Ученые из Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН совместно с коллегами из Италии, США, Чехии, Голландии, Австралии расшифровали геном комодского варана. Это позволило составить генеалогическое древо ящера и получить материалы для дальнейшего анализа его физиологических особенностей. Статья об исследовании опубликована в журнале Nature Ecology&Evolution.

С помощью метода, разработанного в лаборатории ИМКБ СО РАН, была произведена сборка хромосом методом in silico (компьютерное моделирование). Такого рода геномные сборки хромосомного уровня, для получения которых хромосомы делятся на фракции с помощью проточного сортинга (разделение по размерам) или микродиссекции, являются особенностью института. Этот метод включает частичное прочтение хромосом специфичной библиотеки ДНК с последующим приписанием результатов неполной сборки — скаффолдов — к определенной хромосоме. Большинство современных видов в открытых базах данных собраны только до протяженных скаффолдов, но не приписаны к хромосомам, что делает невозможными многие важные выводы, в том числе и об эволюции половых хромосом. Именно поэтому иностранные ученые обратились к новосибирским коллегам за помощью.

Комодской варан (или комодский дракон) — уникальное животное. Это самый крупный ящер: длина самца — 2,6 метра, самки — 2,3 метра, вес может достигать ста килограммов. Крупнейшие представители этого вида достигают в длину более 3 м и весят 130 кг. Они являются самыми выносливыми из ящеров и способны на долгие физические нагрузки, прекрасно плавают и развивают скорость на суше до 20 км/ч.

У комодских варанов есть несколько уникальных особенностей. Во-первых, специфическое строение митохондрий, что позволило этим ящерам улучшить энергетическую и аэробную функцию. Во-вторых, особое строение сердечно-сосудистой системы: обычно у рептилий трехкамерное сердце, но у варанов оно четырехкамерное, и есть раздельные круги кровообращения, что приближает их к млекопитающим и птицам. В-третьих, ряд изменений в хеморецепторной системе (отвечающей за восприятие химических стимулов, например обоняние и вкус): у этих ящериц развит вомероназальный орган (орган Якобса), который усиливает обонятельную чувствительность и позволяет замечать добычу за несколько километров. В-четвертых, произошло усовершенствование свертываемости крови: вараны нашли механизм защиты против яда своих же сородичей.

Всего за время исследования был выявлен 201 ген с признаками положительного отбора, многие из которых повлияли на сердечно-сосудистую, энергетическую и хеморецепторную системы варана. Дальнейшие планы включают изучение генов половых хромосом и идентификацию гена — триггера развития по женскому типу у варановых. Данные о генах, прошедших положительный отбор, будут важны для сравнения с другими видами позвоночных и понимания направления эволюционных процессов в целом.

Половые хромосомы этого ящера гомологичны 28-й хромосоме курицы или 18-й ящерицы каролинский анолис (это стало известно после сравнения генома варана с родственными видами). У разных групп рептилий разные участки ДНК отвечают за определение пола потомства. Сложность их изучения в том, что половые хромосомы очень маленькие, они плохо собираются, и нужна особая техника для их прочтения. Гены, которые отвечают за пол потомства, до сих пор не определены.

Любопытный случай размножения зафиксирован у самки комодского варана, жившей в зоопарке. Дело в том, что эти рептилии обладают способностью к партеногенезу (однополому размножению) в особых условиях. Интересно, что у варанов механизм партеногенетического самовоспроизведения идет по такому способу, что все детеныши оказываются самцами. Это связано с тем, что при мейозе сначала происходит редукция (уменьшение) числа хромосом, а потом слияние их гамет, несущих одинаковую половую хромосому. При этом условии выжили только носители ZZ-хромосом (самцы), а особи WW оказались нежизнеспособными.

«Ящерицы с их многочисленными видами всегда привлекали наше внимание. Мы давно работаем с разными группами рептилий, и каждый раз находим какие-то особенности, которые проливают свет на эволюцию позвоночных в целом. Но сейчас численность многих видов рептилий сокращается, они не выдерживают конкуренции ни с млекопитающими, ни с человеком. Поэтому на нас лежит ответственность сохранить виды варановых, чему может помочь понимание их генетических особенностей», — подвел итог ведущий научный сотрудник ИМКБ СО РАН доктор биологических наук Владимир Александрович Трифонов.

Наука в Сибири

Предисловие. Текст ниже, прежде всего, относится к вопросу предотвращения пожаров, возникающих по естественным причинам. Решение проблемы несанкционированной рубки леса, поджогов и тому подобного - это задача не для научных коллективов, а для правоохранительных органов и спецслужб (в том случае, когда они занимаются своим делом, а не копят миллиарды налички по квартирам).

Площадь лесных пожаров в Сибири превысила миллион гектар. Это бедствие — как раковая опухоль: лучше обнаружить и подавить его на самой ранней стадии. Способна ли наука найти для этого эффективные решения?

«Перед ответом на этот вопрос стоит сделать две важные ремарки, — считает первый заместитель директора ИВТ СО РАН кандидат физико-математических наук А.В. Юрченко. — Во-первых, в последние десятилетия мы наблюдаем по всей Земле существенные климатические изменения с повышением глобальной среднегодовой температуры и изменением ее распределения по планете, с перераспределением воздушных и водных потоков, с ростом числа погодных и других природных аномалий, в том числе природных пожаров. Во-вторых, природные лесные пожары являются естественными инструментами для очистки территорий от старых, заросших и часто больных лесов, обновления поверхностного слоя почвы и насыщения ее продуктами горения, одним из лучших удобрений. Поэтому польза и вред лесных пожаров всегда рядом».

Собранный в единую карту фрагмент территории Западной Сибири по состоянию на 22.07.2019 вместе с точками термальных аномалий

Тем не менее, события последних дней показывают несоизмеримость первого и второго. Уже нанесен не исчисленный пока ущерб — лесным и природным ресурсам, предприятиям и компаниям, коммуникациям, имуществу и здоровью людей. Чтобы справиться с пожаром минимальными усилиями, считают в ИВТ СО РАН, следует как можно раньше обнаружить его очаг, оценить масштаб и спрогнозировать распространение.

«Это три классических научных задачи, решаемые путем мониторинга, анализа и моделирования, — акцентировал А.В. Юрченко, — И в их решении у сибирских ученых наработан большой арсенал средств: от технологий получения и сбора информации, ее оперативной обработки и анализа, до методов компьютерного моделирования».

Мониторинг. Это ключевой инструмент. Мониторинг можно организовать с помощью наземных средств наблюдения, но, с учетом масштабов сибирских лесов, это весьма дорогостоящее мероприятие. Более эффективным является использование данных дистанционного зондирования Земли из космоса: территорию Сибири сканирует множество спутников с различной частотой съемки, с мульти-, гиперспектральными и радарными сенсорами со средним и высоким (вплоть до метрового) разрешением. Центры мониторинга в Новосибирске (ИВТ СО РАН, НИЦ «Планета»), Красноярске (ФИЦ КНЦ СО РАН), Барнауле (АлтГУ) получают и накапливают данные дистанционного зондирования с различных спутников, осуществляя их предварительную обработку.

Анализ. В ИВТ СО РАН, ИАиЭ СО РАН, ИГМ СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН, АлтГУ и других организациях работают высококвалифицированные команды специалистов в области анализа изображений, в том числе, получаемых со спутников. Ими разработаны технологии обнаружения аномальных тепловых точек, источников и путей распространения аэрозолей в воздухе, проведены работы по их ретроспективному анализу на основе накопленных данных, покрывающих более чем десятилетний период.

Прогнозирование. В ФИЦ КНЦ СО РАН, ИВТ СО РАН, ТГУ созданы математические модели, методы и компьютерные алгоритмы для прогнозирования распространения пожаров, в том числе на основе проводимого ретроспективного анализа данных о пожарах прошлых лет.

Примером результатов научных исследований, которые можно и нужно применять для анализа пожарной обстановки больших территорий, являются разработанные в ИВТ СО РАН программные инструменты, позволившие исследовать пространственно-временное распределение термальных аномалий (термоточек) на территории Евразии.

Созданная в ИВТ СО РАН система позволяет осуществлять мониторинг пожарной обстановки в режиме реального времени. Так, в последнее время отчетливо наблюдается задымление территории Новосибирской области, которое зафиксировано на снимках, принимаемых с космических аппаратов TERRA и AQUA.

«Комбинирование имеющихся у сибирских ученых компетенций по мониторингу, анализу и прогнозированию развития лесных пожаров с возможностями МЧС Российской Федерации и Федерального агентства лесного хозяйства РФ может дать кумулятивный эффект в вопросе своевременного выявления лесных пожаров и формирования стратегии их предотвращения,— убежден А. Юрченко. — Осталось только найти сильную волю и желание. А средств для этого понадобится немного. Гораздо меньше, чем на ликвидацию последствий вовремя не остановленной стихии».

Источник

Опубликованное недавно открытие новосибирских нейробиологов и генетиков было включено в очередное, десятое издание классического американского учебника по криминалистике для студентов «Criminology: Explaining Crime and its Context».

За последние два десятка лет это единственный полностью выполненный в России научный труд, который был включен в выдержавший множество изданий зарубежный криминологический учебник такого уровня. Исследование новосибирских ученых, которое посвящено проблеме совершения жестоких преступлений в нашем обществе, цитируется в учебнике наравне с трудами Чарльза Дарвина, Томаса Куна, Томаса Гоббса и других известнейших ученых и философов мира.

Само исследование было выполнено в Новосибирском государственном университете, Институте цитологии и генетики и других институтах СО РАН, а статья новосибирских ученых была опубликована в ведущем международном криминологическом журнале Journal of Criminal Justice в 2015 году.

— Эта работа является ярким примером междисциплинарного исследования, которое было бы невозможно выполнить без каждой из отраслей наук, задействованных в нем, — криминалистики, психологии и психиатрии, молекулярной нейробиологии, медицинской генетики, а также методов современной прикладной статистики, — напомнил ректор Новосибирского государственного университета Михаил Федорук. — А сам факт включения результатов в американский учебник такого уровня подтверждает признание международным сообществом и ведущими зарубежными специалистами Новосибирска как научного центра мирового уровня и в области генетики, и в области современной математики.

Один из соавторов статьи Петр Меньшанов, нейробиолог кафедры физиологии Новосибирского государственного университета считает, что на Западе, в связи с активным развитием генетики в последнее время стала избыточно популярной гипотеза о том, что подавляющее большинство преступлений тесно сопряжено с генами, ответственными за развитие синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ, ADHD).

— Мы лишь продемонстрировали, что многие жестокие и тщательно спланированные преступления, приведшие к убийству, никак не связаны с данным синдромом. У таких «хладнокровных» злоумышленников не наблюдается импульсивной агрессии, и растут они у социально благополучных родителей. В то же время у этих преступников хорошо развита «холодная», спланированная агрессивность, наличие которой тесно сопряжено с некоторыми малоактивными формами рецептора дофамина DRD4 у таких лиц. Поэтому нельзя просто взять данные медицинской карты или генетического анализа, посмотреть наличие у человека гиперактивности или определенных аллелей генов и сказать – виновен! Обвинять на основании генотипа категорически нельзя, — объяснил Петр Меньшанов.

Ученый также отметил, что гены лишь создают исходную почву, на которой формируется личность. А вот какая эта личность сформируется, какими мотивами, какими стремлениями эта личность будет обладать — в первую очередь определяет окружающая среда. И только сбалансированный подход между обучением базовым знаниям, применением новых цифровых методов педагогики и классическим школьным воспитанием может сформировать полноценного, критически мыслящего человека, который будет выбирать недеструктивные, полезные и для самого индивида, и для общества пути реализации собственных желаний. Именно поэтому текущий подход сбалансированного сочетания обучения и воспитания, который выбрало и планомерно внедряет в школы Министерство Просвещения, абсолютно корректен.

— По возможности поведение детей необходимо исправлять не таблетками, которые лишь на время корректируют работу рецепторов, а немедикаментозным путем – через тренировку внимательности, памяти, воспитание и развитие самоконтроля. Будущие исследования покажут, насколько популярные на Западе таблеточные методы коррекции гиперактивности влияют на развитие креативности и гибкости мышления, — заключил новосибирский ученый.

Следует отметить, что ранее подобного успеха добился другой российский ученый, лауреат премии Президента России в области науки и инноваций для молодых ученых Иван Оселедец, чьи результаты также вошли в классический зарубежный учебник по математике.

Публикация Елены Черепковой, Петра Меньшанова и соавторов доступна на сайте издательства Elsevier

Источник новости

Обнаружение отклонений от Стандартной модели (СМ) несет важную информацию для возможного уточнения современной теории микромира. Одно из направлений поиска физики за рамками СМ – измерение в эксперименте и сравнение с теоретическими расчетами значения аномального магнитного момента мюона. Для расчета этой величины физики используют экспериментальные данные по измерению сечения рождения адронов в электрон-позитронной аннигиляции (взаимное исчезновение с последующим рождением новых частиц) в широком диапазоне энергий – величины R. В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) в эксперименте на детекторе КЕДР коллайдера ВЭПП-4М с лучшей в мире точностью была измерена величина R в области энергии 1,84 — 3,72 ГэВ. Результаты опубликованы в журнале Physics Letters B.

Стандартная модель считается неполной, так как не объясняет ряд важных физических явлений (наличие темной материи, преобладание вещества над антивеществом во Вселенной) и на квантовом уровне описывает лишь три из четырех известных человечеству взаимодействий: электромагнитное, слабое и сильное, но не гравитационное. Поэтому при сверхвысоких энергиях, в процессах на ранней стадии расширения Вселенной или в сверхредких распадах и прецизионных измерениях при низких энергиях, доступных для изучения в настоящее время, могут наблюдаться отклонения измеренных величин от рассчитанных в рамках СМ значений. Попытки обнаружить эти отклонения принято называть поиском Новой физики.

«Обнаружение отклонений от СМ, возможно, несет важную информацию для создания теории квантовой гравитации – последнего бастиона, который со времен Альберта Эйнштейна не сдается под мощным натиском нескольких поколений физиков-теоретиков и экспериментаторов, – рассказывает заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук Владимир Блинов. – Прорыв в построении квантовой теории гравитационного взаимодействия могут обеспечить физики-экспериментаторы, так как в экспериментах до сих пор не наблюдаются эффекты, связанные с проявлениями квантовой гравитации, а без этих данных теоретики, очевидно, не в состоянии предложить объясняющую их модель. Невозможно описать то, что не наблюдается».

Одним из способов проверки Стандартной модели является сверхточное измерение величины аномального магнитного мюона – существенно более тяжелого побратима электрона. В предыдущем эксперименте, проведенном в Брукхейвенской Национальной Лаборатории (BNL, США) в 1997—2001 гг., наблюдалось небольшое отличие (3,5—4 стандартных отклонения) измеренного значения аномального магнитного момента мюона от вычислений в рамках СМ (для расчетов использовались данные, полученные ранее в экспериментах на ВЭПП-2М в ИЯФ СО РАН). Для обоснованного утверждения, что это действительно проявления Новой физики, необходимы более точные исследования. Поэтому сейчас готовятся два новых эксперимента: в Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми в США (первый этап эксперимента уже проведен) и на японском протонном ускорительном комплексе J-PARC с точностью в пять раз лучшей, чем в экспериментах в BNL. Современные эксперименты либо обнаружат указания на Новую физику, либо разрешат наметившееся отклонение от расчетов в рамках СМ.

«Для сравнения результатов экспериментов с предсказаниями CM необходимо точное знание вклада адронной поляризации вакуума, которое может быть получено только в экспериментах по измерению сечения электрон-позитронной аннигиляции в адроны в широком диапазоне энергий (величины R), – добавляет старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Корнелий Тодышев. – Чем точнее требуется произвести расчет, тем с лучшей точностью экспериментаторам необходимо измерить это сечение. Именно измерению сечения электрон-позитронной аннигиляции в адроны в диапазоне энергий от 1,84 до 3,72 ГэВ и посвящен эксперимент, проведенный с детектором КЕДР на коллайдере ВЭПП-4М в ИЯФ СО РАН. В нем проведено измерение данного сечения с лучшей на данный момент в мире точностью».

Однако для расчета адронной поляризации вакуума требуются также прецизионные измерения R в области энергий от 0,3 до 1,84 ГэВ, которые ведутся на другом коллайдере ИЯФ СО РАН – ВЭПП-2000. Набор данных уже проведен и ведется их обработка.

Полученные на новосибирском коллайдере ВЭПП-4М данные в настоящее время являются наиболее точным измерением величины R для данной области энергии. Результаты уже используются в современных теоретических расчетах, что позволяет сделать следующий шаг по точности в проверке Стандартной модели и, возможно, открытию проявлений Новой физики.

Институт ядерной физики

В числе тем, которые обсуждают на проходящей в Новосибирске в эти дни международной конференции по генетике и селекции растений PlantGen 2019, важное место занимают вопросы, касающиеся редактирования генома. Интерес к таким проектам вполне понятен: геномное редактирование позволяет очень быстро, в пределах одного года, исправлять некоторые характеристики сорта той или иной сельскохозяйственной культуры (при классических подходах к селекции на это ушли бы годы).

ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» является одним из пионеров в развитии этого направления в России: здесь был достигнут первый в стране успешный результат по редактированию сельскохозяйственной культуры, а именно такого сложного с биотехнологической стороны объекта, как ячмень. В ИЦиГ СО РАН сейчас растут потомки первых отредактированных растений ячменя, в которых изменена морфология колоса для более легкого его обмолота и отделения несъедобных жестких пленок от зерна. То есть, пройдены все этапы работы, от внесения в геном ячменя необходимых мутаций, до получения линий нетрансгенных растений, которые «унаследовали» необходимые признаки «естественным» путем.

Некоторые результаты этой работы и озвучила в своем докладе на конференции старший научный сотрудник лаборатории генной инженерии ФИЦ ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Софья Герасимова. Впрочем, по ее словам, они с коллегами не намерены ограничиваться работой с ячменем:

– Сейчас мы отрабатываем метод так называемого «геномного редактирования» для ряда сельскохозяйственных культур. Нашей основной целью являются хлебные злаки и растения семейства пасленовых, прежде всего, картофель, но впоследствии эту технологию можно расширить, например, на томат, баклажан и другие пасленовые культуры.

В ближайший год планируется расширение инструментария по редактированию генома, и получение растений не со случайными мутациями, а с точными модификациями генов. Часть работ в ИЦиГ проводят самостоятельно, часть вместе с партнерами – российскими (ФИЦ «Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова», Санкт-Петербург) и зарубежными (Институт генетики сельскохозяйственных растений, Гатерслебен, Германия).

Как отмечают ученые, на получение второго поколения растения с необходимой модификацией уходит около года. Еще некоторое время потребуется для получения стабильной линии растений, которую можно преобразовать в новый сорт. Но даже учитывая, что технология редактирования генома очень новая и некоторые ее методы еще только отрабатываются, временные затраты на создание нового сорта уже в разы меньше, чем при классической селекции. А ведь у нее в перспективе есть еще одно важное преимущество: большая точность вносимых модификаций, позволяющая создавать «сорт под заказ», в соответствии с актуальными запросами сельхозпроизводителей. Поэтому в Институте цитологии и генетики намерены расширять спектр исследовательских проектов в этом направлении.

Институт цитологии и генетики СО РАН

Мы продолжаем рассказывать про молодых ученых Академгородка, ставших лауреатами премии мэрии Новосибирска в этом году. Наш собеседник – и.о. зав. лаб. лаборатории рекомбинационного и сегрегационного анализа, научный сотрудник ФИЦ ИЦиГ СО РАН, старший научный сотрудник ФЕН НГУ, к.б.н. Яков Цепилов.

– Какой именно результат Вашей работы был отмечен премией?
– Премию дали за исследования генетики хронической боли в спине и варикозной болезни вен нижних конечностей человека.
– Эти заболевания связаны генетически?
– Нет, они самостоятельные. Просто так совпало, что наша лаборатория занимается изучением генетической составляющей и той, и другой патологии, и мы получили результат по обоим направлениям.
– В таком случае, расскажите о том, что Вы с коллегами обнаружили по каждому из направлений?
– С болью в спине, ее еще называют дорсалгией или остеохондрозом, приходится сталкиваться многим людям. Причем, речь идет не просто о каких-то неудобствах, дорсалгия может приводить к ограничению трудоспособности и другим серьезным последствиям. Обычно таким пациентам прописывают обезболивающие и противовоспалительные препараты, временно снимающие симптомы, но часто эти боли, спустя некоторое время, возвращаются, заметно ухудшая качество жизни человека. А для того, чтобы решить проблему окончательно, надо сначала хорошо изучить механизм ее возникновения. Известно, что боли в спине имеют гетерогенную разнохарактерную природу. До сих пор в этом направлении преобладали исследования связей дорсалгии с тем или иным внешним фактором риска: ожирение, образ жизни и проч. Но у этой патологии есть также существенная генетическая компонента. На протяжении нескольких лет мы совместно с британскими коллегами из King’s College London работали с данными UK Biobank, содержащего информацию о геномах более полумиллиона добровольцев, предоставивших полную информацию о своем здоровье и состоянии организма. Мы первыми в мире провели полногеномный анализ ассоциаций по этой патологии и определили несколько генов, которые с высокой степенью достоверности ассоциированы с ней. Результаты этих работ вылились в несколько статей в ведущих научных журналах.
– На какой стадии исследования генетики боли в спине находятся сейчас? И есть ли какие-то у него какие-то прикладные перспективы?
– Мы установили, что у боли в спине есть, как минимум, две генетических компоненты. Одна из них имеет отношение к морфологии и структуре позвоночника, а вторая связана с нервной системой, индивидуальными особенностями восприятия боли.
Эта вторая компонента, с генетической точки зрения, вносит гораздо больший вклад в развитие болей в спине. И оказалось, что у нее много общего с генетической составляющей ряда психологических заболеваний, например, депрессии, а также с такими признаками как интеллект и уровень образования. Причем, эта связь разнонаправленная: если у человека есть генетические факторы, которые увеличивают вероятность получения им высшего образования, они же одновременно снижают генетический риск возникновения болей в спине.
Конечно, это не значит, что, если у какого-то конкретного человека менее развиты интеллектуальные способности, он с большей вероятностью будет страдать от остеохондроза. Эти факторы риска обнаружены на уровне популяции и их взаимосвязь надо изучать дальше. Вообще, боль в спине оказалась на удивление коморбидной патологией, которая генетически связана с массой других факторов риска, например, с генетической склонностью к ожирению. С одной стороны, это осложняет описание ее генетической природы, поскольку в нее включено, так или иначе, очень много компонент, завязанных на разные факторы риска. А с другой, открывает интересные перспективы для дальнейшей работы. К тому же, многое пока является только нашей гипотезой, которая потребует дополнительного подтверждения. Чем мы сейчас и занимаемся. Что касается прикладных перспектив, конечно, они есть. Уже то, что мы нашли конкретные гены, связанные с болью в спине, имеет непосредственное значение для дальнейших исследований в области внедрения в клиническую практику. Теперь надо понять, как на эти факторы можно влиять.
– А что удалось понять относительно генетики варикоза?
– По варикозной болезни нижних конечностей мы провели аналогичный цикл работ. Исторически он начался даже раньше, чем по боли в спине и у истоков стоял не я. Мы выполняли его вместе с Институтом химической биологии и фундаментальной медицины. Мы также провели полногеномный анализ на ассоциации с варикозом, выявивший двенадцать генов и два белка, с которыми связана варикозная болезнь. Относительно некоторых и ранее были подобные предположения (которые подтвердились), а некоторые мы выявили впервые. Эти гены напрямую связаны с болезнью, а еще они относятся к типу генов, который может служить мишенями для создания новых лекарств. А вы сами понимаете, насколько востребованы эффективные терапевтические методы лечения этого заболевания, для которого, к слову, сейчас нет лекарств. Кроме того, мы изучили связь варикозной болезни с другими патологиями. Они оказались не такими разносторонними, как в случае с болью в спине, но некоторые интересные корреляции нам удалось обнаружить. Во-первых, что было ожидаемо, с тромбозной болезнью, поскольку обе патологии связаны с состоянием кровеносных сосудов. Но были и менее очевидные связи. Например, с ожирением или, что неожиданно – с тем же уровнем интеллекта. Правда, тут может быть непрямая взаимосвязь: развитию варикоза способствует физическая работа, его еще называют «болезнью стоячих», а люди, с высоким уровнем интеллекта обычно находят работу, связанную с умственным трудом. В любом случае, такие неявные связи требуют дальнейшего изучения. А вот с выделенными нами генами, о которых я сказал выше, можно уже проводить цикл работ по созданию новых лекарств.
– Вообще, насколько сильную роль играет наследственность в развитии варикозной болезни?
– Роль наследственности довольно высока, сейчас ее оценивают на уровне примерно тридцати процентов. Но это средние оценки, в разных популяциях доля генетических факторов риска может сильно колебаться. В любом случае, она достаточно серьезная, чтобы им заниматься, учитывая, что и варикоз, и боль в спине – очень распространенные патологии, то есть речь идет о проблемах сотен миллионов людей.
Источник

Сотрудники НИИ биохимии ФИЦ фундаментальной и трансляционной медицины и ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» вместе с коллегами из Уральского научно-исследовательского института фтизиопульмонологии Минздрава РФ выделили альвеолярные макрофаги с палочками Коха от больных туберкулезом людей. Это позволяет быстро оценить вирулентность штаммов возбудителя заболевания, протестировать новые препараты и определить лекарственную устойчивость у прооперированных пациентов с туберкулезом легких. Подробности опубликованы в журналах Plos One и Tuberculosis.

Туберкулез считался почти побежденным в 1970—1980-х годах, благодаря применению высокоэффективных антибиотиков — изониазида и рифампицина, а также масштабной вакцинации. Однако спустя десятилетие появились штаммы с множественной лекарственной устойчивостью, и, по данным на 2015 год, от туберкулеза каждые 20 секунд умирает один человек на планете и около 4 700 людей каждый день.

«Россия, Индия и Китай находятся в зоне высокого риска: согласно докладу Всемирной ассоциации здравоохранения, в 2018 году на эти страны приходилось больше половины от общемировых случаев заражения формой с множественной лекарственной устойчивостью. В Сибирском и Дальневосточном федеральных округах заболеваемость туберкулезом в два раза выше, чем в среднем по России, как и распространенность резистентных форм», — объясняет старший научный сотрудник Научно-исследовательского института биохимии Федерального исследовательского центра фундаментальной и трансляционной медицины кандидат биологических наук Елена Геннадьевна Уфимцева.

Разные типы клеток, полученные из стенок каверны резектата легкого. Альвеолярные макрофаги, содержащие микобактерии туберкулеза помечены черными стрелками. На рисунке A-B красной стрелкой обозначены многоядерные клетки Лангханса, свидетельствующие о туберкулезной воспалительной реакции в легких. Нейтрофил, содержащий микобактерии туберкулеза маркирован зеленой стрелкой. На рисунке С — черной снежинкой обозначен лимфоцит, взаимодействующий с альвеолярными макрофагами. Остальные клетки — неинфицированные альвеолярные макрофаги.

Возбудитель туберкулеза — палочка Коха (Mycobacterium tuberculosis) колонизирует альвеолярные макрофаги: в норме легкие человека почти не содержат этих клеток, повышенная насыщенность ими фиксируется у заболевших. Ткани нездоровых органов изменены: содержат «бугорки» — гранулемы, те из них, что больше 12 мм, называются туберкулемами. В центре образований находится гной, состоящий преимущественно из погибших макрофагов, единичных микобактерий, а вокруг плотная соединительная ткань, насыщенная коллагеном, через которую макрофаги не проникают — таким образом организм старается изолировать очаг инфекции. Но, когда туберкулемы дорастают до бронхов, образуются каверны, и человек становится бактериовыделителем, откашливая микобактерии в окружающую среду.

В Уральском НИИ фтизиопульмонологии ежедневно проводится несколько операций по резекции отделов легких больных туберкулезом людей. Елена Уфимцева предложила использовать часть ткани резектатов для выделения макрофагов, зараженных микобактериями, из легких пациентов. Технология была отработана ею ранее в НИИ биохимии СО РАМН на лабораторных мышах.
«Мы брали фрагменты стенок каверн и туберкулем, кусочки легких, отстоящих от этих крупных туберкулезных очагов на пять и более сантиметров. Промывали в обычном стерилизованном чайном ситечке, твердые капсулированные гранулемные образования выбрасывали, а оставшуюся суспензию высаживали на покровные стекла в культуральные планшеты. Менее чем за сутки макрофаги прикреплялись к стеклу: через 16—18 часов, когда пациент еще лежал в реанимации, мы уже получали клеточные культуры, которые сразу могли исследовать на микобактерии в альвеолярных макрофагах. Это позволяет определить персонально для каждого прооперированного пациента вирулентность микроорганизмов, их лекарственную устойчивость и протестировать препараты для лечения», — говорит Елена Уфимцева.
Согласно принятой медицинской практике, после удаления пораженных туберкулезом тканей легкого часть резектатов направляются на гистологический анализ (исследование ткани под микроскопом), также изучается мокрота заболевшего с целью поиска микобактерий. В клинике Уральского НИИ фтизиопульмонологии проводятся все эти процедуры, однако с их помощью в тканях резектатов легких удавалось найти лишь единичные макрофаги с микобактериями. При этом результаты, полученные коллаборацией новосибирских и уральских специалистов после работы с 30 пациентами, показывают, что в тканях, даже удаленных от каверн и гранулем, фиксируются сотни тысяч макрофагов, значимый процент которых заражен микобактериями.
«В течение первых послеоперационных дней мы можем оценить степень инфицированности микобактериями клеток-хозяев, по наличию и типу колоний определить их функциональный статус, вирулентность возбудителя заболеваний, характерный для легких пациента на момент операции. Это помогает скорректировать лечение, проведение эпидемиологических мероприятий, а также имеет большое значение для врачей клиники УНИИФ — им критически важно знать, у какого пациента высоковирулентные бактерии, чтобы в том числе не заразиться самим», — подчеркивает Елена Уфимцева.Исследователи зарегистрировали три патента на свои разработки и надеются внедрить в клиническую практику созданные ими методы, как по получению ex vivo (эксперименты на живой ткани организма в искусственной среде) культур альвеолярных макрофагов, так и по оценке вирулентности и способности микобактерий размножаться после антибиотикотерапии.

Наука в Сибири