Ушедший 2002-й - год медицины и биологии

В прошлом году "вынашивание" мышами человеческих зубов и пересадка лиц стали реальностью

Несколько дней назад закончился второй год нового тысячелетия. Он был непростым и его календарь  обозначен множеством памятных дат, относящихся к самым различным сферам общественной жизни. Ежегодно в декабре журнал Science подводит итоги года и приводит список и общую оценку наиболее важных научных открытий в различных дисциплинах. 2002 год был богат открытиями в самых различных сферах науки – от квантовой физики, нанотехнологий и астрономии до молекулярной биологии, археологии, математики и психологии. Однако, согласно подведённым итогам, уходящий 2002 всё же решено назвать годом биологии и медицины. В связи с этим хотелось бы напомнить наиболее важные и "резонансные" из прошлогодних достижений в области  биомедицинских исследований.

Малые РНК

Именно открытие новых функций так называемых малых РНК в клетке многие эксперты склонны считать наиболее важным открытием 2002 года. Чем же примечательны эти низкомолекулярные и ранее малопримечательные нуклеиновые кислоты? Ранее было принято считать, что функция РНК в клетке сводится к процессам реализации генетической информации и белкового синтеза – транскрипция, дозревание информационных РНК, транспорт аминокислот и тому подобное. Однако последние открытия обещают перевернуть привычные взгляды на данный вопрос и, возможно, "превратить Золушку в королеву". Исследования показывают, что в число функций малых РНК может входить включение и выключение активности генов и даже вырезание определённых участков ДНК. Полагают также, что они могут играть ключевую роль в распределении генетических детерминант в процессе клеточного деления. Учёные надеются, что дальнейшие исследования в данной сфере, возможно, смогут открыть пути к лечению различных заболеваний, в первую очередь, онкологических.

Определение последовательности генома ряда организмов

В 2002 продолжались работы над проектом "Геном человека". Однако Homo sapiens - далеко не единственный организм, у которого ученые определили последовательность оснований ДНК. Прошедший год принёс информацию о структуре наследственной информации целой серии организмов, значимых в сельскохозяйственных и медицинских целях. Так, секвенация (определение последовательности) генов некоторых подвидов риса обещает быть полезной при разработках способов повышения урожайности и пищевой ценности данного растения. Определение последовательности ДНК малярийного плазмодия Plasmodium falciparum, а также его переносчика – москита Anopheles gambiae, возможно, поможет в создании новых видов инсектицидов, репеллентов и вакцин. Буквально недавно были завершены работы по секвенации ДНК мыши, результаты которых были обнародованы в декабре и доступны всем желающим, и в том числе - через Интернет. Продолжаются исследования ДНК свиньи и некоторых других организмов. 

Старейший гоминид

В ходе раскопок возле озера Чад в западной части Африки обнаружен череп человекообразного существа, возраст которого, по приблизительным подсчётам, может быть равен от 6 до 7 миллионов лет. Это по крайней мере на 3 миллиона лет старше самого древнего известного дотоле ископаемого. Также вызывает удивление место обнаружения находки – западная Африка, тогда как принято считать, что наиболее ранние человеческие предшественники происходят из восточной части материка. Существо, чей череп был обнаружен, уже не было обезьяной, однако ещё не стало человеком. По словам исследователей, череп обнаруживает одновременно признаки шимпанзе, гориллы и человека, что позволяет классифицировать его как возможного общего предка всей трёх видов. 

Клонирование человека

Уже известно, что уже по крайней мере 8 исследовательских групп по всему миру работают над клонированием человека. Не исключено, что первый официально клонированный ребёнок появится на свет ещё до 31 декабря текущего года.  Ещё в апреле небезизвестный итальянский доктор Северино Антинори объявил о том, что одна из женщин, участвующих в его проекте, находится на 8 неделе беременности, чем вызвал немалое волнение в широких кругах общественности. Антинори заслужил весьма неоднозначное отношение к себе со стороны представителей мировой науки и медицины, поскольку его выступления носят весьма декларативный характер, и он не старается подтвердить свои слова какими-нибудь практическими аргументами. Однако вот на конференции в ноябре он объявил о том, что появление на свет первого человеческого клона намечено на январь 2003. Он опять был немногословен. Из того немногого, что всё-таки удалось узнать, можно отметить лишь, что, согласно результатам ультразвукового сканирования, сейчас вес плода составляет от 2,5 до  2,7 кг и он "полностью нормален".

На протяжении 2002 всё больше и больше стран "дают законодательское добро" на клонирование, в основном в терапевтических целях, не смотря на активный протест Ватикана и международные акты, запрещающие клонирование человека. В этом направлении двигаются Германия, Франция, Австралия и другие аналогично настроенные державы. В США первым штатом, регламентировавшим терапевтическое клонирование, стала Калифорния (в сентябре). 

Искусственный вирус и бактерия

Летом группа исследователей под предводительством профессора Эккарта Уиммера из University of New York at Stony Brook объявила о том, что им в лабораторных условиях удалось "собрать" из составляющих полностью функциональный вирус полиомиелита – опасного заболевания, поражающего, в частности, нервную систему. У подопытных животных, зараженных искусственно созданным возбудителем, наблюдались все характерные признаки заболевания и они вскоре умирали. Вирус полиомиелита – один из наиболее простых вирусов, однако учёные надеются в будущем значительно усовершенствовать свою технологию.
 
Уже несколько месяцев спустя в прессе появились сообщения о том, что всемирно известные генетики, американцы Крег Вентер и Гамильтон Смит работают над созданием первой искусственной бактерии с минимальным количеством генетического материала, достаточным для самостоятельной жизнедеятельности. Исследователи собираются взять "за основу" бактерию Mycoplasma genitalium, которая в норме встречается в составе мочеполовой флоры человека, полностью удалить её собственный генетический материал и заменить его искусственной хромосомой. По расчетам учёных, для того, чтобы обеспечить нормальное функционирование, искусственная хромосома должна будет содержать около 300-400 генов. Учёные надеются, что их работа позволит создавать микроорганизмы с заданными свойствами, с помощью которых, например, можно будет производить естественную деградацию мусора или получение энергии из органических отходов.

Биотехнологии: зубы, сперматозоиды,  яйцеклетки и почки, "выношенные" мышами 

Одно за другим появляются сообщения относительно открытий типа "удалось вырастить мышонка из яйцеклетки, созревшей в почке крысы", "учёные вырастили зуб в лаборатории", "сперматозоиды под кожей мыши" и тому подобное. Суть данных экспериментов в общих словах заключается в следующем:  недоразвитые клетки животных одного вида пересаживаются в под кожу или в надпочечник представителей другого. Реципиентами, как правило, выступают  генетически измененные мыши:  наследственые дефекты иммунной системы исключает у этих животных возможность отторжения чужеродных тканей.  Таким образом, в организме лабораторных мышей и крыс могут быть выращены ткани любых других животных.

Как выяснилось,  эта необычная технология может широко использоваться в медицине. Так, например, если мальчик имеет онкологическое заболевание, требующее химиотерапевтического вмешательства, это означает, что он будет стерилизован – половые клетки и их предшественники погибают в ходе химиотерапии. Зато теперь стало реально "зарезервировать" его половые клетки на будущее. Для этого клетки-предшественницы сперматозоидов изымаются из половых органов и соответствующим образом подсаживаются в организм-носитель (мышь, например). Там они развиваются и формируют нормальные половые клетки. Потом, возможно, появится возможность подсадить их обратно. Аналогичную процедуру уже удалось проделать с женскими яйцеклетками (австралийские учёные под руководством Shae-Lee Cox из Monash University вырастили мышонка из из яйцеклетки, которая формировалась под капсулой почки крысы). Разработка данных методик может быть полезной в работах по сохранению вымирающих видов, а также лечению бесплодия у женщин. 

Через год медики смогут пересаживать лица

Таково утверждение Питера Батлера, ведущего пластического хирурга Великобритании.
Донором лицевых структур будет недавно умерший человек. В ходе операции с лица реципиента – особы, которой делают пересадку – будут удалены кожа, а также мышцы и подлежащий слой жировой ткани.  Вместо удалённых тканей на череп будет пересажено целое лицо, заимствованное у трупа – с губами, подбородком, ушами, носом, восемью магистральными лицевыми сосудами и даже некоторыми участками кости. По словам Батлера, ему понадобится ещё от 6 до 9 месяцев для того, чтобы окончательно закончить разработку всех деталей технологии. Пересадка лиц необходима в первую очередь лицам с массированными ожогами лица, а также поражениями иного характера.

Технологии повторной утилизации и естественной деградации отходов

За текущий год было разработано значительное количество различных технологий переработки отходов, использования их в качестве альтернативного источника энергии и т.д., связанных с использованием биотехнологий.

Так, например, учёные из Гонолулу (Гавайи) под руководством биохимика Чжана Ю, разработали технологию производства экологически чистого пластика из обычных пищевых отбросов. Суть технологии следующая: органические отходы разлагаются анаэробными микроорганизмами с образованием специфических продуктов (в основном органических кислот), которые служат пищевым субстратом для других микроорганизмов (в опыте использовалась аэробная бактерия Ralstonia eutropha). Специфика последних состоит в том, что они используют кислоты кроме всего прочего для отложения специфического полимерообразного вещества, похожего на пластик. По данным исследователей, полимер может составлять до 70 процентов массы бактериальной культуры и реально получать до 20-25 килограммов полимера на каждые 100 кг исходной органической массы. Авторы технологии полагают, что их разработка может привлечь иметь немалый интерес компаний, занятых переработкой мусора и, возможно, позволит превратить утилизацию органики в прибыльное дело. Одна из азиатских компаний уже готова применить технологию на практике.

Исследованиями несколько другого рода заняты индийские учёные – они разработали технологию "пришивания" к полимерам сахаридных остатков, что делает такие материалы подходящим субстратом для грунтовых бактерий-деструкторов, так что такие пластики способны разлагаться самым естественным путём и в краткие сроки.

В 2005 году ожидается рождение первого млекопитающего в космосе

В рамках совместного проекта, которым заняты учёные и студенты нескольких стран, планируется запустить на орбиту т.н. биоспутник – аппарат, который будет населен мышами и пробудет на орбите рекордное для аналогичных проектов время – около 7 недель. За этот период некоторые "члены команды", которая будет состоять исключительно из самок, приведут на свет потомство, которое, таким образом, будет первым рожденным в космосе представителями млекопитающих. На спутнике будут созданы гравитационные условия, аналогичные таковым на Марсе, так как одной из главных задач проекта является исследование длительного воздействия слабой гравитации на организм. Подробнее о проекте можно прочитать в статье, недавно опубликованной на Компьютерре Онлайн.

Вместо заключения

Впрочем, список интересных открытий в области биомедицины настолько длинен, что его можно будет продолжать  до конца текущего, 2003 года. Кстати, он, вероятно запомнится человечеству не менее важными и значимыми научными работами, чем предшествующий год.