определения силы связи иммуноглобулина с эпитопом придумали термин аффинность. Этот показатель выражается в молях, и чем он меньше, тем лучше. То есть аффинность 10М лучше (сильнее) 100М. А на самом деле, эти значения гораздо меньше - от 10 в минус 7 степени до 10 в минус 11.

Наши внутренние войска: антитела - что было дальше? Иммунитет, Иммунология, Медицина, Антитела, Биология, Гифка, Видео, Длиннопост

Ещё выделяют понятие специфичности антитела. Чем более узкий круг антигенов может связать антитело, тем оно специфичнее. Идеальная специфичность - это когда антитело может связать только одну конкретную молекулу. Но в жизни идеал не достижим, и обычно антитело может связать несколько очень похожих антигенов. Низкая специфичность означает, что иммуноглобулин способен связаться со многими антигенами (условно многими), но эти связи достаточно слабые. То есть низкая специфичность означает слабую аффинность, и наоборот - высоко специфичные антитела имеют сильную аффинность. Иммуноглобулины с низкой специфичностью подобны дружинникам - они могут быстро схватить почти любого нарушителя, но не сумеют его долго удержать. А вот высокоспецифичные антитела похожи на отряд специального назначения - их меньше, их нужно дольше обучать, зато действуют они быстро и эффективно.

Как антитела убивают врагов


Антитела защищают наш организм с помощью нескольких механизмов. Чтобы остальные участники иммунитета узнали, когда антитело связалось с антигеном, существует специальный механизм. Иммуноглобулин, который прилип к антигену, изменяет свой Fc-фрагмент таким образом, что к нему могут присоединиться лейкоциты и некоторые иммунные белки. Без активации антигеном антитело никому не даст потрогать свой Fc-фрагмент.

Наши внутренние войска: антитела - что было дальше? Иммунитет, Иммунология, Медицина, Антитела, Биология, Гифка, Видео, Длиннопост

Непосредственно связывая вредную молекулу, антитела могут нейтрализовать действие яда и токсинов. Связанный яд не сможет проникнуть в наши клетки или воздействовать на рецепторы. Конечно, если доза токсина большая, и поступил он быстро, то антитела не спасут (не успеют). Антитела против ядов и токсинов можно вводить в виде лекарств. К примеру, противостолбнячная и противодифтерийная сыворотки содержат готовые антитела против токсинов столбняка и дифтерии. Кстати, за разработку этих сывороток немецкий иммунолог Эмиль фон Беринг получил Нобелевскую премию. Какие ещё примеры есть? Сыворотки против яда гадюки или каракурта содержат, как вы догадываетесь, антитела против этих ядов. Антирабический иммуноглобулин вводят против бешенства (в случае укуса больным животным). Получают такие антитела путем иммунизации животных (животным вводят токсин, и у них вырабатывается иммунитет с антителами).

Анимация иллюстрирует, как антитело связывает токсин, и связанный токсин не может проникнуть в клетку.

Антитела, прилипшие к вирусу, блокируют его патогенную (болезнетворную) активность, не позволяя проникнуть внутрь клетки (вирусы могут жить только внутри клеток). Кроме того, антитела могут связывать несколько вирусных частиц в единый конгломерат и делать врага более уязвимым. Противовирусные антитела также можно вводить больным в виде сыворотки. Например, против вируса Эбола была изобретена сыворотка ZMapp на основе антител (с использованием генной инженерии). Для лечения новой коронавирусной инфекции применяют сыворотку из крови больных, переболевших COVID-19. Обратите внимание, что это не вакцинация, а пассивная иммунизация (иммунитет не вырабатывается, а получается извне).


Тандем антиген-антитело называют иммунным комплексом (ИК). К Fc концу антитела может присоединиться фагоцит и проглотить этот комплекс. Фагоциты ужасно возбуждаются, когда встречают связанные антитела. Внутри фагоцита ИК переварится внутриклеточными ферментами. Также к свободному концу активного антитела может прицепиться один из белков комплемента (группа белков врожденного иммунитета). А комплемент, в свою очередь, может прилипнуть к эритроциту. Эритроцит транспортирует иммунные комплексы в селезенку и печень, где макрофаги расщепляют антиген-антитело. Да, эритроциты тоже участвуют в иммунитете.

Наши внутренние войска: антитела - что было дальше? Иммунитет, Иммунология, Медицина, Антитела, Биология, Гифка, Видео, Длиннопост

Циркулирующие иммунные комплексы могут оказывать повреждающее действие на организм (например, если их слишком много или присутствуют иммунные дефекты). Оседая в разных тканях (особенно в сосудах), ИК вызывают локальное повреждение органа (например, гломерулонефрит, некоторые артриты).


Антитела, облепившие бактериальную клетку, активируют макрофаги и нейтрофилы. Эти клетки как бы цепляются за Fc фрагмент антитела и начинают фагоцитировать микробную клетку. Кроме того, антитела, облепившие опухолевые клетки, активируют цитотоксическую (клеткоубийственную) активность особых лимфоцитов - натуральных киллеров. Как вы уже знаете, антитело умеет связываться и с комплементом. Но в случае бактерий активированный комплемент способен формировать поры в микробной клетке, в результате чего та погибает. Ещё антитела могут склеивать бактериальные клетки между собой, нарушая процесс их жизнедеятельности.

Типы антител


В зависимости от структуры Н-цепей выделяют 5 классов (изотипов) молекул иммуноглобулинов - IgM, IgG, IgA, IgD и IgE. Кроме разницы в строении тяжелых цепей, растворимые формы иммуноглобулинов M и A представлены пентамером и димером. “Мер” здесь означает повторяющуюся часть, а приставки “ди” - два и “пента” - пять. То есть IgM состоит из пяти повторяющихся молекул, а IgA - из двух. Остальные антитела называются мономерами (“моно” - один).

Наши внутренние войска: антитела - что было дальше? Иммунитет, Иммунология, Медицина, Антитела, Биология, Гифка, Видео, Длиннопост

В процессе иммунного ответа B-лимфоциты способны переключать синтез иммуноглобулинов с одного класса на другой, например, с IgM на IgG. При этом вариабельная часть остается той же.


Но зачем нам нужны эти пресловутые классы? Ведь антитела и так до безумия уникальные, к чему природа придумала ещё и изотипы. Разберем отдельно, что делает каждый класс иммуноглобулинов.


IgM - первое антитело, которое начинает вырабатывать B-лимфоцит в ответ на инфекцию. Более того, с этого иммуноглобулина начинается жизнь зрелого лимфоцита - это его аттестат зрелости. IgM вырабатывается при первичной встрече с инфекционным агентом. Это происходит, примерно, на 3 - 4 день от начала инфекции. Антитело имеет слабую аффинность и низкую специфичность, зато у IgM аж десять антигенсвязывающих центров, что, в конечном итоге, дает ему неплохие шансы на сдерживание врага. Иногда десять слабых рук прочнее держат, чем две сильные. Наибольшее количество IgM вырабатывается к 4 - 6 дню, а снижается концентрация к 10-му дню. Антитела этого класса призваны максимально быстро реагировать на новую инфекцию, пусть и с низкой аффинностью. Повышение IgM к конкретному возбудителю свидетельствует об остром инфекционном процессе (заболел впервые, разгар болезни). Кроме того, в крови всегда присутствует небольшое количество IgM, которое вырабатывается в ответ на обычные антигены, поступающие с поверхности кожи и слизистых оболочек. Именно антитела класса M отвечают за развитие гемотрансфузионного шока при переливании не подходящей группы крови. Молекулы IgM большого размера, они не проникают через плаценту и не попадают в кровь плода (поэтому не страшно, если у плода и мамы разные группы крови). IgM обладает самой высокой способностью активировать комплемент. Достаточно одной молекулы IgM на поверхности бактерии, чтобы запустить активацию комплемента.

Наши внутренние войска: антитела - что было дальше? Иммунитет, Иммунология, Медицина, Антитела, Биология, Гифка, Видео, Длиннопост

IgG - вырабатываются вслед за иммуноглобулинами класса М. Это более специфичные антитела, аффинность их гораздо выше. Чтобы синтезировать антитела, максимально подходящие к конкретному антигену, каждый B-лимфоцит начинает производить антитела, чуть-чуть отличающиеся друг от друга. Лимфоцит как бы ищет подходящую конфигурацию, и, в конце концов, получает антитело с максимальной аффинностью к данному антигену. Это процесс называется созреванием аффинности. Подробнее о нем я расскажу в следующем посте. Для выработки таких высокоспецифичных антител нужно время, поэтому IgG начинает вырабатываться позже (пик достигается на 10 - 14 день). Среднее время жизни этого антитела до 2х месяцев (но может быть и больше). Небольшое количество антител может сохраняться в течение всей жизни. При повторной встрече с антигеном (повторная инфекция) клетки памяти B-лимфоциты начинают сразу вырабатывать IgG в больших количествах, что позволяет не допустить развитие болезни. Повышение IgG свидетельствует о недавней первичной инфекции или о повторном инфицировании после ранее перенесенной болезни (в том числе после вакцины). Например, повышение IgG против глистов говорит о повторной инвазии возбудителя (то есть человек опять заразился). Эти иммуноглобулины единственные проникают через плаценту в кровь и обеспечивают иммунитет плода и новорожденного малыша до 2 - 3 месяцев. Но и эти же антитела отвечают за развитие резус-конфликта (IgG резус-отрицательной матери атакует эритроциты резус-положительного плода).


IgA называют секреторным антителом. Секретом обозначают жидкость, выделяемую определенными клетками (например, слюна - секрет, вырабатываемый слюнными железами). Антитела класса A плавают в крови, а также присутствуют в слюне, слезах, молоке и на слизистых оболочках. Эти антитела усиливают защитные свойства пищеварительного тракта, дыхательных, половых и мочевыделительных путей. Они тоже вырабатываются после IgM и достигают пика на 5 - 6 день; живут около 12 дней. IgA не умеет связываться с комплементом и бактериальными клетками, но предохраняет слизистые оболочки от бактериальных токсинов, а также от вирусов. У детей первых месяцев жизни IgA отсутствует или мало вырабатывается, основную часть малыши получают с молоком матери. Кстати, молоко матери содержит все виды антител, а также цитокины, которые помогают ребенку формировать иммунную систему.


IgE присутствует в крови в очень малых количествах. Его основная дислокация - в слизистых желудочно-кишечного тракта и в бронхах и легких. Эти антитела участвуют в противогельминтном иммунитете. Облепливая яйца паразитов и тела взрослых особей, IgE активирует эозинофилы, которые выделяют различные токсические вещества. IgE принимает непосредственное участие в аллергиях немедленного типа (крапивница, анафилактический шок, аллергический насморк и другие). IgE активирует базофилы и тучные клетки, задача которых обеспечить приток крови и миграцию других лейкоцитов к месту воспалительных событий. Срок жизни - около четырех суток, на базофилах и тучных клеток могут находиться до двух недель.


IgD долгое время оставался темной лошадкой, да и сейчас его функция до конца не ясна. В настоящее время известно, что он участвует в распознавании антигена и помогает активировать B-лимфоцит.


На этом, пожалуй, стОит закончить. В следующем посте я планирую рассказать о развитии B-лимфоцитов и о том, как получается такое громадное многообразие антител. Всем доброго здоровья и хороших высокоспецифичных антител!

Показать полностью 8 1
297

В России получили антитела, нейтрализующие коронавирус

В России получили антитела, нейтрализующие коронавирус Наука, Медицина, Новосибирск, Коронавирус, Антитела, Новосибирская область, Новости

© Сергей Карпухин/ТАСС


Сотрудники лаборатории иммуногенетики Института молекулярной и клеточной биологии (ИКМБ) СО РАН, расположенного в Новосибирске, впервые в России получили антитела, нейтрализующие коронавирус. Дальнейшее развитие этой работы послужит основой для создания средств специфической терапии и профилактики COVID-19, сообщила в четверг ТАСС ответственный секретарь рабочей группы при СО РАН по преодолению новой коронавирусной инфекции Ольга Дорохова.


"В новосибирском научном центре первыми в России получили действующие антитела к COVID-19. Для этого были использованы образцы крови переболевших COVID-19 доноров и уникальная технология сортировки единичных B-лимфоцитов (клетки крови, отвечающие за формирование иммунитета - прим. ТАСС). Полученные антитела способны блокировать взаимодействие вируса и клеточного рецептора АСЕ2 (белок, встроенный в клеточную мембрану) и, соответственно, предотвращать его проникновение в клетки-мишени", - сказала собеседница агентства.

По словам Дороховой, дальнейшее развитие исследование позволит ученым создать средства специфической терапии и профилактики COVID-19. Кроме того, полученные результаты, послужат материалом для изучения особенностей защитного иммунитета при коронавирусной инфекции и будут востребованы при совершенствовании вакцин.


Лаборатория иммуногенетики ИКМБ СО РАН занимается созданием средств молекулярной диагностики и терапии заболеваний человека. Институт молекулярной и клеточной биологии СО РАН, один из самых молодых институтов новосибирского Академгородка, созданный в 2011 году. Он проводит исследования в следующих научных областях: иммуногенетики, клеточных технологий в медицине. Кроме этого, сотрудники института занимаются изучением генома коренных жителей Сибири.


Источник ТАСС

Показать полностью
126

Поврежденные легкие восстановили соединением с живыми свиньями

Необычные эксперименты показали, что подключение легких к кровеносной системе животного позволяет не только поддерживать жизнеспособность донорских органов, но и восстанавливает их функции.


Для пациентов с запущенными болезнями легких (включая тяжелые формы Covid-19) найти замену для пересадки крайне непросто. Как правило, донорские органы сами оказываются слишком повреждены, да и для их использования у врачей остается лишь несколько часов.


Однако медики из Колумбийского университета нашли новый способ, позволяющий не только дольше сохранять легкие, но при этом восстанавливать их, подсоединив к кровеносной системе живой свиньи.


Источник: naked-science.ru

295

Что такое CRISPR?

Те из вас, кто старается следить за достижениями в области современной биологии, хотя бы раз наверняка сталкивались с упоминанием загадочной технологии CRISPR, которая вроде как революционировала поле боя молекулярных генетиков. Предполагаю, что даже многие биологи плохо себе представляют, как эта штука работает и какие возможности дает, так что решил запилить пост на эту тему. Сразу скажу, что для понимания содержания статьи потребуется как минимум знать, что такое ДНК. Если надо освежить знания – добро пожаловать в мой прошлый пост.

Итак, встречайте:

CRISPR - Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (регулярно расположенные группами короткие палиндромные повторы) – это вообще такие участки генома бактерий и архей, отвечающие за любопытную систему защиты от вирусов. Еще в далеком 2013м ученые смогли заставить эту систему работать в искусственно созданных условиях, заставляя ее резать ДНК не в бактериях, а вполне себе в эукариотических клетках. С тех пор много воды утекло, элементы этой системы подпилили до совершенства и коммерциализировали все кому не лень. Но как же оно все работает в лаборатории и помогает ученым? Давайте разбираться.


Одна из задач, которую решают современные молекулярные генетики – зачем нужен какой-то ген. Прочтение генома в наше время – довольно простой процесс, но он даст нам тупо последовательность букв, а не понимание того, какой ген за что отвечает. Классический способ узнать, зачем нужен какой-то ген – вырубить его и посмотреть, что будет. Научным языком это называется «нокаутировать» ген, а полученный организм – «нокаут» по такому-то гену. Далее можно исследовать, что же не так с несчастным животным/растением, и делать выводы о функциях вырубленного гена.

Что такое CRISPR? Crispr-Cas9, Молекулярная биология, Молекулярная генетика, Биология, Генная инженерия, Наука, Длиннопост

Казалось бы, нормальная мышка, но на самом деле это нокаут по гену RAG1, и у этой мышки нет иммунитета.

И вот очень классно было бы иметь способ, позволяющий просто резать ДНК в ровно нужном тебе месте, вырубая именно тот ген, который надо... В принципе, до прихода CRISPR такие методы существовали (см. TALEN, например), но, как правило, они все были довольно трудоемкими в исполнении. CRISPR же - сравнительно простая технология, применение которой легко поставить на поток. Что же конкретно происходит при ее применении? Чтобы разобраться, давайте сначала введем несколько важных терминов, без которых никак.


Сas9 – бактериальный белок, способный вносить двунитевые разрывы в молекулу ДНК (вы же помните, что там две нити, да?).


Guide RNA, или gRNA – специальная молекула РНК, которая служит как система наведения – она заставляет белок Cas9 резать там, где надо. Напомню, что РНК химически очень похожа на ДНК, но так исторически сложилось, что РНК выполняет в клетке иные функции, чем ДНК.


CRISPR RNA, или crRNA – часть gRNA, отвечающая непосредственно за наведение Cas9 на цель.


Tracer RNA, или tracrRNA – вторая часть gRNA, она отвечает за связывание с белком Cas9. В природе эта и предыдущая штуковина – две отдельные молекулы, но в лабораторных опытах, как правило, используют химерную молекулу, в которой эти половинки просто сшиты друг с другом.


Вот теперь можно переходить к практике. Допустим, ученым надо вырубить ген А в культуре клеток. Культура клеток, кстати – это такая каша из клеток, как правило, одного типа, которая просто растет в специальной емкости в лаборатории. Ученые часто с ними работают, чтобы не париться с настоящими животными и не мучить людей. Так вот, ученым известна последовательность ДНК того самого гена А в этих клетках, и они решают использовать метод CRISPR, чтобы сделать грязное дело. Для этого берется (заказывается у поставщика или синтезируется самостоятельно) молекула gRNA, причем молекула эта подбирается таким образом, чтобы ее кусок – crRNA – был комплементарен тому участку гена А, который надо разрезать. К ней подмешивается белок Cas9 – эдакие безумные ножницы, которые очень любят резать ДНК. Однако сами они резать как попало не могут – им надо показать, где резать – именно это и делает gRNA. Эту смесь из gRNA и Сas9 засовывают внутрь клеток (тут есть разные способы, это отдельная история), где она и приступает к работе. Вторая половина gRNA называется tracrRNA, и за нее белок Cas9 цепляется к gRNA. Благодаря crRNA дружная парочка gRNA+Cas9 садится на нужный участок ДНК клетки и режет обе цепи ДНК. Причем не где-нибудь, а в строго определенном месте – между шестой и седьмой буквой того участка генома, который был комплементарен crRNA. Единственное условие тут – первые три буквы этого участка должны быть NGG, где N – это вообще любая буква. Не хочу излишне пудрить вам мозги, но эти волшебные важные три буквы называются PAM site (Protospacer Adjacent Motif).

Что такое CRISPR? Crispr-Cas9, Молекулярная биология, Молекулярная генетика, Биология, Генная инженерия, Наука, Длиннопост

Схема работы комплекса CRISPR-Cas9. Зеленая блямба – белок Cas9 – вместе с цветастой молекулой gRNA, состоящей из crRNA и tracrRNA, сел на геномную ДНК в клетке. Красной линией отмечено, где именно Cas9 разрежет двунитевую ДНК – 3 буквы «вверх по течению» от триплета NGG.

И вот тут начинается самое интересное. Заметьте, система CRISPR просто вносит разрез, она больше ничего не умеет! Достаточно ли этого, чтобы вырубить ген в клетке? Никак нет. За миллионы лет эволюции живые системы научились беречь ценную ДНК и исправлять в ней всякого рода разрывы, химические поражения и прочие гадости. Занимается этим специальная клеточная контора под названием система репарации ДНК. Как только она замечает, что имеет место двунитевой разрыв ДНК, на место аварии сразу рекрутируются разные белковые комплексы, которые пытаются исправить ситуацию, причем каждый по-своему. Доходит до того, что они реально конкурируют друг с другом за право починить ДНК, и в итоге существует несколько вариантов развития событий.


Вариант 1. Процесс идет по пути негомологичного слияния концов – Non-Homology End Joining (NHEJ). Чертова куча белков прилетает на место разрыва, и работает прям как ваш сантехник – одни отрезают чуть-чуть оборванные концы (не всегда, правда), другие достраивают концы как надо, третьи сшивают место обрыва. Удобно, быстро – но не всегда точно!! Во время достраивания концов иногда в последовательности оказываются буквы, которых там изначально не было, причем их количество тоже может варьировать. Извини, начальник, так получилось... Ну а если все сделали как надо – наш комплекс CRISPR-Cas9 никуда не делся, и он опять порежет это место! И так до тех пор, пока рьяные белки-помощники не изменят место разрыва до такой степени, что Cas9 больше не сможет на него сесть. Ну или Cas9 самовыпилится, устав хреначить ДНК.


Вариант 2. Процесс идет по пути гомологичной репарации – Homology Directed Repair (HDR). Тут все еще сложнее: вместо того, чтобы тупо сшить два куска ДНК, попутно вставив пару сомнительных букв, эти белки решают «заглянуть в инструкцию» - в данном случае, во вторую копию этого гена в сестринской хромосоме! Вы ведь помните, что у большинства организмов (включая нас с вами) в каждой клетке содержится две (а то и больше) копии ДНК? На всякий ген есть его гомологичная «сестричка», которая более или менее на него похожа. В случае HDR путем хитрых манипуляций белки используют сестринскую копию гена, чтобы правильно восстановить место разрыва. Этот метод более надежный, чем NHEJ, и дает ученым одно важное преимущество, о котором мы поговорим чуть позже. Напомню, что если системе репарации удалось восстановить исходную последовательность порванной цепи, то ее, беднягу, опять режет Cas9, и все начинается с начала.

Что такое CRISPR? Crispr-Cas9, Молекулярная биология, Молекулярная генетика, Биология, Генная инженерия, Наука, Длиннопост

Схема путей репарации ДНК. Слева – путь NHEJ, быстрый и неточный. Справа – HDR, использующий гомологичную хромосому в качестве инструкции.

Итак, если мне хочется просто нокаутировать ген в моем объекте исследования, мне достаточно надеяться, что клетка после обработки CRISPR-Cas9 запустит первый вариант репарации (NHEJ), и в итоге часть клеток получит мутации, которые вырубят нужный мне ген. Профит, дело сделано. Но зачем я тогда упоминал про второй вариант репарации, спросите вы? Давайте еще раз на него посмотрим. Белки используют гомологичную копию гена, чтобы исправить повреждение. А что если...(с этого начинаются все безумные идеи ученых)...что если этим белкам под видом гомологичной копии подсунуть кусок ДНК, который мы сами создали, который содержит нужные нам изменения в гене? Тогда они вставят информацию с этого куска в геном в твердой уверенности, что сделали все как надо... Образно говоря, мы слегка подправили им инструкции. И действительно, так и происходит! Такая технология позволяет нам не просто вносить заранее непредугадываемые изменения в ДНК, но и абсолютно точно изменять нужные нам ее участки. Обратите внимание, что CRISPR в этом случае тупо ломает ДНК там где надо, чтобы тем самым вызвать «сантехников», а всю реальную работу делают уже они. С точки зрения лабораторного эксперимента все просто: в этом случае вместе с gRNA и белком Cas9 мы также вводим в клетку кусок ДНК, несущий нужный нам код – он называется донором. В идеальном варианте информация донора в неизмененом виде встроится в целевой геном, добавляя клеткам или организму нужные нам генетические особенности.


Итак, суммируем: для простого нокаута нам достаточно полить клетки/организмы смесью из gRNA и Cas9, чтобы сами клетки при попытке исправить устроенные Cas9 разрушения с помощью механизма NHEJ внесли в ДНК случайные мутации, вырубающие ген. Для точной же модификации ДНК мы также добавим в нашу взрывную смесь донорную последовательность, которую клетки благополучно используют в процессе HDR, чтобы «поправить» свою ДНК (а на деле внести в нее необходимые нам изменения).

Разумеется, такие эксперименты требуют нехилых умственных и временных затрат: надо заранее продумать последовательность gRNA, чтобы она вела Cas9 к нужному месту в геноме, а не куда-нибудь еще. Если мы идем по пути HDR, то также надо продумать последовательность донора. Кроме того, надо спланировать, как и в каком виде мы будем доставлять все это в клетки – тут есть разные варианты в зависимости от кучи факторов (тип клеток, размер вставки и т.п.). Наконец, последняя часть эксперимента самая нудная – нам надо отсортировать клетки, в которых ничего не поменялось (клетки дикого типа), от тех, где мутация произошла! Тут у ученых тоже имеется целый арсенал методов, от простых на основе ПЦР, типа GCD (Genomic Cleavage Detection), до полногеномного секвенирования на монстроподобных агрегатах.


Надеюсь, мне удалось простым языком объяснить, что же такое CRISPR, и как его применяют! В качестве бонуса фотка меня пару лет назад, когда мне удалось лично познакомиться с применением технологии CRISPR.

Что такое CRISPR? Crispr-Cas9, Молекулярная биология, Молекулярная генетика, Биология, Генная инженерия, Наука, Длиннопост

Эти зеленые клеточки на экране микроскопа еще вчера были синими, но потом пришел автор и с помощью протокола HDR внедрил однонуклеотидную замену в ген BFP, превратив его в GFP.

Спасибо, что прочитали! До встречи в новых постах!

Показать полностью 3
65

Ученым удалось спасти от вымирания гигантских черепах

После 55-летней программы по размножению в неволе 15 гигантских галапагосских черепах вернулись в свою среду обитания, сообщает Lonelyplanet.


Галапагосский национальный парк создали 60 лет назад. Вид гигантской черепахи испаньона оказался на грани исчезновения: на острове было всего 15 особей. Тогда создали программу по размножению этих животных в неволе.


«Нам удалось спасти вид, который в противном случае вымер бы. Это крайне успешный проект», — заявил в пресс-релизе министр окружающей среды и водных ресурсов Эквадора Пауло Проаньо.


Источник: ria.ru

758

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела

Чтобы ориентироваться в нашем внутреннем микромире, позвольте привести пару картинок с размерами различных участников иммунного ответа. Для сравнения я использовал идею рисунка отсюда, где сравниваются размеры лимфоцита, стафилококка, вируса гриппа и антитела.

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

На кончике волоса поместилось 80 лимфоцитов.

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

Вирус гриппа в 100 раз меньше лимфоцита и в 1000 раз меньше человеческого волоса. На кончике волоса уместилось бы, примерно, 785 тысяч вирусов в один слой.

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

Предисловие


Как говорил один из преподавателей, Repetitio est mater studiorum. Поэтому, следуя заветам мудрецов, я должен вам напомнить несколько фундаментальных вещей.


Итак, вспомним, что антиген - это любое вещество, которое иммунитет может распознать как не своё (чужое). Способность молекул вызывать иммунную реакцию называется иммуногенностью. А вещество, порождающее ответ иммунитет, называется иммуногеном.


Если представить антиген как большую молекулу, то в ней не вся структура является иммуногеном, а только небольшая часть. Эта часть, которая непосредственно будоражит наш иммунитет, называется эпитопом (антигенная детерминанта). Когда солдат видит подозрительного субъекта, он идентифицирует его как врага по некоторым признакам: по военной форме, наличию оружия, иностранному языку или акценту, по безумному оскалу или рукам в крови и т.д. Эти признаки и есть эпитопы. В одном антигене может быть несколько разных антигенных детерминант (от двух и до сотни). Так, дифтерийный токсин содержит не меньше 80 эпитопов.

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

Не каждая молекула в нашем организме является антигеном (иначе иммунитет боролся бы даже с молекулами воды). Антиген - большая молекула обычно белковой или полисахаридной природы. Антигены обладают пространственной структурой, которая и узнается лейкоцитами или антителами. Небольшие молекулы не обладают иммуногенностью, но некоторые из них могут приобретать свойства антигена, если соединятся с какими-то белками внутри нашего организма. Такие “неполноценные антигены” называются гаптенами. Например, некоторые металлы, антибиотики и даже витамины могут выступать в роли гаптенов.

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

Гаптены - небольшие молекулы, которые сами по себе не обладают антигенными свойствами. Но при соединении с белком такой комплекс превращается в антиген.

Иммуноглобулины


Вспомним, что все белки состоят из аминокислот. Различная последовательность аминокислот образует длинную цепочку молекул, которую мы называем белком или протеином. Но последовательность аминокислот не единственная вещь, которая определяет свойства белка. Другой важной особенностью является то, как разные части белка располагаются в пространстве. Некоторые части белка притягиваются друг к другу, образуя замысловатые петли и завитки. Эти завитки могут притягиваться к другим завиткам, белковая цепь изгибается самыми немыслимыми образами, образуя разные уровни структуры белка. Кстати, процесс сворачивания белка в такие структуры называется фолдингом. Существуют даже платформы для распределенных вычислений структуры белка, которые в настоящее время используются для исследования коронавируса (почитать здесь). Так что каждый из нас может сделать посильный вклад в победу над ковидЛом :)


Выделяют четыре структуры белка - первичную, вторичную, третичную и четвертичную. Если вы возьмете нитку или цепочку в руки и начнете её скручивать, то она будет укорачиваться, извиваться и принимать определенную форму. Эти формы и являются разными уровнями упаковки белка в пространстве.

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

Упаковка белка во вторичную, третичную и четвертичную структуры. В данной анимации действие происходит в двумерном пространстве, тогда как в реальности фолдинг осуществляется в трехмерном пространстве.

Белки, которые при упаковке имеют вид шарика, называются глобулинами (от латинского “глобула” - шар). Около половины белков в нашей крови имеют форму глобулинов. Ну, а если мы возьмем белки-глобулины, которые относятся к иммунной системе, то получим иммуноглобулины. Обычно иммуноглобулины обозначают английскими буквами Ig (Immunoglobulin). Некоторые Ig вы уже знаете. Например, главный комплекс гистосовместимости MHC представлен иммуноглобулинами. Также к этим белкам относятся Т-клеточные рецепторы, о которых я рассказывал здесь и тут.

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

Какие бывают иммуноглобулины: а и б - главный комплекс гистосовместимости MHC 1 и MHC 2; в - Т-клеточный рецептор TCR; г - антитело на поверхности B-лимфоцита

Антитела


Антитела также относятся к иммуноглобулинам. Они производятся плазмоцитами (плазматические клетки), которые происходят из B-лимфоцитов. Но о B-клетках будет отдельный пост.


Антитела состоят из нескольких белковых цепочек. Одни из них по молекулярной массе легкие, другие - тяжелые, поэтому эти цепи так и называются: тяжелые (H - heavy) и легкие (L - light). Вообще, самая простая молекула антитела похожа на английскую букву Y (или рогатку). Каждая из палочек этой литеры состоит из переплетенных легких и тяжелых цепей. Это знание нам в дальнейшем понадобится для понимания разных типов антител и принципа их работы.

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

3D-модель антитела. Красным выделены легкие цепи, серым - тяжелые.

“Усы” или “антенны” антитела (верхушки буквы Y) связываются с антигеном. Эта часть антитела так и называется - фрагмент, связывающийся с антигеном (Fab - Fragment, antigen binding - антигенсвязывающий фрагмент). Так как таких антенны две, то одно антитело способно связать, как минимум, два антигена. Каждая B-клетка производит свой собственный, уникальный набор антител. Разнообразие возможных комбинаций антител, способных связать разные антигены, составляет от нескольких миллионов до нескольких миллиардов. Механизмы, благодаря которым получается такое несметное количество разных антител, похоже на синтез Т-клеточных рецепторов (о чем я подробно писал здесь). Более детально об этом я расскажу в посте про B-лимфоциты.


Нижняя часть антитела (вертикальная палочка в букве Y) нужна для взаимодействия антител друг с другом и с другими лейкоцитами. Так как эта часть молекулы легко кристаллизуется, её называют Fc-фрагментом (Fc, Fragment crystallizable - кристаллизующийся фрагмент).

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

Антитела могут существовать в трех формах:

- растворимой - свободно плавают в крови и других жидкостях организма;

- трансмембранной (на поверхности B-клетки);

- связанной (с другими лейкоцитами).


Какие бывают антитела


В зависимости от строения тяжелых цепей (H-цепей) антитела делят на 5 классов (изотипов): IgG, IgA, IgM, IgD, IgE. Каждый из классов выполняет свою специфическую функцию, о чем я впоследствии расскажу.


Мы уже знаем, что антитело выглядит как буква Y, однако так выглядит самый простой иммуноглобулин. Более сложные антитела могут состоят из нескольких букв Y:



Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

Антитело из одной Y-молекулы называется мономером, из двух - димером, а из пяти - пентамером. Мономер может связать 2 антигена, а пентамер - 10.

Как антитело связывается с антигеном


Итак, антитело состоит из двух фрагментов. Fab-фрагмент (“усики”) содержит участки, уникальные для каждого набора антител, производимых одним B-лимфоцитом. В этих фрагментах есть особые участки, которые называются гипервариабельными, чтобы подчеркнуть, насколько они разнообразны (миллионы вариантов).


Именно гипервариабельные участки антитела связывают антиген. Связывание происходит с помощью межмолекулярных взаимодействий (ионные, водородные и другие). Такие взаимодействия возможны только в том случае, если между антигеном и антителом будет очень маленькое расстояние. А это, в свою очередь, возможно только при совпадении поверхностей обеих молекул.

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

Более того, антитело прилипает не ко всему антигену, а к его активным участкам - эпитопам. Обычно эпитоп - это некая выступающая (выпуклая) часть антигена.


Для чего нужно, чтобы антитело связалось с антигеном? Вспомним, что антиген - это нечто чужеродное в нашем организме. Если это яд или токсин, то при взаимодействии опасной молекулы с антителом ядовитое вещество теряет повреждающие свойства. Если это вирус, то, облепленный антителами, он не сможет попасть в клетку. Бактерия, чья поверхность усеяна антителами, является лакомым кусочком для фагоцитов. Кроме того, комплекс антиген-антитело является активирующим сигналом для фагоцитов, эозинофилов и базофилов.


Подобно лазерной подсветке цели для авиации, антитела как бы маркируют все то, что нужно удалить из организма.

Солдаты подсветили десептикона лазером для авиационного удара. Похожим образом антитела “подсвечивают” бактерии для фагоцитов.

Сила антител


Каждое антитело по-разному связывается с чужеродными веществами. Сила связи с антигеном зависит от того, насколько хорошо подойдут друг другу поверхности иммуноглобулина и антигена. Иными словами, насколько хорошо выпуклость эпитопа ляжет в полость антитела.

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

Верхнее антитело (справа) связалось с антигеном благодаря совпадению их поверхностей. Нижнее антитело сильно отличается по форме от эпитопа, поэтому не смогло с ним соединиться.

Для характеристики силы связывания придумали термины “аффинность” и “авидность”.


Аффинность означает силу связи между одним антигенсвязывающим участком и эпитопом. Чем сильнее свяжется антитело с антигеном, тем стабильнее будет этот комплекс. Антитела со слабой аффинностью к антигену образуют слабые связи и легко “отпускают” антиген. А если комплекс антиген-антитело легко распадается, то толку от такого взаимодействия мало. Это как наручники, которые легко спадают с рук задержанного.


Авидность - это сила связи целой молекулы антитела со всеми антигенными эпитопами, которые ей удалось связать. То есть совокупность аффинностей антитела составляет авидность. Антитело может иметь низкую афинность, но высокую авидность. Например, антигенсвязывающие центры иммуноглобулина M (пентамер) слабо аффинные, но за счет того, что их много (аж 10 штук), IgM имеет высокую авидность.

Наши внутренние войска: пули-умницы антитела Иммунитет, Иммунология, Биология, Медицина, Гифка, Видео, Длиннопост

Пожалуй, на сегодня хватит антител. В следующем посте я расскажу о B-лимфоцитах и продолжу рассказывать об иммуноглобулинах. Всем хороших эмоций и аффинных антител!

Показать полностью 11 1
76

Наши внутренние войска: не киллерами едиными богат Т-репертуар

Разнообразие репертуара Т-лимфоцитов


Предпоследним постом я завершил описание Т-лимфоцитов, хотя ещё упомяну о них в посте про B-лимфоциты. Но на Т-киллерах, -хелперах и -регуляторах дело не заканчивается. В этом посте я хочу рассказать о других клетках Т-линии. Об этой стороне иммунитета не очень часто вспоминают в научно-популярных статьях, но для полноты картины я должен об этом рассказать :)


Также напомню, что почти каждая клетка на своей поверхности выставляет MHC молекулы (главный комплекс гистосовместимости). Эти молекулы содержат кусочки белков из внутреннего содержимого клеток. Это могут быть свои собственные белки или чужеродные протеины (вирусные, бактериальные). MHC система нужна для Т-киллеров и Т-хелперов, чтобы они могли распознавать зараженные или измененные клетки.



Т-клетки памяти
Наши внутренние войска: не киллерами едиными богат Т-репертуар Иммунология, Иммунитет, Медицина, Биология, Гифка, Длиннопост

Вспомним, что после активации наивных хелперов (CD4) или киллеров (CD8) получаются эффекторные клетки. Лимфоциты-эффекторы либо убивают зараженные клетки, либо стимулируют другие звенья иммунитета. Но часть эффекторных лимфоцитов не участвует во всех этих схватках, а превращается в Т-клетки памяти. Факт активации Т-лимфоцита означает, что в организме присутствует угроза (а точнее - чужеродный антиген). Хорошо бы не только уничтожить возбудителя, но и запомнить, как он выглядит, чтобы в следующий раз отреагировать сразу, без всяких прелюдий. Поэтому единичная часть активированных киллеров и хелперов (несколько процентов) превращается в клетки памяти. Эти клетки не участвуют в иммунном ответе, а терпеливо ждут своего часа. Они знают конкретного врага в лицо и в случае его повторного появления действуют очень быстро, даже не позволяя развиться заболеванию. Часть из них расселяется по лимфатическим узлам, а часть остается в месте, откуда проник возбудитель. В отличие от наивных лимфоцитов, Т-клеткам памяти нужно гораздо меньше стимулирующих сигналов для активации. Т-клетки памяти начинают формироваться уже во внутриутробном развитии и появляются в течение жизни по мере встречи с разными антигенами.


Т- и B-клетки памяти формируют основу иммунологической памяти и протективного иммунитета. Об этом, а также о вакцинации, я собираюсь рассказать после постов о B-клетках и антителах.

Натуральные киллеры


Кроме киллеров и хелперов существует ещё один особый вид лимфоцитов - естественныекиллеры (natural killers, NK-клетки, натуральные киллеры). Это вид клеток, обладающий свойствами врожденного и адаптивного иммунитетов. У натуральных киллеров нет Т-клеточного рецептора, и им не нужна классическая презентация антигенов, чтобы напасть на врага. Из-за того, что этим киллерам не нужна антигенпрезентация, их и называют естественными. Внутри этих клеток содержатся много гранул с токсическими веществами для разрушения измененных или инфицированных клеток. NK-клетки убивают по тому же принципу, что и Т-киллеры. Натуральные клетки похожи на дружинников, охраняющие границы нашего организма. Они не умеют распознавать антиген, как киллеры или хелперы, зато реагируют быстрее и в случае чего зовут на помощь другие иммуноциты.


NK как швейцарский нож: он и дендритные клетки привлекает, и активирует макрофаги с Т-лимфоцитами, и выделяет интерферон. Также во время беременности внутриматочные NK-клетки обеспечивают толерантность иммунитета матери к плоду.


Наши внутренние войска: не киллерами едиными богат Т-репертуар Иммунология, Иммунитет, Медицина, Биология, Гифка, Длиннопост

Два натуральных киллера атакуют раковую клетку печени.

У NK есть ещё одна важная функция - проверять наши клетки на наличие MHC рецепторов. Дело в том, что некоторые вирусы и опухоли в процессе эволюции научились подавлять экспрессию MHC. Говоря проще, вирусы запрещают клетке выставлять наружу свое содержимое с помощью главного комплекса гистосовместимости. А если нет MHC, то лимфоциты не могут распознать такую клетку. Да, хитры наши враги, ничего не скажешь! И опять мы были бы не мы, если не сумели противостоять такой вирусной тактике. Вот тут на сцену и выходят натуральные киллеры. Они проверяют подозрительные клетки, и если на их поверхности слишком мало MHC молекул, то такие клетки считаются скомпрометированными и будут уничтожены.Такой механизм распознавания называется “missing self” (отсутствие своего). Кроме того, если клетка подверглась повреждениям (в результате вирусной инфекции или опухолевой трансформации), она начинает выставлять на своей поверхности стрессовые белки. Эти белки распознаются естественным киллером, и клетка также будет атакована.


Наши внутренние войска: не киллерами едиными богат Т-репертуар Иммунология, Иммунитет, Медицина, Биология, Гифка, Длиннопост

Натуральный киллер “мониторит” ткани. Он не трогает клетки с достаточным количеством MHC на поверхности, но уничтожает подозрительную “лысую” клетку.

γδT-клетки


Когда я рассказывал о Т-лимфоцитах, то скрыл маленькую деталь: ещё до попадания в тимус пре-Т-лимфоциты делятся на две популяции. Первую называют αβT-клетки (альфа-бета Т-клетки), а вторую - γδT-клетки (гамма-дельта Т-клетки). С первой группой мы уже познакомились: αβT-лимфоциты составляют 99% Т-лимфоцитов и из них получаются киллеры и хелперы.


γδT-лимфоциты составляют менее 1% от Т-лимфоцитов и наиболее представлены в легких, коже, пищеварительном и мочеполовом трактах. Эти клетки минуют тимус и дозревают, в основном, в слизистых оболочках пищеварительного тракта (но малая часть γδT развивается и в тимусе). Они, подобно натуральным киллерам, занимают промежуточное положение между клетками врожденного и адаптивного иммунитетов. Как я уже написал, часть из них сидит в слизистых оболочках, а другая часть циркулирует в крови. У них нет классического TCR рецептора (T-cell receptor), который уникален для каждого антигена. Но у них есть похожий белок, который называется γδTCR (гамма-дельта Т-клеточный рецептор). Эти рецепторы не настолько разнообразны, как классические TCR, зато они могут связываться с антигенами напрямую, без предварительной презентации антигена (без главного комплекса гистосовместимости MHC). Также эти клетки способны распознавать антигены не белковой природы (вспомним, что MHC предоставляет только кусочки белков).


Вообще, γδT-клетки недостаточно изучены, и не совсем понятно, как они работают. Но известно, что они одними из первых реагируют на инфекцию и способны распознавать широкий класс бактерий, а также свои собственные измененные клетки (опухолевые). Они даже способны предоставлять антигены хелперам и киллерам подобно дендритным клеткам. Более того, эти малочисленные бойцы способны активировать дендритные клетки, Th1-хелперы и B-лимфоциты. А после уничтожения микроба они успокаивают иммунитет и участвуют в восстановлении поврежденных тканей.


В настоящее время изучается возможность создания живых вакцин на основе γδT-клеток.

Наши внутренние войска: не киллерами едиными богат Т-репертуар Иммунология, Иммунитет, Медицина, Биология, Гифка, Длиннопост

NKT-лимфоциты


Все никак не успокоятся эти буйные Т-лимфоциты и опять подкидывают нам новые клетки. На этот раз - естественные киллерные Т-клетки (NKT-клетки), составляющие всего лишь 0,1% от общего количества Т-лимфоцитов в крови. Эти малочисленные клетки имеют черты натуральных киллеров и обычных Т-киллеров. У них тоже есть TCR рецептор, но чуть отличающийся от классического - он менее специфичный и может связываться с большим количеством антигенов. При этом NKT-лимфоциты связываются не с белковыми антигенами, а с липидными (жировыми и сахарно-жировыми). Эти клетки способны как активировать, так и подавлять Th1- и Th2-хелперы. Кроме того, они участвуют в противоопухолевом иммунитете. Также они задействованы в противопаразитарном и противогрибковом иммунитетах. Существуют синтетические вещества, стимулирующие NKT-клетки и дендритные клетки (AH10-7 и KRN7000). Эти стимуляторы рассматриваются для использования в вакцинах и в лечении онкологии. В целом, данная популяция клеток также мало изучена, и их скрытые возможности предстоит ещё открыть.


Итак, кроме классических хелперов и киллеров, линия Т-лимфоцитов предоставляет немногочисленную группу других клеток, способных быстрее реагировать и активироваться иными механизмами. Эти лейкоциты являются связующей формой между клетками врожденного и приобретенного иммунитетов. Их роль ещё недостаточно изучена, и в будущем, я думаю, нам покажут их новые функции. В следующем посте я начну рассказывать о B-лимфоцитах и антителах, чье обнаружение открыло новую веху в диагностике и лечении заболеваний. Всем отличного настроения, и пусть ваш Т-репертуар хранит здоровье!

Показать полностью 3
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: