Е. Н. Лебедева кандидат биологических наук, доцент кафедры биологической химии Оренбургского государственного медицинского университета



страница1/14
Дата26.07.2018
Размер8,18 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЛУГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ПЕДИАТРИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЧИТИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ



ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


МАТЕРИАЛЫ ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНОЙ МОЛОДЕЖНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ
«МОЛЕКУЛЯРНАЯ МЕДИЦИНА:

НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ»



17 ФЕВРАЛЯ 2017 ГОДА

ОРЕНБУРГ

УДК 616-056.7-07-08:575:577.2] (063)

ББК 52.54я43

М 75

Редакционная коллегия:

А.А. Никоноров – доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой биологической химии;

Е.Н. Лебедева – кандидат биологических наук, доцент кафедры биологической химии Оренбургского государственного медицинского университета;

С.Н. Афонина – кандидат медицинских наук, доцент кафедры биологической химии Оренбургского государственного медицинского университета;

Е.В. Попова - кандидат медицинских наук, доцент кафедры биологической химии Оренбургского государственного медицинского университета;

Л.В. Гирина – кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры биологической химии Оренбургского государственного медицинского университета;

Н.В. Винокурова – кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры биологической химии Оренбургского государственного медицинского университета;

И.В. Мачнева - ассистент кафедры биологической химии Оренбургского государственного медицинского университета.

Л.В. Голинская – кандидат биологических наук, доцент кафедры биологической химии Оренбургского государственного медицинского университета.

Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием «Молекулярная медицина: настоящее и будущее» - Оренбург, ФГБОУ ВО ОрГМУ Минздрава России, 2017. – 342 с.



Приветствие участникам конференции от декана факультета фундаментальной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова профессора Всеволода Арсеньевича Ткачука

Уважаемые организаторы и участники научной молодежной конференции в Оренбургском государственном медицинском университете!

Примите мои искренние поздравления с очень своевременной тематикой конференции и столь широким диапазоном интересов в области молекулярной биологии и медицины! Я очень дорожу нашей давней дружбой с Вячеславом Петровичем Твердохлибом, профессором А.А. Никоноровым и его коллективом. Знаю, что внимание к студенческим научным поискам и создало в течение последних 30 лет известную школу оренбургских биохимиков, патофизиологов, клиницистов, развивших теорию адаптационной терапии и профилактики, создавших первые в стране лечебные комплексы «Урал-1», «Горный воздух», существенно обогатившие практику широкой витаминизации всех слоев населения Оренбуржья, работников промышленных предприятий. И очень рад тому, что эта работа выполняется с активным участием сотрудников Университета и его студентов.


Всеволод Арсеньевич Ткачук
Академик РАМН и РАН. Декан Факультета фундаментальной медицины МГУ им. М. В. Ломоносова. Директор Института регенеративной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова и действующий президент Национального общества регенеративной медицины

Организаторы:

Кафедра биологической химии

ФГБОУ ВО «Оребургский государственный медицинский университет» Минздрава России

СНО ОрГМУ им. Ф.М. Лазаренко


Участники конференции:

    • Кафедра биологии ОрГМУ

    • Кафедра биофизики и математики ОрГМУ

    • Кафедра истории Отечества

    • Кафедра микробиологии, вирусологии, иммунологии ОрГМУ

    • Кафедра неврологии и медицинской генетики ОрГМУ

    • Кафедра общественного здоровья и здравоохранения № 1 ОрГМУ

    • Кафедра общей и коммунальной гигиены ОрГМУ

    • Кафедра судебной медицины и правоведения ОрГМУ

    • Кафедра факультетской педиатрии и эндокринологии ОрГМУ

    • Кафедра фармакологии ОрГМУ

    • Кафедра философии ОрГМУ

    • Кафедра химии и фармацевтической химии ОрГМУ

    • Кафедра химии и биотехнологий ОГАУ

    • Кафедра химии и методики преподавания химии ОГПУ

    • Библиотека ОрГМУ

    • Кафедра медицинской химии ЛУГАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО МЕДИЦИНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

    • Кафедра биологической химии САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО МЕДИЦИНСКОГО ПЕДИАТРИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

    • Кафедра акушерства и гинекологии БАШКИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО МЕДИЦИНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

    • Кафедра лабораторной диагностики ЧИТИНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ

    • Кафедра ландшафтного строительства, кафедра химии УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЛЕСОТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

    • Кафедра биологической химии ЮЖНО-УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО МЕДИЦИНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

    • Кафедра основ агрономии БЕЛОРУССКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРАРНО-ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

    • Кафедра медицинской биохимии КАЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО МЕДИЦИНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МЕДИЦИНА – ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МЕДИЦИНА: БУДУЩЕЕ РОЖДАЕТСЯ СЕГОДНЯ

Овчинникова Т.А .

Научный руководитель: к.б.н., доцент Е.Н. Лебедева

Кафедра биологической химии

Оренбургский государственный медицинский университет
Со времен становления медицинской науки параллельно с учениями о терапии и хирургии развивались представления о профилактике. Врачи всех эпох мечтали найти способы для предупреждения развития заболеваний или обнаружения их на самых ранних этапах, позволяющие без труда предотвратить наступление беды. «Противодействуй болезни вначале; поздно думать о лекарствах, когда болезнь укоренилась от долгого промедления», – говорил Овидий. Действительно, до недавнего времени не существовало надежных и высокоинформативных методов выявления донозологических (доклинических) признаков нарушения здоровья, тем более – генетической предрасположенности к тем или иным болезням. Кардинальный перелом во взглядах на роль и место медицины в структуре охраны здоровья произошел на рубеже 1980–1990–х гг. в связи с внедрением в практику нанотехнологий, позволяющих проникать внутрь биоструктур и создавать в них условия для визуализации очагов поражения, скрытых от глаз врача–клинициста. Это утвердило ученых в представлении о том, что первыми признаками болезни являются не клинические симптомы, а, напротив, постепенно формирующийся прогрессирующий патологический процесс, который может годами оставаться «молчащим». Сегодня ни у врачей, ни у пациентов не осталось сомнений, что именно от того, насколько рано удастся обнаружить патологический процесс, будет зависеть и успех лечения: чем скорее поставлен диагноз, тем выше вероятность благоприятного прогноза и тем ниже риск хронизации болезни и инвалидизации пациента.

Медицина сегодня стоит на пороге революционных перемен. Стремительный прогресс фундаментальных наук в последние десятилетия позволил, наконец, приблизиться к заветной мечте всех поколений врачей – возможности выявления патологических процессов, ответственных за развитие конкретного заболевания у конкретного индивидуума, на начальной стадии. Следующим шагом должно стать таргетное (точечное) вмешательство в процесс, способное прервать его у данного пациента. Эти ключевые принципы объединило в себе новое направление в структуре национальных систем здравоохранения, стремительно развивающееся во многих странах мира: превентивная, предиктивная и персонифицированная медицина (ПППМ) Термин «предиктивная» происходит от латинского глагола «praedico», что означает «говорить наперед, предупреждать». Таким образом, задачей предиктивной медицины является не совершенствование методов лечения уже существующих заболеваний, а, по известному определению французского ученого, лауреата Нобелевской премии Дж. Доссэ, «предсказание вероятности их возникновения».

Оценить потенциальный индивидуальный риск возникновения определенной болезни можно посредством широко известного, но еще не являющегося стандартом медицинской помощи генетического тестирования. Однако уже на следующем этапе – экспрессии продуктов тех или иных генетических полиморфизмов, ответственных за появление болезни, – с катастрофической скоростью изменяется спектр разнообразных молекул, секретируемых клетками пораженного органа или системы, – так называемых «биомаркеров». Грамотное использование этой информации даст врачу уникальную возможность следить за динамикой патологического процесса, определять прогноз и терапевтические мишени, актуальные для конкретного пациента.

Хорошо известно, что прогрессирующие изменения в содержании таких биомаркеров, как холестерин, липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины высокой плотности (ЛПВП) и С–реактивный белок (СРБ) могут определять индивидуальные риски развития атеросклероза и сердечно–сосудистых болезней, а мероприятия, направленные на нормализацию вышеупомянутых показателей, способны снижать риски инсультов и инфарктов во много раз. Это – распространенный пример того, что стойкие изменения в содержании молекул–биомаркеров являются индикатором начинающегося неблагополучия.

Именно поэтому следующим за генетическим тестированием (генотипированием) шагом должно стать фенотипирование, или анализ изменений в содержании биомаркерных молекул. Очевидно, что именно этот анализ позволяет выявить не наличие предрасположенности к болезни, а реально начавшийся патологический процесс в его доклинической стадии. А вовремя принятые меры профилактики зачастую позволяют отвести угрозу болезни. Эти меры и составляют ядро превенции – второго «кита» ПППМ. Известный французский философ, математик и физик Б. Паскаль говорил: «Предвидеть – значит управлять». В свете концепции ПППМ эта фраза приобретает новый смысл для врача и больного: «Предвидеть – значит не допустить!».

Термин «персонифицированная медицина» (personalized medicine) впервые появился в названии монографии американского исследователя К. Джейна. Ей предшествовал ряд работ, среди которых особо следует упомянуть исследования Л. Голланда (США), предложившего необычный аналитический протокол с названием «Индивидуальная (ориентированная на пациента) диагностика и лечение», согласно которому составление многофакторной базы данных на каждого пациента предполагает учет его индивидуальных биологических и психосоциальных особенностей. Таким образом, ПППМ – это альтернативная идеология и методология современного здравоохранения, суть которой заключается в персонифицированном управлении состоянием здоровья и резервами организма ради сохранения благополучия пациента, а не «ремонта» вышедшего из строя организма.



НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПЕРСОНИФИЦИРОВАННОЙ МЕДИЦИНЫ

Бикмаева Ю.А., Ахметгареева А.А.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л.И.

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
В последние годы ученые многих стран активно обсуждают концепцию персонифицированной, или предикативной (предупредительной) медицины – она, по прогнозам, способна существенно повысить качество лечения. Раннее выявление рисков возникновения того или иного заболевания у конкретного пациента, оптимальная для него врачебная помощь уже в ближайшей перспективе могут стать реальностью.

Персонификация лечения является одной из самых актуальных проблем медицинской практики. Под персонификацией терапевтического лечения следует понимать назначение лучше других подходящего пациенту лекарственного препарата или метода лечения, основанное на современной научной медицинской информации. Персонифицированный подход широко используется в различных областях медицины. Он постулируется как основной при переливании крови, трансплантации органов и тканей, клеточной терапии, так как обеспечивает безопасность этих медицинских технологий. Однако в сложившейся терапевтической практике преимущественно используется патогенетический принцип назначения лекарственных средств и физических методов лечения, учитывающий особенности течения патологического процесса в рамках конкретной нозологической формы.

Персонификация лечения является одной из самых актуальных проблем медицинской практики. Под персонификацией терапевтического лечения следует понимать назначение лучше других подходящего пациенту лекарственного препарата или метода лечения, основанное на современной научной медицинской информации.

Персонифицированный подход широко используется в различных областях медицины. Он постулируется как основной при переливании крови, трансплантации органов и тканей, клеточной терапии, так как обеспечивает безопасность этих медицинских технологий. Однако в сложившейся терапевтической практике преимущественно используется патогенетический принцип назначения лекарственных средств и физических методов лечения, учитывающий особенности течения патологического процесса в рамках конкретной нозологической формы.

При сочетанной патологии, широко представленной в клинике внутренних болезней, такую методологию лечения нельзя признать адекватной, так как она требует назначения разных фармакологических препаратов и физических методов при ограниченной возможности учета вариантов их взаимодействия. Кроме того, в условиях полипрагмазии теряется принцип персонализированного лечения и реабилитации.

Современные подходы к персонификации терапии связаны также с выбором тактики лечения в зависимости от сопутствующей патологии, о чем свидетельствуют данные 6-го доклада экспертов Объединенного национального комитета США по артериальной гипергензии. Наличие у пациента сопутствующих заболеваний диктует необходимость выбора одних групп лекарственных препаратов и отказа от других. Новый этап оптимизации лечения терапевтических больных связан с внедрением в клиническую практику генетических исследований, в основе которых лежат технологии молекулярной диагностики. В настоящее время интенсивно разрабатываются и внедряются такие технологии, как генотипирование однонуклеотидных полиморфизмов, определение гаплотииа, исследование протеомикса, изучение экспрессии генов с помощью технологии биочип / микроэррей. Вследствие разработки указанных технологий сформировались новые направления в фармакологии: фармакогенетика, фармакогеномикаи фармакопротеомика.

Предметом изучения фармакогенетики выступает генетическая изменчивость пациентов, определяющая специфическое лечение. Особый акцент делается на изучении вариаций в гене, предположительно ответственном за эффект лекарственного препарата. Предмет изучения фармакогеномики изменчивость лекарств. При этом оценка всего открытия, поиска и разработки новых лекарственных препаратов. Индивидуализированная терапия может строиться на различиях в белковой -экспрессии, а не только на генотипическом полиморфизме. Фармакопротеомика, основанная на стратификации пациентов на базе анализа белков, призвана помочь найти соответствие специфической терапии специфическому маркеру в подгруппе пациентов. Кроме того, фармакопротеомика призвана увеличить предсказуемость результатов ранних этапов разработки лекарственного средства и выявить неинвазивные биомаркеры токсичности или эффективности препарата. Новые направления фармакологии составили основу интенсивно развиваемой в последние годы за рубежом персонифицированной медицины, цель которой состоит в том, чтобы проектировать лечение пациента согласно его генотипу. Более широкий термин «интегративиая медицина» включает в себя разработку на основании геномных данных персонифицированных лекарств, оценку предрасположенности к заболеваниям и к лекарственным препаратам, превентивную медицину, комбинацию диагностики и лечения, мониторинг терапии.

Благодаря мощной финансовой поддержке фармацевтических компаний ожидалось, что персонифицированная медицина станет неотъемлемой частью медицинской практики к 2010 г. Однако на пути реализации этой задачи возникли существенные проблемы. Одна из них состоит в ограниченном применении фармакогенетических методик. Еще одна проблема заключается в том, что инициатива развития интегративной медицины, продвигаемая биофармацевтической отраслью, пока не находит должной поддержки правительств и органов здравоохранения. Кроме того, потребуется обработка огромных массивов данных при ограниченных человеческих ресурсах в области биоинформатики, как и большая работа по просвещению работников здравоохранения и пациентов в вопросах преимуществ и ограничений персонализированной медицины. Однако самая серьезная проблема состоит в том, что персонализированная медицина, по мнению разработчиков этого направления, невозможна в развивающихся странах, а значит, и в странах с незначительным финансированием здравоохранения.


Вероятно, технологии молекулярной диагностики будут определять успехи терапевтической практики в ближайшие годы. Однако возможность широкого внедрения всего комплекса этих технологий в короткие сроки сомнительна.
Исходя из реалий сегодняшнего дня нам представляется рациональным иной методологический подход к понятию «персонифицированная медицина», более широкий по сравнению с используемым сейчас в фармакотерапии. Во-первых, персонификация лечения не должна ограничиваться только лекарственной терапией.

Следует учитывать возможности дифференцированного применения и нелекарственных, в частности физических, методов лечения. Во-вторых, персонифицированная медицина должна строиться на комплексном исследовании не только генетических, но и фенотипических характеристик пациента. В частности, у кардиологических больных основными фенотипическими признаками являются показатели, отражающие метаболический и гемодинамический профиль пациента.


Кроме того, при персонализации лечения необходимо учитывать такие клинические особенности патологии, как субъективно неманифесгированные и ко-морбидные формы заболеваний. Коморбидная патология включает в себя заболевания,патогенетически связанные с основным и сопутствующие, влияющие на подходы к лечению основного заболевания. При проведении исследований по персонализации лечения методологически важно выделить адекватные группы контроля, в том числе плацебо-контроля.
Литература

  1. Горбунова B.H. Молекулярные основы медицинской генетики. СПб., 1999. 212

  2. Куишковский M.C. Гипертоническая болезнь (эссенцнальная гипертензия): Причины, механизмы, клиника, лечение. СПб., 1995. - 311с.

  3. Чазов Е. И. Проблемы лечения ишемической болезни сердца // Терапевт, арх. 2000. Т. 72. № 9. С. 5−9.

  4. Шанин В. Ю. Стрельников А.А., Коровин А. Е., Крысюк О Б. Патофизиологические основы реабилитации участников войн // Медицинская реабилитация раненых и больных: Руководство для врачей. Под ред. Ю. Н. Шанина. СПб., 1997. - С. 82- 116.

  5. Шестой доклад ОНК,Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Pressure // Arch. Intern. Med. 1997. Vol. 157. N 21. P. 2413 -2446.

  6. Herrmann S.M., Paul М. Studying genotype-phenotype relationships: cardiovascular disease as an example // J. Mol. Med. 2002. Vol. 123. P. 1673−1671.

  7. Jain K.K. Personalized Medicine // Trends Mol. Med. 2002. Vol. 4. N 6. P. 548 558.


ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ БИОФИЗИКИ

Альшеева З.Т, Анохина А.В.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л.И.

Кафедра Общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Биофизика – это наука, изучающая физические и физико-химические процессы, протекающие в биосистемах на разных уровнях организации и являющиеся основой физиологических актов. Её возникновение обусловлено интенсивным развитием блока естественных наук, испытывающих потребность в раскрытии физической и физико-химической сущности живых систем. Поэтому становление биофизики можно оценивать как прогресс в физике, тесно связанный с достижениями математики, химии и биологии.

Первым, кто сказал, что живые объекты подчиняются тем же законам и содержат те же частицы материи, что и неживые, был греческий философ Эпикур (примерно 300 лет до нашей эры). Свою историю биофизика начинает вести с фундаментального трактата Цицерона (II-III век н.э.) «Физиология». Это название происходит от слова физика – так тогда называли науку о природе. Науку же о живой природе Цицерон назвал физиологией. Такое название уже свидетельствует о большой роли физики в формировании науки о жизни.

Изучение физических свойств биологических объектов началось в XVII веке – с тех пор, когда были заложены основы первого раздела физики – механики. В биологии в то время наиболее интенсивное развитие получила анатомия. В этот период опубликованы работы У. Гарвея (1628) «Кровообращение»; Р. Декарта (1637) «Диоптика»; Дж. Борелли (1680) «О движении животных», в которых были представлены основы биомеханики. В 1660 году А. Левенгук изобрел микроскоп, который сразу же нашел широчайшее применение в биологических исследованиях, став, по сути, первым истинно биофизическим методом изучения живой природы. Серьезный шаг в развитии биофизики связан с открытием Л. Гальвани биологического электричества (1791). Он обнаружил феномен подергивания лягушачьих лапок в ответ на электрический разряд и предположил главную роль электричества в нервно-мышечной передаче.

В XIX в. развитие биологии сопровождалось обогащением знаний о физико-химических свойствах биологических структур и процессов. Огромное значение имело создание электролитической теории растворов С. Аррениуса, ионной теории биоэлектрических явлений В. Нернста. Были получены основные представления о природе и роли потенциалов действия в механизме возникновения и распространения возбуждения по нерву (Г. Гельмгольц, Э. Дюбуа-Реймон, Ю. Бернштейн, Германия); значение осмотических и электрических явлений в жизни клеток и тканей было выяснено благодаря работам Ж. Лёба (США), В. Нернста и Р. Гербера (Германия). Всё это позволило Дюбуа-Реймону сделать вывод о том, что в материальных частицах организмов не обнаруживается никаких новых сил, которые не могли бы действовать вне их. Такая принципиальная позиция положила конец объяснениям процессов жизнедеятельности действиями каких-то особых «живых факторов, не поддающихся физическим измерениям».

Этапом в развитии биофизики было рассмотрение с физико-химической точки зрения реакций, возникающих в живых клетках при действии различных фармакологических и токсических веществ, в частности наркотических. Овертон (1899) на модели масло — вода установил, что наркотическое действие вещества тем больше, чем выше его растворимость в липидах. Эта модель привела к построению Овертоном первой биофизической теории наркоза. Другая теория (теория Траубе) выдвигала в качестве действующего фактора капиллярно-активные свойства наркотиков. По этой теории должна быть зависимость между поверхностным натяжением и наркотической активностью. Эти исследования были вызваны необходимостью познания механизмов действия отравляющих веществ, примененных в первой мировой войне, и нахождения способов защиты от них.

Исследования Шаде, создавшего свою школу в медицинской биофизике, привели к созданию теории воспалительного процесса. Воспаление рассматривалось им как активный процесс набухания коллоидов соединительной ткани под действием повышенной кислотности среды с последующим изменением их ионного состава и электрического заряда («Физическая химия во внутренней медицине», 1911). Эта теория была дополнена исследованиями Д.Абрамсона, который объяснял миграцию лейкоцитов из кровеносного русла в воспалительный очаг с позиций активного электротаксиса. Особую роль сыграло открытие осмотического давления белков крови при поддержании осмотического равновесия в кровяном русле. Оно вызвало существенный прогресс в создании искусственных кровезаменителей и нашло практическое применение при создании кровезаменителей в первую мировую войну.

Значительный вклад в развитие биофизики внесли отечественные учёные. И.М. Сеченов исследовал закономерности растворения газов в крови, биомеханику движений. К.А. Тимирязев определил фотосинтетическую активность отдельных участков солнечного спектра, установив закономерности, связывающие скорость процесса фотосинтеза и поглощение хлорофиллом в листьях света разного спектрального состава. Лазареву принадлежит заслуга в развитии ионной теории возбуждения (1916), изучении кинетики фотохимических реакций. Он создал первую советскую школу биофизиков, объединил вокруг себя большую группу крупных учёных (в их число входили С.И. Вавилов, С.В. Кравков, В.В. Шулейкин, С.В. Дерягин и др.). В 1919 им был создан в Москве Институт биологической физики Наркомздрава, где велись работы по ионной теории возбуждения, изучению кинетики реакций, идущих под действием света, исследовались спектры поглощения и флуоресценции биологических объектов, а также процессы первичного воздействия на организм различных факторов внешней среды. В конце 20-х - середине 30-х годов русский генетик Тимофеев-Ресовский, немецким биофизик Циммер и физик-теоретик Дельбрюк изучали закономерности возникновения мутаций под действием рентгеновских лучей и других жестких излучений. Главная идея состояла в том, что квант излучения или частица ионизируют атомы внутриклеточного вещества, при этом возникают мутации генов («Классическая зеленая тетрадь», 1935г).

Во 2-й половине XX века успехи в биофизике непосредственно связаны с достижениями в области физики и химии, с развитием и совершенствованием методов исследований и теоретических подходов, применением электронно-вычислительной техники. С развитием биофизики в биологию проникли такие точные экспериментальные методы исследований как спектральные, изотопные, дифракционные, радиоспектроскопические.

Таким образом, важное значение для развития биологии и медицины имеют полученные доказательства закона сохранения энергии (первый закон термодинамики), утверждение принципов химической кинетики как основы динамического поведения биологических систем, концепция открытых систем и второго закона термодинамики в биологических системах, наконец, вывод об отсутствии каких-либо особых «живых» форм энергии. Все это способствовало формированию ведущего современного направления биологической науки – физико-химической биологии, в котором биофизика занимает важное место.
Литература


  1. И.В. Ковалев, И.В. Петрова, Л.В. Капилевич, А.В. Носарев, Е.Ю. Дьякова. Лекции по биофизике: Учебно-методическоепособие/под редакцией проф. Баскакова М.Б.– Томск, 2007. - 175 с.

  2. Тимофеев-Ресовский Н. В. Воспоминания: Истории, рассказанные им самим, с письмами, фотографиями и документами / сост. и ред. Дубровина Н. - М.: Согласие, 2000., 880 с. - 120 с. ил.

  3. http://vivovoco.astronet.ru/VV/PAPERS/NATURE/GENECODE.HTM

  4. http://бмэ.орг/index.php/БИОФИЗИКА

  5. http://lomonosov-fund.ru/enc/ru/encyclopedia:0162:article


ИСТОРИКО-МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ И БИОТЕХНОЛОГИИ

Султанова Н.М., Шукумова Ж.Б.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л.И.

Кафедра: общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Современное человеческое общество живет и продолжает развиваться, активно используя достижения науки и техники, и практически немыслимо остановиться на этом пути или вернуться назад, отказавшись от использования знаний об окружающем мире, которыми человечество уже обладает. Накоплением этих знаний, поиском закономерностей в них и их применением на практике занимается наука.

В современной науке на границе химии и биологии возникло множество новых наук, которые отличаются используемыми методами, целями и объектами изучения. Одной из таких наук стала физико-химическая биология. 

Французский физиолог Франсуа Мажанди (1783-1855) впервые показал огромное значение белка в жизни организмов (кормил собак пищей, в которой отсутствовал белок: сахар, оливковое масло и вода).

Немецкий химик Юстус Либих (1803-1873) детально разработал учение о полноценности пищи и полагал, что углеводы и жиры служат топливом для организма. Возник вопрос: равно ли количественно тепло, полученной организмом от такого “топлива”, теплу, получаемому при сжигании углеводов и жиров вне организма.

Макс Рубнер (1854-1932) экспериментально доказал приложимость закона сохранения энергии к организму животного. К 1894 году он установил, что энергия, выделяемая пищевыми продуктами в организме, точно равна энергии, которую можно получить при сжигании этих продуктов вне организма.

Эти исследования нанесли серьезный удар по витализму. Еще в XVIII веке химики обнаружили, что реакцию иногда можно ускорить введением веществ, которые, по всей видимости, не принимают в ней участия. Это явление в 1835 году Берцелиус назвал катализом.

Казалось вероятным, что химические процессы в живых тканях могут протекать при очень мягких условиях, потому что в тканях присутствуют различные катализаторы, которых не существует в неживой природе.

В 1833 году французский химик Ансельм Пэйян (1795-1871) экстрагировал из проросшего ячменя вещество, которое расщепляло крахмал до сахара. Он назвал это вещество диастазой. Диастаза и другие подобные вещества были названы ферментами. Во второй половине XIX века стало ясно, что ферменты являются катализаторами.

В 1897 году немецкий химик Эдуард Бухнер (1860-1917) доказал, что ферменты могут с успехом действовать и вне клеток. Это было серьезным ударом по витализму, однако это не было его окончательным разгромом. Предстояло еще многое узнать о молекулах белка.

На протяжении прошлого столетия ферменты считались таинственными веществами, которые выявлялись лишь по их действию. В 1926 году американский биохимик Джеймс Самнер (1887-1955) выделил фермент, катализирующий реакцию расщепления мочевины на аммиак и углекислый газ (уреазу) и доказал его белковую природу. В 1930-1935 годах подобные работы были проделаны в отношении пепсина (желудок), трипсина и химотрипсина (поджелудочная железа).

Особенно значительный вклад в изучение белков внесли шведский химик Теодор Сведберг, американский химик Лайнус Полинг, английские биохимики Макс Фердинанд Перутц, Джон Каудери Кэндрю, Фредерик Сэнгер.

К середине XX века секреты молекулы белка были раскрыты. Но вдруг оказалось, что химическая основа жизни вовсе не белок, а другое вещество. В 1944 году американский бактериолог Освальд Теодор Эвери с сотрудниками доказал, что генетической функцией обладают не белки, а нуклеиновые кислоты. С этого момента началось энергичное изучение нуклеиновых кислот. В 1953 году структура молекул нуклеиновых кислот была расшифрована (работа английского биохимика Фрэнсиса Крика и американского биохимика Джеймса Уотсона).

Открытие Крика и Уотсона положило начало бурному развитию молекулярной биологии, или, как ее теперь чаще называют, физико-химической биологии. К главным достижениям этой науки относятся расшифровка генетического кода и открытие механизмов биосинтеза белка, искусственный синтез гена и пересадка генов. В результате родилась генетическая инженерия, успехи которой вызывают как надежды на управление наследственностью, так и опасения, связанные с возможностью создания особо опасного биологического оружия.



В развитии биотехнологии выделяют следующие периоды:

  1. Эмпирическая биотехнология неотделима от цивилизации, преимущественно как сфера производства (с древнейших времен — приготовление теста, получение молочнокислых продуктов, сыро- и виноделие, пивоварение, ферментация табака и чая, выделка кож и обработка растительных волокон). В течение тысячелетий человек применял в своих целях ферментативные процессы, не имея понятия ни о ферментах, ни о клетках с их видовой специфичностью и, тем более, генетическим аппаратом. Причем прогресс точных наук долгое время не влиял на технологические приемы, используемые в эмпирической биотехнологии.

  2. Быстрое развитие биотехнологии как научной дисциплины с середины XIX в. было инициировано работами Л. Пастера (1822 — 1895). Именно Л. Пастер ввел понятие биообъекта, не прибегая, впрочем, к такому термину, доказал «живую природу» брожений: каждое осуществлявшееся в производственных условиях брожение (спиртовое, уксусно-, молочнокислое и т.д.) вызывается своим микроорганизмом, а срыв производственного процесса обусловлен несоблюдением чистоты культуры микроорганизма, являющегося в данном случае биообъектом.

Позднее, приступив к работам в области медицины, Л. Пастер исходил из своей концепции о причине заразных болезней, сводя ее в каждом случае к конкретному, определенному микроорганизму. Хотя техника того времени не позволяла увидеть возбудителя инфекции, как, например, в случае вируса бешенства, однако Л. Пастер считал, что «мы его не видим, но мы им управляем».

Ослабленный патоген и животное, в организм которого он введен, могут рассматриваться как своеобразный биообъект, а получаемая вакцина - как биотехнологический препарат. Л. Пастер создал строго научные основы получения вакцин, тогда как замечательные достижения Э. Дженнера в борьбе с оспой были результатом освоения эмпирического опыта индийской медицины.



  1. Современная биотехнология, основанная на достижениях молекулярной биологии, молекулярной генетики и биоорганической химии (на практическом воплощении этих достижений), выросла из биотехнологии Л. Пастера и, являясь также строго научной, отличается от последней прежде всего тем, что способна создавать и использовать в производстве неприродные биообъекты, что отражается как на производственном процессе в целом, так и на свойствах новых биотехнологических продуктов.

Литература



  1. Вакула В.Л., Биотехнология: что это такое? - Москва, «Молодая гвардия», 1989г. - №3. - С.3.

  2. Егоров Н.С. Биотехнология: проблемы и перспективы' – Москва, «Высшая школа». -1987. [2 с.3].

  3. Сассон А., Москва, «Мир» 1987. – С.3.

  4. http://biofile.ru/bio/21612.html [4 с.1].

  5. http://www.biorosinfo.ru [2 с.2].


ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МЕДИЦИНЫ

Терехова А.В., Антифеева Е.А.

Научный руководитель: д.м.н. профессор Л.И. Каспрук

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Молекулярная медицина, которую называют медициной будущего, это одновременно и кардинально иной подход к поиску причин болезни и ее предупреждению, и новый взгляд на старые методы лечения. Молекулярная медицина – результат активного вовлечения новейших научных достижений в клиническую практику. Развитие медицины начиналось с наблюдения и описания болезней, применения первых «эмпирических» лекарств и изучение их пользы и вреда. То есть происходило накопление определенного опыта лечения. В XX веке этот процесс перешел в более научную стадию, когда начались попытки исследования дающих эффект применяемых методов и средств лечения. Уже можно было говорить о получении относительно статистически достоверных данных.

Серьезный прорыв произошел в конце XX века, когда начали активно формироваться новые направления науки: биохимия и молекулярная биология. Организм человека стал рассматриваться как взаимосвязанный механизм именно на молекулярном уровне. Выяснилось, что при развитии иного заболевания молекулярные процессы, присущие здоровому организму, претерпевают значительные изменения именно на уровне межмолекулярного взаимодействия. Таким образом, появилась идея управлять молекулярными взаимодействиями при патологических изменениях, направленно изменяя эти взаимодействия, чем и занимается молекулярная медицина. Уже в подходе к постановке диагноза молекулярная медицина принципиально отличается от обычной. Главный вопрос традиционной медицины: "Чем вы болеете?", а молекулярной: "Чем вы можете заболеть при вашем геноме?". То есть молекулярная медицина выявляет генетическую предрасположенность к различным болезням человека.

Генная терапия не просто устраняет определенные симптомы заболевания, а корректирует функции клеток и организма в целом. Её терапевтический эффект может достигаться различными путями: замена "больного" гена на "здоровый", направленная коррекция структуры и, соответственно, функции "больного" гена, частичное или полное подавление "больного" гена. И еще один важный принцип молекулярной медицины: любое медикаментозное лечение должно подбираться строго индивидуально, учитывая особенности генома больного. Оно должно подгоняться под пациента, как костюм под заказчика. Этим занимается недавно возникшая наука - фармакогенетика.

Методы молекулярной диагностики позволяют выявить не только гены наследственных болезней, но и гены предрасположенности к тому или иному заболеванию. Среди болезней, вызванных наличием в геноме генов предрасположенности, различают заболевания "с поздним началом" и мультифакториальные болезни. Заболевания с "поздним началом" (например, рак молочной железы, хорея Гентингтона, болезнь Альцгеймера, семейный полипозный рак толстого кишечника, нейродегенеративных ряд заболеваний) генетически могут быть обнаружены при рождении ребенка, однако видимые симптомы развиваются в позднем возрасте. Мультифакториальные болезни (например, атеросклероз, гипертония, диабет, онкологические заболевания) также определяются при рождении, но проявляются только при неблагоприятных внешних факторах.

И в том, и в другом случае молекулярная диагностика дает возможность врачу поставить диагноз задолго до появления симптомов болезни и, если это возможно, заблаговременно принять профилактические меры или начать лечение. Молекулярная геномика уже применяется в Европе и Соединенных Штатах для решения разнообразных задач медицины и медицинской генетики. Например, в Великобритании созданы информационные центры, и каждый, позвонивший туда, может получить консультацию по любым вопросам, касающимся своей наследственности и генетической предрасположенности к различным заболеваниям. Во Франции создана и используется на практике компьютерная экспертная система Сезам (SESAM - Systeme Expert Specialisee aux Analyses Medicales) для определения склонности человека к различным заболеваниям. Она включает собственно экспертную систему оценки риска возникновения заболевания, основанную на многочисленных лабораторных (иммунологических, биохимических, серологических и генетических) тестах (более 80), программу для обучения врачей основам молекулярной медицины, медицинское консультирование по результатам лабораторных тестов и популярный справочник для населения. Программа прекрасно зарекомендовала себя во Франции, и хочется верить, что российские медики в недалеком будущем тоже смогут ее использовать. Подведем итоги. Молекулярная геномика развивается стремительно. Ее прорыв в практическую медицину в Европе и Америке уже произошел и скоро будет ощутим в мировом масштабе.

Для цивилизованных стран этот прорыв в перспективе означает рождение генетически здорового потомства, значительное удлинение средней продолжительности жизни, здоровую старость. Эпоха социальных и экономических реформ в России в конце ХХ века совпала по времени с мировой революцией в биологии. Это привело к катастрофическим последствиям для всей отечественной биологической науки вообще и для генетики в частности. Хочется надеяться, что Россия, где молекулярная геномика пока еще находится на начальных, зачаточных стадиях развития, все же когда-нибудь станет в этом плане страной цивилизованной. Но пока в нашей стране век геномики, а тем более молекулярной медицины еще не настал, да и российское общество к его приходу не готово.

Многие социальные и юридические аспекты этой сложной проблемы пока не решены и в развитых странах, где, они активно разрабатываются. Задача российских ученых-генетиков, практических врачей и организаторов здравоохранения - по крайней мере, не отстать от мирового процесса утверждения юридических и правовых норм молекулярной медицины. Это позволит нашей стране даже при современном весьма скромном научном потенциале быстро и эффективно воспользоваться плодами "генетического древа познания", выращенного, к сожалению, не нами.
Литература


  1. Наука и жизнь, медицина на пороге революции

  2. Доктор медицинских наук В. Баранов

  3. Режим доступа: https://m.nkj.ru/archive/articles/8251

  4. Молекулярная медицина: зачем копаться в наших ДНК

  5. Режим доступа: http://www.pravda.ru/health/prophylaxis

  6. Молекулярная медицина призвана предсказать развитие болезней. Интервью директора Института молекулярной медицины Первого МГМУ им. И.М. Сеченова профессора Андрея Замятнина.

  7. http://medportal.ru/mednovosti/news/2016/12/16/156molecular


ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕВОЛЮЦИИ В БИОЛОГИИ: ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Важнова А.С., Иванова К.Г.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л.И.

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Научно-техническая революция (НТР) - это период времени, в течение которого происходит качественный скачок в развитии науки и техники, коренным образом преобразующий производительные силы общества. Достижениями НТР в первую очередь воспользовались экономически развитые страны, которые превратили их в ускоритель научно-технического прогресса. Прогресс в биологии именно за последнее столетие был необыкновенно велик [1, стр. 121].

Важнейшее событие: появление молекулярной биологии. Всё началось с открытия Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком в 1953 году структуры молекулы ДНК. После этого прорыва были быстро открыты способы кодирования наследственной информации. Наиболее знаменитое сейчас последствие этого прорыва — расшифровка генетического кода человека [5, с. 10].

Успехи генной инженерии дали возможность в 1997 г. впервые клонировать (копировать, искусственно создать) сложный организм млекопитающего — овцу Долли. Большая международная программа «Геном человека» позволила определить место каждого из многих миллионов атомов в молекуле ДНК. Человечество вплотную подошло к искусственному созданию человека. От этого шага международное учёное сообщество скорее останавливают моральные аспекты, чем техническая недостижимость этого чуда [2, с. 415].

Нельзя не отметить, что человечество в эпоху научно-технической революции весьма преуспело в создании многообразных средств, подавляющих, калечащих, деформирующих биологические основы человеческого существа, — это и нервно-психологические стрессы, и химические препараты, загрязняющие атмосферу, воду, почву, и многое другое. Не случайно в наши дни одной из глобальных проблем стала проблема сохранения человека как биологического вида. Это заставляет во многом переосмысливать проблему соотношения биологического и социального в человеке [1, с. 121].

В 1900 году были, так сказать, переоткрыты законы Менделя такими учеными, как Де Фриз и др. Вскоре за этим последовало открытие цитологов о том, что генетический материал клеточных структур содержится в хромосомах. В 1910-1915 годах рабочая группа ученого Томаса Хант Моргана на основе опытов с плодовой мушкой (дрозофилой) разработала так называемую «менделевскую хромосомную теорию наследственности». Биологи выяснили, что гены в хромосомах расположены линейно, по типу «бусы на нитке». Де Фриз – это первый ученый, который сделал предположение о мутации генов. Далее было дано понятие дрейфа генов. А в 1980 году американский физик-экспериментатор Луис Альварес выдвинул метеоритную гипотезу вымирания динозавров [4, с. 88].

Еще более выдающиеся открытия ждали ученых в недалеком будущем. В начале XX века началось активное исследование витаминов. Немного ранее были открыты пути метаболизма ядов и лекарственных веществ, белков и жирных кислот. В 1920-1930 годах ученые Карл и Герти Кори, а также Ханс Кребс дали описание превращений углеводов. Это положило начало изучению синтеза порфиринов и стероидов. В конце века Фрицем Липманом было сделано следующее открытие: аденозинтрифосфат был признан универсальным переносчиком биохимической энергии в клетке, а главной энергетической «станцией» ее была названа митохондрия. Приборы для проведения лабораторных опытов усложнялись, появлялись новые методы получения знаний, такие как электрофорез и хроматография. Биохимия, являвшаяся одним из разделов медицины, выделилась в отдельную науку [4, с. 46].

Все новые смежные дисциплины появлялись при изучении биологии. Многие ученые старались установить природу гена. При проведении исследований с этой целью появился новый термин «молекулярная биология». Объектом изучения стали вирусы и бактерии. Был выделен бактериофаг – вирус, который избирательно поражал клетки определенной бактерии. Опыты также проводились на мушках дрозофилах, с хлебной плесенью, кукурузой и так далее. История развития биологии такова, что новые открытия совершались с появлением совершенно нового оборудования для исследований. Так, вскоре был изобретен электронный микроскоп и высокоскоростная центрифуга. Эти приборы позволили ученым открыть следующее: генетический материал в хромосомах представлен ДНК, а не белком, как считалось ранее; была восстановлена структура ДНК в виде известной нам сегодня двойной спирали [2, с. 389].

Развитие современной биологии не стоит на месте. Генная инженерия – это еще один «побочный продукт» изучения данной дисциплины. Именно этой науке мы обязаны появлением некоторых лекарственных средств, таких как инсулин и треонин. Несмотря на то что она в данное время находится на стадии развития и изучения, в недалеком будущем мы, возможно, уже сможем «вкусить» ее плоды. Это и новые вакцины против опаснейших заболеваний, и сорта культурных растений, не подвергающихся засухе, холоду, болезням, действиям вредителей. Многие ученые полагают, что при помощи достижений данной науки мы сможем забыть о применении вредных пестицидов и гербицидов. Однако развитие этой дисциплины вызывает у современного общества неоднозначную оценку. Многие люди не без основания опасаются, что результатом исследований может стать появление устойчивых к антибиотикам и другим лекарственным средствам возбудителей опаснейших заболеваний человека и животных [2, с. 415].

В 1988 г. По инициативе американских ученых У. Гилберта Дж. Уотсона была создана международная организация «Геном человека» для координации работ по определению полной нуклеотидной последовательности всей ДНК человека. Цель этой организации создать подробную карту человеческого генома, то есть изучить полный набор генов отдельного человека. В 1999 году было расшифровано более 2 десятков генов. В 2001 году был сделан первый «набросок» генома человека. В 2006 году работа была закончена [3, с. 202].

Наномедицина – лечение при помощи особых микроустройств.

Разрабатываются методы «выращивания» органов человека (тканей печени, волос, клапанов сердца, клеток мышц и так далее).

Создание искусственных органов человека, которые по своим характеристикам не будут уступать природным (синтетические мышцы и так далее) [1, стр. 121].


Литература

  1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Курс лекций. М.: Центр, 2001. – 121 с.

  2. Заяц Р.Г. Биология для поступающих в вузы. М.: Вышэйшая школа, 2001. – 389. 415 с.

  3. Соловых Г.Н. Цитология: учебное пособие. Оренбург: ОрГМУ, 2012. – 202 с.

  4. Чебышев Н.В., Кузнецов С.В., Зайчикова C.Г., Гуленков С.В., Козарь М.В. М.: Новая волна. 2012. – 46, 88 с.

  5. Ярыгин В.Н., Васильева В.И., Волков И.Н., Синельщикова В.В. Биология. Кн. 1. М.: Издательство «Высшая школа», 2004. – 10 с.


ИЗ ИСТОРИИ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Мустаева Р.Р., Ярочкин М.М.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л.И. 

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Генную инженерию используют для получения необходимых, нужных качеств изменяемого или модифицированного организма, также она непосредственным образом вмешиваться в генетический аппарат организма, в отличие от традиционной селекции, в результате которой генотип подвергается лишь косвенным изменениям.

Генная инженерия нашла широкое распространение в таких областях применения, как медицина, ветеринария, фармакология, пищевая промышленность и сельское хозяйство.

Одним из основных направлений генной инженерии можно считать сельское хозяйство. И это неудивительно, ведь вопрос об обеспечении продуктами питания населения, как всегда, стоит наиболее остро, а особенно в развивающихся странах, где прирост населения наиболее высок. Таким образом, можно говорить о необходимости поиска решений по выходу из продовольственного кризиса в короткие сроки. Возникает потребность в применении иных подходов повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Селекция в той или иной степени может решить возникшие проблемы на основании новых методов, появившихся благодаря достижениям генной инженерии, являющейся составной частью современной биотехнологии, теоретической основой которой выступает молекулярная биология. Смысл новой технологии заключается в направленном, по заранее заданной программе конструирования молекулярных генетических систем вне организма(invitro) с последующим внедрением созданных конструкций в организм. Формально датой рождения генетической инженерии считают 1972 год, когда в Стенфордском университете П. Берг, С. Коэн, Х. Бойер с сотрудниками создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E. coli.

Еще 10 лет тому назад биотехнология растений заметно отставала в своем развитии, но в последнее время наблюдается быстрый выброс на рынок трансгенных растений с новыми полезными признаками. 

Если говорить о примерах генных модификациях продуктов питания, то можно вспомнить такие, как морозоустойчивый помидор в ДНК которого был внедрен ген морской камбалы или для создания пшеницы, что будет устойчива к жаре, взяли ген скорпиона. В 2009 г вышел в продажу сорт розы «Applase» с цветками синего цвета. Осуществилась многолетняя мечта селекционеров, пытавшихся вывести «синюю розу». Учёные признают, что ГМО нужно рассматривать как ускоренное развитие селекции.



Но, по мнению некоторых генетиков, ДНК генномодифицированных продуктов переваривается в организме не до конца, и отдельные молекулы могут попадать из кишечника в клетку или ядро, а затем интегрироваться в хромосому, встраиваться в геном человека и вызывать мутации, на первый взгляд, такие болезни как бесплодие, онкологические заболевания.

Основные риски потребление в пищу ГМО продуктов – это угнетение иммунитета, аллергические реакции и метаболические расстройства, в результате непосредственного действия трансгенных белков, различные нарушения здоровья в результате появления в ГМО новых, незапланированных белков или токсичных для человека продуктов метаболизма, появление устойчивости патогенной микрофлоры человека к антибиотикам. И этот список можно продолжать, ведь влияние генномодификаций полностью не раскрыто.

Выращивание таких продуктов в России запрещено, но после отмены обязательной сертификации, выявить нарушения становится сложнее, да и обычный обыватель не в состоянии проверить каждый продукт за недостатком владения временем и информацией о нем, так что тут выводы очевидны.

У нас в стране нет такого понятия как обязательное информирование покупателя о том, что производитель использует ГМО продукты. На многих этикетках можно увидеть яркую и броскую наклейку «без ГМО» и потребителю остается только слепо верить этому факту, учитывая, что ни одна компания не будет афишировать использование подобных продуктов в своем производстве, зная, что это «красная тряпка для быка».

Не нужно капитализировать то, что до конца не изучено, мы должны знать и иметь право выбора, так в Европе давно уже ГМО продукты маркируются. Если говорить о том, что они помогут планете спастись от голода, то можно глубоко заблуждаться, ведь находясь около 30 лет в практике, ситуация с нехваткой этих ресурсов почти не изменилась, а появилось только много отрицательного влияния, идет прогресс науки, но регресс биосферы, голод не исчезает, а появляются патологии.

Стремление человека к совершенствованию себя и окружающего мира давно известно. Но на сегодняшний день мы подошли к такому развитию биотехнологий, что это стремление грозит потерей биологической сущности. Необходимо верить здравому смыслу. Да, безусловно, наука обеспечивает развитие человечества, но с такими последствиями, от которых не совсем понятно как защититься.

Литература



  1. Бирс Р., Э. Бэсит. Рекомбинантные молекулы: Значение для науки и практики. Москва. Изд-во Мир. 1980.

  2. Егоров Н. С., Самуилов В. Д. Современные методы создания промышленных штаммов микроорганизмов // Биотехнология. Кн. 2. М.: Высшая школа, 1988.

  3. Щелкунов С. Н. Генетическая инженерия. Ч. 1. Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 1994.

  4. Фаворова О. О. Лечение генами – фантастика или реальность? // Соросовский образовательный журнал. № 2. - 1997.

  5. Верма А.М. Генотерапия // В мире науки. - 1991.

  6. Лещинская И.Б. Генетическая инженерия // Соросовский образовательный журнал. - 1996.


ИСТОРИКО-МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Даутова Ю.М., Сайфутдинова Н.А.

Научный руководитель: проф., д.м.н. Каспрук Л.И.

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
На рубеже 50 - 60-х годов были выяснены свойства генетического кода, а к концу 60-х годов его универсальность была подтверждена экспериментально. Шло интенсивное развитие молекулярной генетики, объектами которой стали E. coli, ее вирусы и плазмиды . В 70-х годах был открыт ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК. Особая роль в развитии методов генной инженерии принадлежит..рестриктазам…и…ДНК-лигазам. 

В 1962 г. Дж. Уотсон и Ф. Крик совершили одно из величайших открытий XX века, установив молекулярную структуру ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты, из которой и состоят гены) и определив ее роль в передаче наследственной информации. Десятью годами позже группа американских исследователей сообщила о выделении в лаборатории первой гибридной (рекомбинантной) молекулы ДНК – то есть вещества, объединившего в себе гены разных организмов.  Историю развития генетической инженерии можно условно разделить на три этапа.

Первый этап связан с доказательством принципиальной возможности получения рекомбинантных молекул ДНК invitro.  Была доказана возможность создания рекомбинантных молекул с использованием исходных молекул ДНК из различных видов и штаммов бактерий, их жизнеспособность, стабильность и функционирование. Второй этап связан с началом работ по получению рекомбинантных молекул ДНК между хромосомными генами прокариот и различными плазмидами, доказательством их стабильности и жизнеспособности. Третий этап - начало работ по включению в векторные молекулы ДНК (ДНК, используемые для переноса генов и способные встраиваться в генетический аппарат клетки-реципиента) генов эукариот, главным образом, животных. 

Формально датой рождения генетической инженерии следует считать 1972 год, когда в Стенфордском университете П. Берг, С. Коэн, Х. Бойер с сотрудниками создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E. coli.  Современный уровень наших знаний биохимии, молекулярной биологии и генетики позволяет рассчитывать на успешное развитие новой биотехнологии – генной инженерии, т.е. совокупности методов, позволяющих путем операций invitro (в пробирке) переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим. Цель генной инженерии – не воплощение в реальность мифов о кентаврах, а получение клеток (в первую очередь бактериальных), способных в промышленных масштабах нарабатывать некоторые «человеческие» белки.

Так, с 1980 г. Гормон роста человека – соматотропин получают из бактерии E. Coli (кишечной палочки). Соматотропин представляет собой полипептидную цепь, состоящую из 191 аминокислоты. Он вырабатывается в гипофизе и контролирует рост человеческого тела; его недостаток приводит к карликовости. Соматотропин – единственное средство лечения детей, страдающих карликовостью из-за недостатка этого гормона. До развития генной инженерии его выделяли из гипофизов от трупов. Соматотропин, синтезированный в специально сконструированных клетках бактерий, имеет очевидные преимущества: он доступен в больших количествах, его препараты являются биохимически чистыми и свободными от вирусных загрязнений. 

В 1979 г. из 60 млн. больных сахарным диабетом во всем мире лишь 4 млн. получали препарат инсулина – гормона поджелудочной железы, регулирующий уровень сахара в крови и клетках. Инсулин выделяли из поджелудочной железы забиваемых коров и свиней, что сложно и дорого. С 1982 г. этот гормон получают в промышленных масштабах из бактерий E. coli, содержащих ген человеческого инсулина. 


Результаты достижений генной инженерии: возможность идентификации патологических генов, разработки молекул, важных для человека, что позволило использовать их в широком уровне (инсулин, гормоны роста, вакцины), создание растений и животных с особыми признаками. Итак, имеем следующие цели генетической инженерии: диагностическая, терапевтическая,продуктивная, перестройки, экспериментальная (деструктивная). 

Генная инженерия делает возможным генную терапию. Ее задача - "расшифровать" человеческий геном, то есть познать полную информацию на тему наследственного оснащение человека. На сегодня известно, что многие болезни имеет наследственную основу. Чтобы их предотвратить или лечить, необходимо познать генотип человека. Генная терапия - это введение в человеческий организм или клетки гена, т.е. фрагмента ДНК, с целью предупреждения или лечения патологических состояний. Генетические манипуляции несправедливые, когда редуцирующих человеческую жизнь в качестве предмета, если при этом забывают, что имеют дело с лицом умным и свободным.


Литература

  1. Заяц Р.С. Основы медицинской генетики. – Мн.: Высшая школа, 1998.− С. 60-65.

  2. Мутовин Г.Р. Основы клинической генетики. – М.:Высшая школа, 1997. – С. 83-84


ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ БИОТЕХНОЛОГИЙ В РОССИИ

Корнишин Н.В., Мурадов С.Н.

Научный руководитель: профессор, д.м.н. Каспрук Л. И.

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Биотехнология — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии. Биотехнологией часто называют применение генной инженерии в XX-XXI веках, но термин относится и к более широкому комплексу процессов модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и животных путём искусственного отбора и гибридизации. С помощью современных методов традиционные биотехнологические производства получили возможность улучшить качество пищевых продуктов и увеличить продуктивность живых организмов.

До 1971 года термин «биотехнология» использовался, большей частью, в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. С 1970 года учёные используют термин в применении к лабораторным методам, таким, как использование рекомбинантной ДНК и культур клеток, выращиваемых in vitro (с лат.«в стекле»).



Биотехнология основана на генетике, молекулярной биологии, биохимии, эмбриологии и клеточной биологии, а также прикладных дисциплинах — химической и информационной технологиях и робототехнике.

Использование в промышленном производстве микроорганизмов или их ферментов обеспечивающих технологический процесс, известно издревле, однако систематизированные научные исследования позволили существенно расширить арсенал методов и средств биотехнологии.



Так, в 1814 году петербургский академик К.С. Кирхгоф открыл явление биологического катализа и пытался биокаталитическим путём получить сахар из доступного отечественного сырья (до середины XIX века сахар получали только из сахарного тростника).

В начале XX века активно развивалась бродильная и микробиологическая промышленность. В эти же годы были предприняты первые попытки наладить производство антибиотиков, пищевых концентратов, полученных из дрожжей, осуществить контроль ферментации продуктов растительного и животного происхождения.

Первый антибиотик — пенициллин — удалось выделить и очистить до приемлемого уровня в 1940 году, что дало новые задачи: поиск и налаживание промышленного производства лекарственных веществ, продуцируемых микроорганизмами, работа над удешевлением и повышением уровня биобезопасности новых лекарственных препаратов.

Сегодня приходится констатировать, что биотехнологический потенциал России выглядит весьма скромно. Объем продаж на рынке биотехнологической продукции в России в целом не превышает 1 млрд. дол. США/год, в то время как на мировом рынке он приближается к 100 млрд. Для сравнения, рынок Китая и Индии, который начал стремительно развиваться только в самые последние годы, уже достиг 3,8 млрд. дол.

Рынок биотехнологической продукции России представлен в настоящее время следующими направлениями:

- фармацевтические препараты,

- ферменты и ферментные препараты,

- живые культуры микроорганизмов,

- дрожжи,

- биопрепараты для добывающих отраслей промышленности,

- препараты для сельского хозяйства,

- препараты для защиты окружающей среды.

Функционируют два сегмента: традиционные препараты и продукты и современные. Традиционные продукты - это антибиотики, ферменты, стероиды, витамины, вакцины и др. В этой области работают около 50 отечественных предприятий, однако в научном плане традиционная медицинская биотехнология обеспечена весьма слабо. Современная (или новейшая) медицинская биотехнология, производящая интерфероны, интерлейкины, колонистимулирующие факторы, моноклональные антитела, генно-инженерный инсулин, набирает мощь. 

С конца 90-х гг. началась активная работа по получению новых биотехнологических препаратов. В 2000 г. было выведено на общемировой рынок около 42 новых активных субстанций, и доля биотехнологических препаратов составляла в нем более 35 %. В 2001 г. всего было выведено на рынок 52 биотехнологических препарата. Доля препаратов современной биотехнологии составляет сегодня около 10 % от общей медицинской биотехнологии России.

Следует подчеркнуть, что современная биотехнология для реализации своего потенциала требует значительных материальных и людских затрат.

Развитие биотехнологии, налаживание производств для выпуска высокотехнологичной продукции невозможны без высоких капиталовложений и наличия грамотных специалистов. Период после прекращения существования СССР, перестроечный процесс производства и экономики нашей страны негативно отразились на биотехнологической промышленности в целом. И тому есть объективные причины.

Среди таковых - резкое снижение финансирования науки и этой отрасли. Если в СССР на науку тратилось 7 % валового внутреннего продукта (ВВП), то в России в последние 10 лет только 0,3-0,5 %. По данным журнала «В мире науки», на биотехнологию Россия тратит в год 40 млн. дол., а США - 100 млрд. дол. Доля России в мировом производстве биотехнологической промышленности составляла в 1980 г. 5 %, а в России в 2000 г. - 0,17 % (в абсолютном выражении объемы продаж упали с 1,5 до 0,4 млрд. дол.). Осознание необходимости развития отечественной биотехнологии и понимание, что без этого невозможен дальнейший научно-технической прогресс страны, приводят к тому, что на уровне лиц, принимающих решения, начинают предприниматься усилия в этом направлении. Свидетельство тому – специальные слушания в Государственной думе РФ, а также проект «Развитие биотехнологии в Российской Федерации в 2008-2020 гг.».

В 2005 г. в рамках Третьего съезда Общества биотехнологов России была обсуждена и принята Программа «Развитие биотехнологии в российской Федерации на 2006-2015 гг.». От выполнения этой государственной программы зависит, впишется ли Россия в мировую тенденцию развития биотехнологии.

Целью Программы является развертывание работ в области теоретической и практической биотехнологии в России на базе современных инновационных подходов для производства импортозамещающей отечественной биотехнологической продукции.

К задачам Программы относятся: - формирование и реализация национальных приоритетных проектов в биотехнологии;

- разработка теории и методологии фундаментальной биотехнологии;

-внедрение новейших достижений в сфере геномики, биоинформатики, нанотехнологий в соответствии с наиболее важными приоритетами (генетический паспорт, биочипы и др.);

-создание современных образовательных программ и системы подготовки кадров в области биотехнологии;

-реализация целевых практических проектов по медицинской, сельскохозяйственной, пищевой, экологической, промышленной биотехнологии с целью обеспечения населения отечественной биотехнологической продукцией.

Таким образом, социальный эффект от реализации программы при достижении намеченных показателей ожидается значительным, в том числе это решение проблем трудозанятости и сохранение квалифицированных кадров. Основным результатом реализации Программы станет обеспечение населения отечественной биотехнологической продукцией, решение жизненно важных социальных и экономических задач.
Литература

  1. http://medbe.ru/materials/problemy-i-metody-biotekhnologii/rol-biotekhnologii-v-sovremennom-mire-razvitie-biotekhnologiy-v-rossii/

  2. http://www.biotechnolog.ru/prombt/prombt4_1.htm

  3. https://ru.wikipedia.org

  4. http://sovman.ru/article/4307


ИСТОРИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ОБЛАСТИ СОВРЕМЕННОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ

Месяц Д.С., Крайкова А.А.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л.И

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Уже сегодня биотехнология стремительно выдвигается на передний край научно-технического прогресса. Этому способствует бурное развитие современной молекулярной биологии и генетики, опирающихся на достижения химии и физики, и острая практическая потребность в новых технологиях хозяйственной деятельности человека.

История научно-исследовательской и производственной деятельности в области биотехнологии началась с эры брожений и эры антибиотиков (1941-1969). Эра новой биотехнологии (после 1975 ᴦ.) началась после открытия Дж.Уотсоном и Ф.Криком (лауреатами Нобелевской премии) строения ДНК[1, c.12-13].

Генная инженерия [4, c.178-185] занимает одно из ведущих мест в современных биотехнологиях, так как благодаря исследованиям и полученному опыту, уже сейчас создаются запрограммированные гены ДНК, которые позволяют получить необходимый результат. Несмотря на то, что первые успешные опыты в генной инженерии проводились в 40-ых годах прошлого века, настоящий прорыв метод получил благодаря разработке первого человеческого рекомбинантного инсулина[4, c. 182] в 1970 году. Сегодня среди достижений генной инженерии выделяют: лосося с удвоенным темпом роста, деревья, скорость роста которых намного выше скорости обычных деревьев, эко-свинья, отходы которой содержат минимальное количество фосфора, что помогает избежать загрязнения ближайших водоемов и т.д.

На сегодняшний день методы генной инженерии позволили осуществить синтез в промышленных количествах таких гормонов, как интерферон [4, c. 183] и соматотропин [4, c. 184](гормон роста), которые необходимы для лечения ряда генетических болезней человека — некоторых видов злокачественных образований, карликовости.

Очень важное направление клеточной инженерии связано с ранними стадиями эмбриогенеза. Например, оплодотворение яйцеклеток в пробирке уже сейчас позволяет преодолевать некоторые распространенные формы бесплодия у человека.

Первый «ребенок из пробирки» родился в 1978 году в Великобритании – Луиза Браун, а в нашей стране – в 1986 году - Елена Донцова [5, c. 166-169].

На первом этапе женщина принимает гормональные лекарственные средства, что ведет к созреванию в одном цикле десяти и более яйцеклеток, которые извлекают из ее организма. Чтобы повысить вероятность успеха, все яйцеклетки оплодотворяются. Через несколько часов оплодотворенная яйцеклетка начинает делиться, и спустя примерно трое суток три-четыре ранних эмбриона переносят в матку. Оставшиеся живые эмбрионы хранятся в замороженном виде при температуре жидкого азота и в случае неудачи на этапе переноса эмбриона в матку могут быть использованы при повторных попытках[5, c. 166-169].

Клонирование – точное воспроизведение генетического материала любого объекта путем точного копирования ДНК. На сегодняшний день существует только один успешный эксперимент клонирования с помощью метода «переноса ядра» – овца Долли. Эксперимент был поставлен Яном Вилмутом и Китом Кэмпбеллом в Рослинском институте, в Шотландии, близ Эдинбурга в 1996 году. Эксперимент считается прорывом в технологиях, сравнимым с расщеплением атома[2] .

Попытки создать полноценные клоны теплокровных животных предпринимались ещё до успеха с Долли. Среди таких — получение овец Меган и Мораг, созданных той же группой исследователей. Но, в отличие от Долли, эти овцы были получены из эмбриональных клеток.

Долли — первое теплокровное животное, которое было получено из ядра взрослой (соматической), а не половой или стволовой клетки. В естественных условиях каждый организм сочетает генетические признаки отца и матери. В случае с Долли генетический «родитель» был только один — овца-прототип. Долли родилась 5 июля 1996 в Шотландии. В начале у неё не было даже имени. Ей был присвоен только лабораторный идентификационный номер 6LL3. Имя Долли (англ. Dolly — Куколка) появилось позже, по предложению одного изветеринаров, помогавших учёным при её рождении. Долли жила как самая обычная овца. Умела выпрашивать лакомство у людей и родила шестерых ягнят. С осени 2001 года у Долли был обнаружен артрит, ей стало трудно ходить. Но заболевание успешно лечили противовоспалительным препаратом [2].

14 февраля 2003 на седьмом году её жизни Долли пришлось усыпить. Причиной послужили прогрессирующее заболевание легких, вызванное ретровирусомJSRV [3], и тяжелый артрит [2].

Гибридизация – процесс образования гибридов с помощью объединения разного генетического материала в одной клетке. Первый результат успешной гибридизации получил Г. Харрис в 1965 году за гетерокарионы, образованные клетками человека и мыши. Данный метод успешно используется в сельскохозяйственной селекции для получения более стойких сортов зерновых, а также для одомашнивания некоторых видов животных и диких растений[1, c. 252].



Важно также производство такого достаточно дешевого биотоплива, как биосинтетический этанол, который кроме того является важнымсырьем для микробиологической промышленности при получении пищевых и кормовых белков, а также белково-липидных кормовых препаратов[1, c.135].

Развитие биотехнологических методов существенно изменяет жизнь человека в лучшую сторону, посредством повышения качества пищи, использования новых медицинских препаратов, а также понижения уровня загрязнения экологии планеты.
Литература

  1. Биотехнология / Т. Г. Волова. – Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской Академии наук, 1999. – 252 с. Режим доступа: window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=9435

  2. Сайт по биотехнологии. – режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Долли_(овца)

  3. Сайт по биотехнологии. – режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Jaagsiekte_sheep_retrovirus

  4. Серия «Эрудит». Химия. – М.: ООО ТД «Издательство Мир книги», 2007. – 192 с.: ил. – С. 178-185.

  5. Серия «Эрудит». Эволюция человека. – М.: ООО ТД «Издательство Мир книги», 2007. – 192 с.: ил. – С. 166-169.


ОСНОВЫ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОЛИТИКИ В ОБЛАСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ:

ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Щербовских А.И., Ризванова Л.Х.

Научный руководитель: д.м.н., проф.Каспрук Л.И.

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
4 декабря 2003г. Президент Российской Федерации В.В.Путин утвердил "Основы государственной политики в области обеспечения химической и биологической безопасности Российской Федерации на период до 2010 года и дальнейшую перспективу".

Данный документ определяет цель, основные принципы, приоритетные направления, задачи и меры государственной поддержки в области обеспечения химической и биологической безопасности личности, общества и государства (далее - химическая и биологическая безопасность), а также механизмы и этапы реализации государственной политики в этой области.

Целью государственной политики в области обеспечения химической и биологической безопасности является последовательное снижение до минимально приемлемого уровня риска воздействия опасных химических и биологических факторов на население, производственную и социальную инфраструктуру и экологическую систему.

Обеспечение химической и биологической безопасности Российской Федерации (как подсистемы единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций), предусматривающей категорирование, прогнозирование, предупреждение и парирование угроз химической и биологической безопасности, ликвидацию последствий чрезвычайных ситуации в итоге воздействия химической и биологической причин.

Решение этих задач достигается путем создания государственной системы обеспечения химической и биологической безопасности Российской Федерации (как подсистемы единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций), предусматривающей категорирование, прогнозирование, предупреждение и парирование угроз химической и биологической безопасности, ликвидацию последствий чрезвычайных ситуаций в результате воздействия химических и биологических факторов.

Основу государственной политики в области обеспечения химической и биологической безопасности составляют совершенствование и упрочение системы химической и биологической безопасности в Российской Федерации с целью последовательного снижения до приемлемого уровня риска воздействия опасных химических и биологических факторов на биосферу, техносферу и экологическую систему.

В Российской Федерации в настоящее время функционирует свыше 10 тыс. потенциально опасных химических объектов, относящихся к топливно-энергетическому комплексу, цветной и черной металлургии, химической, целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и перерабатывающей, пищевой и другим отраслям промышленности и сельского хозяйства (при этом 70 процентов из них расположены в 146 городах с населением более 100 тыс. человек).

Подавляющее большинство этих объектов было построено и введено в эксплуатацию 40−50 лет назад. При нормативном сроке эксплуатации до 15 лет химико-технологическое оборудование к настоящему времени многократно выработало свои ресурсы, морально устарело и физически изношено. Обеспечение химической безопасности на таких объектах, как правило, нацелено прежде всего на решение проблем, связанных с антропогенным воздействием на население и окружающую среду. Основной подход к снижению химической опасности многочисленных объектов, включая повышение их антитеррористической устойчивости, базируется на принципе естественной безопасности, присущей самим объектам.
Литература

  1. Из постановления правительства о стратегии национальной безопасности Российской Федерации до 2020 года (Указ Президента Российской Федерации от 12 мая 2009 г № 537).

  2. Федеральная целевая программа «Национальная система химической и биологической безопасности Российской Федерации (2009−2013 годы) (постановление Правительства Р Ф от 27 октября 2008 г № 791)».

  3. Государственный доклад о состоянии защиты населения и территории Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2008 году.


ИСТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ПАЛЕОНТОЛОГИИ

Егорова С.С., Максютова А.А.

Научный руководитель: проф., д.м.н. Каспрук Л.И.

Кафедра Общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Переход на молекулярный уровень познания органических соединений в геологических объектах связан как с развитием методов идентификации органических соединений, так и с переносом достижений в выяснении химического состава биологических объектов и процессов их функционирования из неонтологии в палеонтологию. Подобную тенденцию отмечал еще в 1917-1918 гг. Я. В. Самойлов, который считал, что настало время для расширения палеонтологических исканий в сторону раскрытия прошлой жизни в ее биохимических проявлениях. Палеонтология биохимическая (физиологическая), естественно, должна пользоваться и другими методами изучения, чем палеонтология морфологическая, а именно — геохимическими методами.

Предвидение Я. В. Самойлова оправдалось лишь в 50-х годах нашего столетия, когда внедрение современного молекулярного уровня в исследования ископаемых остатков организмов привело к появлению палеобиохимии.

Развитие палеобиохимии дало начало к обособлению в качестве самостоятельных научных направлений такие дисциплины, как органическая геохимия и биогеохимия органического вещества, а в конце 60-х годов — к обособлению молекулярной палеонтологии.

Термин «молекулярная палеонтология» предложил выдающийся ученый-биохимик Мелвин Кальвин. Предметом новой науки Кальвин считал ископаемые молекулярные остатки органических соединений, по структуре которых можно судить об их биохимическом происхождении.

Как и молекулярная биология, молекулярная палеонтология, но применительно к ископаемым остаткам, в первую очередь пытается исследовать основную молекулу, в которой закодирована информация об организме, т.е. ДНК. Однако некоторые важные особенности того или иного вида можно выявить путем изучения и других биологических макромолекул — белков, липидов, углеводов.

Результаты экспериментов молекулярных палеонтологов порождают дискуссии и множество противоречивых суждений. Это обусловлено рядом причин:

• отсутствием эмпирических данных о принципиальной возможности сохранения биологических макромолекул в течение длительных, геологических периодов времени;

• как правило, малым количеством исходного биологического материала, что обычно не позволяет провести достаточно исчерпывающее исследование повторно;

• уникальностью каждого образца, поскольку невероятно обнаружение даже двух ископаемых остатков, для которых все условиях их сохранения были бы одинаковыми. Это приводит к тому, что нет возможности корректно воспроизвести полученные теми или иными авторами аналитические опыты;

• большой степенью загрязненности ископаемых образцов посторонними высокомолекулярными примесями, что затрудняет идентификацию истинно эндогенного материала.

В связи с этим, значимость данных, полученных в рамках молекулярной палеонтологии, корректность ее подходов и методов часто подвергаются сомнениям, что отмечают ведущие специалисты в этой области.

Основная цель дисциплины — это, конечно, попытки найти эволюционную связь на молекулярном уровне между теми или иными классами и семействами животных, подкрепить, так сказать, "научные эволюционные построения" путем исследования ископаемых ДНК. Но разрешима ли эта задача? Полагаю, что цель может быть достигнута, если анатомические элементы ископаемых будут исследованы аналитическими методами, позволяющими идентифицировать их состав и молекулярную структуру. К примеру, метод ионного распыления позволил проявить клеточные микроструктуры в углях разного геологического возраста и даже в графитах. Стало очевидным, что тончайшие детали клеточного строения сохраняются в ископаемом растительном веществе значительно чаще, чем это можно было предположить, но остаются незамеченными при обычных методах подготовки препаратов углей к микроскопическим исследованиям.

Вследствие крайне низкой сохранности ДНК в ископаемых образцах необходимо сделать вывод о том, что на настоящий момент наилучшие данные все же получены при исследовании не ДНК, а белков. И стоит предположить, что так же останется и в будущее время, какого бы прогресса ни достигли методы биологических исследований.

Изучение древних макромолекул — дело сомнительное и в некотором смысле, можно сказать, безнадежное (в особенности для ДНК), однако непреклонное упорство и настойчивость человека не знают границ, и еще неизвестно, куда и какой дорогой они приведут нас по пути стремления познания всех тайн древнего загадочного мира.
Литература


  1. Дегенс Э.Т. Геохимия осадочных образований. — М.: Мир, 1967. — 209 с.

  2. Кальвин М. Химическая эволюция. — М.: Мир, 1971. — 140 с.

  3. Михайлова И.А., Бондаренко О.Б. Палеонтология. Часть 1. 2-е изд, перераб. и доп. — М.: МГУ, 2006. — С. 137-143.


ОБ ИСТОРИИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ГЕНЕТИКИ

Глущенко А.А., Солодкова А.А.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л.И.

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Генетика в последние годы является сердцевиной всей биологической науки. Из генетики выросла такая развивающаяся наука как молекулярная генетика. Она несомненно широко используется в практике сельского хозяйства и медицины (т. н. генная инженерия путём замены вредных генов полезными, в том числе искусственно синтезированными; управление мутационным процессом; борьба с вирусными болезнями и злокачественными опухолями путём вмешательства в процессы репликации нуклеиновых кислот и опухолеродных вирусов.

Молекулярная генетика выделилась в самостоятельное направление в 40-х гг. 20 в. в связи с внедрением в биологию новых физических и химических методов, что позволило гораздо глубже и точнее, чем раньше, изучать строение и функции отдельных компонентов клетки. Большую роль в быстром развитии молекулярной генетики сыграло перенесение центра тяжести генетических исследований с высших организмов (эукариотов) - основных объектов классической генетики, на низшие (прокариоты) - бактерии и многие другие микроорганизмы, а также вирусы. Молекулярная генетика изучает молекулярные основы генетических процессов как у низших, так и у высших организмов и не включает частной генетики прокариотов, занимающей видное место в генетике микроорганизмов.
Выдающейся вехой в изучении нуклеиновых кислот стало открытие О. Эйвери и сотр. (1944). Они показали, что с помощью чистой ДНК наследуемый признак может быть перенесен из одной клетки в другую и что ДНК является носителем генетической информации. Это положение получило вскоре убедительное подтверждение в экспериментах А. Херши и М. Чейз с ДНК бактериофагов.

В 1953 г. Дж. Уотсон и Ф. Крик сумели правильно интерпретировать данные рентгеноструктурного анализа ДНК, накопленные в лабораториях Р. Франклина и М. Уилкинса, и на ИМ Яих основе построить модель пространственной структуры ДНК. Они показали, что макромолекула ДНК - это регулярная двойная спираль. Из анализа модели следовало, что после расплетания двойной спирали на каждой из цепей может быть построена комплементарная ей новая, в результате чего образуются две дочерние молекулы, не отличимые от материнской ДНК. Через пять лет М. Мезельсон и Ф. Сталь экспериментально подтвердили этот механизм, а несколько раньше (1956) А. Корнберг открыл фермент ДНК-полимеразу, который на расплетенных цепях, как на матрицах, синтезирует новые, комплементарные им цепи ДНК.

 Открытие генетической роли ДНК потребовало решения другой фундаментальной задачи – проблемы кода, с помощью которого нуклеотидный текст переводится на язык аминокислот – структурных единиц белка. Впервые эту задачу правильно сформулировал в начале 1950-х годов Г. Гамов, который предсказал, что этот код должен быть трехбуквенным и неперекрывающимся. Экспериментально общие свойства генетического кода были установлены Ф. Криком, С. Бреннером и сотр. к концу 1950-х – началу 1960-х годов. К этому же времени в общих чертах были выяснены функции и принципы структурной организации РНК. Были открыты рибосомы и рибосомные РНК, транспортные РНК и, наконец, информационные РНК. Стало ясным, что в совокупности все эти РНК служат промежуточным звеном при переносе генетической информации от ДНК к белкам. Было доказано, что собственно биосинтез цепей белка происходит на рибосомах, где генетическая информация, переписанная (транскрибированная) с ДНК в виде мРНК, транслируется с помощью тРНК.

В 1960 г. сразу в нескольких лабораториях был открыт фермент РНК-полимераза, осуществляющая синтез РНК на ДНК-матрицах. Таким образом, идея Ф. Крика о передаче генетической информации от ДНК к белку через РНК была подтверждена.

Генетический аминокислотный код был полностью расшифрован в 1961-1966 гг. усилиями лабораторий М. Ниренберга, С. Очоа и Г. Кораны.

Открытие основных компонентов систем транскрипции и трансляции послужило важным стимулом в изучении механизма регуляции этих процессов. В 1961 г. Ф. Жакоб и Ж. Моно опубликовали схему регуляции синтеза белков на уровне транскрипции при помощи регуляторных белков, а в 1966 г. У. Гилберт и Б. Мюллер-Хилл впервые выделили такой белок. Кроме того, оказалось, что РНК-полимераза сама является регулятором генной активности (Р.Б. Хесин).

В середине 1960-х годов начались исследования нуклеотидных последовательностей РНК. Первыми были определены первичные структуры тРНК (Р. Холли и сотр., 1965; А. А. Баев и сотр., 1967) . Развитие техники фракционирования фрагментов нуклеиновых кислот и, прежде всего, гель-электрофореза (Ф. Сэнгер и сотр.) позволило в начале 1970-х годов приступить к изучению первичной структуры высокомолекулярных РНК. В 1976-1978 гг. были созданы исключительно быстрые и эффективные методы секвенирования ДНК и РНК (А. Максам и У. Гилберт, Ф. Сэнгер и сотр.), которые позволили за короткое время получить огромную информацию о первичной структуре генов, их регуляторных элементах, вирусных и рибосомных РНК и т.д.

В 1973 г. одновременно в лабораторих А. Рича и А. Клуга с помощью рентгеноструктурного анализа была установлена пространственная структура тРНК. В эти же годы был открыт основной структурный элемент эукариотических хромосом нуклеосома и разработаны методы ее исследования.

В 1970 г. Г. Темин и Д. Балтимор открыли в онкогенных вирусах РНК-зависимую ДНК-полимеразу и тем самым показали, что в принципе поток генетической информации может быть обращен от РНК к ДНК.

Огромное значение для молекулярной биологии имело развитие генетической инженерии и методов работы с рекомбинантными ДНК в сочетании с методами химического синтеза крупных фрагментов ДНК. В результате сделались доступными для исследования индивидуальные гены и регуляторные генетические элементы, было стимулировано изучение ферментов биосинтеза и обмена нуклеиновых кислот. Благодаря этому после 1977 г. были обнаружены мозаичное (экзон-интронное) строение генов, явление сплайсинга и ферментативной активности у РНК, усилители (энхансеры) экспрессии генов, многие регуляторные белки, онкогены и онкобелки, мобильные генетические элементы. Возникла белковая инженерия, которая позволяет получать новые, не существующие в природе белки. Молекулярная биология начала оказывать существенное влияние на развитие биотехнологии, медицины и сельского хозяйства.



Идентификация генов человека и выяснение первичной нуклеотидной последовательности человеческого генома составляет основные, взаимосвязанные задачи Международной программы «Геном Человека». Официально эта научная программа с участием ведущих молекулярно-генетических лабораторий США, Западной Европы, России и Японии оформилась в 1990 г. Однако, задолго до приобретения официального статуса в этих странах проводились молекулярные исследования по изучению генома человека и картированию генов. Предполагалось, что основной раздел программы, касающийся секвенирования всего генома человека, т.е. выяснения первичной последовательности молекулы ДНК, достигающей 1,5 метров и состоящей из 3,5·109 нуклеотидов, будет завершен уже к 2005 году. Однако, серьезные технические усовершенствования этого трудоемкого процесса, его автоматизация и резкое снижение себестоимости многих молекулярно-генетических методов позволили сделать это уже в 2002-2003 гг.

Молекулярная генетика своими замечательными открытиями оказала плодотворное влияние на все биологические науки. Она явилась той основой, на которой выросла молекулярная биология, значительно ускорила прогресс биохимии, биофизики, цитологии, микробиологии, вирусологии, биологии развития, открыла новые подходы к пониманию происхождения жизни и эволюции органического мира. Вместе с тем  молекулярная генетика, позволившая глубоко проникнуть в природу важнейших жизненных процессов и успешно продолжающая их исследование, отнюдь не претендует на решение многих, в том числе и генетических, проблем, касающихся целостного организма, а тем более совокупностей организмов - популяций, видов, биоценозов и т.д., где преобладают закономерности, изучение которых требует иных методов, чем те, какие использует молекулярная генетика.

Литература

  1. Горбунова В.Н. Что вы знаете о своем геноме? - СПб., 2001. - Интермедика.- С.1-11.

  2. Горбунова В.Н., Баранов В.С. Введение в молекулярную диагностику и генотерапию наследственных заболеваний. СПб.,1997. - Специальная литература. - С. 9-13.

  3. Коничев А.С., Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. М.ACADEMIA. 2003. С. 4-9.

  4. Роллер Э. Открытие основных законов жизни. М. Мир, 1978. - С. 61-65, 134-147, 223-226.

  5. Спирин В.С. Молекулярная биология. М. Высшая школа. -1990.- С. 5-9.


ИЗ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ

Жиркова А.А., Генералова Е.Д.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л.И.

Кафедра Общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
История молекулярной биологии начинается в 1930-х годах с объединения ранее отдельных биологических дисциплин: биохимии, генетики, микробиологии и вирусологии. Кроме того, в надежде, что новая дисциплина откроет возможности понимания фундаментальных основ жизни, в неё пришли многие химики и физики.

Название новой дисциплины было предложено Уорреном Уивером, директором отдела естественных наук Фонда Рокфеллера, в 1938 г. Поначалу подразумевалось, что от неё ожидается объяснение физических и химических основ жизни. После того, как в 1910-х годах законы Менделя получили широкое признание в научных кругах, а в 1920-х годах развитие атомной теории привело к разработке принципов квантовой механики, казалось, что наука вплотную подошла к открытию молекулярного фундамента феномена жизни. Уивер от имени Фонда Рокфеллера поддерживал и финансировал исследования на стыке биологии, химии и физики, и даже такие знаменитости, как Нильс Бор и Эрвин Шрёдингер, пытались подвести под биологию теоретическую базу так, как они это делали в теоретической физике. Однако в 1930-х — 1940-х годах не было ясно, какие именно исследования приведут к цели, если эта цель вообще достижима.

В 1940 г. Джордж Бидл и Эдуард Тейтем показали факт существования связи между генами и белками, связав генетику с биохимией. Они предложили генетикам вместо дрозофилы использовать в качестве модельного организма грибок нейроспору. Использование более широкого спектра модельных организмов было чрезвычайно важно для появления новой дисциплины. В 1944 г. Освальд Эвери, работавший в Рокфеллеровском университете с бактериями, показал, что гены состоят из ДНК. В 1952 г. Алфред Херши и Марта Чейз подтвердили, что генетический материал бактериофага тоже состоит из ДНК. В 1953 г. Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик предложили двуспиральную структуру молекулы ДНК. Их структурная модель действительно позволила объяснить многие фундаментальные биологические феномены, такие как существование очень больших биологических молекул, способ хранения и точного копирования информации о их структуре, возможность изменения структуры генов в эволюции и др., в результате чего молекулярная биология обрела свои основные принципы.

В 1961 г. Франсуа Жакоб и Жак Моно предположили, что между ДНК и белком должен быть посредник, который они назвали информационной РНК. В 1961—1965 гг. с расшифровкой генетического кода стало понятно, как информация, хранящаяся на ДНК, определяет структуру белка, и какие именно сочетания нуклеотидов в структуре ДНК соответствуют определенным аминокислотам белка. В начале 1960-х годов Жакоб и Моно показали также, как белок может регулировать транскрипцию и экспрессию генов.

Главные открытия с молекулярной биологии были сделаны на протяжении примерно четверти века. Затем понадобилось ещё пятнадцать лет исследований, прежде чем на их основе были разработаны новые сложные технологии, которые сейчас в совокупности называют генетической инженерией. Они позволили выделять и характеризовать отдельные гены, в том числе из весьма сложно устроенных живых организмов, включая человека.

Таким образом, оценивая молекулярную революцию в контексте истории биологии, нетрудно заметить, что рождение молекулярной биологии было кульминацией длительного процесса, который начался с первых наблюдений, сделанных под микроскопом.


Литература

  1. Дымшиц Г.М. Молекулярная биология // Наука. - №11. – 1999.

  2. Мишель Морандж История развития молекулярной биологии» 1998, С. 26-54.


ИСТОРИКО-МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ БИОИНФОРМАТИКИ

Безбородников В.С., Лондарев М.Е.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л.И.

Кафедра Общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Биоинформатика - совокупность методов и подходов, включающих в себя математические методы компьютерного анализа в сравнительной геномике (геномная биоинформатика), разработку алгоритмов и программ для предсказания пространственной структуры биополимеров (структурная биоинформатика), исследование стратегий, соответствующих вычислительных методологий, а также общее управление информационной сложности биологических систем.

C начала 1980-х гг. начинают формироваться всемирные банки прочитанных ДНК-и белковых текстов, ставшие огромными мета-объектами, необходимыми для понимания каждого вновь прочитанного участка какого-либо генома, (эту область коллеги и ученики автора, участвовавшие в его домашнем семинаре 1983-87 гг., удачно назвали генолингвистикой), а также прочие всемирные БД по биологии - в основном с медицинской и экологической информацией в различных формах представления данных. Остановимся лишь на одном отечественном «case study», связывающим системы минимальных и максимальных структурных уровней. Авидон и Финн сравнили кластеры сходств между тысячами органических молекул с кластерами их клинических и лабораторных эффектов «in vivo». Так они показали, что радикалы не всегда аддитивны в отношении свойств (эмерджентность), а также, что не биогенные радикалы нежелательны как в фармакологическом, так и в экологическом аспектах. К концу 1980-х гг. эти БД появляются в возникающем Интернете. Отметим, что вся виртуальная биология для Интернета активно использует меры информации в русле, проложенном К.Шенноном и его последователями, включая и отца автора, к.т.н.,д.ф.н.,проф.Е.А.Седова (1929-1993). Однако теперь необходимы и кластерно-иерархические подходы к анализу геномов, мозга и Интернета, а также надорганизменных биосистем - популяций и сообществ.

На рубеже XX-XXIвеков биоинформатика превратилась в бурно развивающуюся область мировой биомедицинской науки. Наряду с исследователями, ведущими фундаментальные разработки, потребителями биоинформационных технологий являются медицинские, фармакологические, биотехнологичные и учебные учреждения. Эта область науки определена в качестве приоритетной как в США, так и во всех других развитых странах. Количество центров биоинформатики постоянно растет во всех странах Европы, Азии, США и Австралии. Наряду с государственными, академическими и образовательными центрами биоинформатики, в последние годы возникло значительное число организаций и проектов, ориентированных на коммерческое использование результатов исследований в области биоинформатики. Это прежде всего организации, деятельность которых ориентирована на структурный, функциональный и сравнительный анализ геномов, включая геном человека. Наряду с применением уже созданных методов биоинформатики интенсивно развивается техническая и программная база для решения прикладных задач, особенно в фармакологии. Быстрыми темпами совершенствуется также и индустрия программного обеспечения для решения таких задач.

Биоинформатика относится к интеллектуальным, высокотехнологичным разделам науки, где получаемые результаты в значительной степени зависят от развитого творческого мышления ученых, а не определяются в основном затратами на их техническую вооруженность. Таким образом, учитывая достаточно высокий интеллектуальный и образовательный уровень российских ученых и практическую невозможность больших финансовых затрат в современной экономической ситуации, биоинформатика имеет все основания стать одним из приоритетных направлений науки в Российской федерации. Уже к 1984г. стало ясно, что в России (тогда бывшем СССР) образовалась достаточная «критическая масса» специалистов в области применения математических методов в биологии. К этому же времени скопилось достаточно большое количество биологической информации, обработка, осмысление и анализ которой стало невозможно проводить без компьютерной поддержки. Все это и явилось предпосылкой для возникновения новой отрасли биологической науки – биоинформатики. Количество публикаций по биоинформатике в последние годы стремительно нарастает. Работы в области биоинформатики активно печатались в 90-е годы, но сами эксперименты, описываемые в статьях, были проведены ранее. База для реализации комплексного подхода к проблеме и написания статей создавалась в течение многих лет усилиями многочисленных исследователей. Первые работы по теоретическому анализу аминокислотных последовательностей белков были опубликованы в 50-х годах прошлого века. В 1988г. был начат проект по расшифровке генома человека, ставивший своей целью определение полной последовательности ДНК, составляющей хромосомы человека. Этот проект общими усилиями ученых разных стран был завершен к 2003г. Отметим ряд институтов, где в России ведутся работы по биоинформатике. В Москве организован Институт математических проблем биологии РАН. Там занимаются решением разных биологических проблем при поддержке информационных технологий, таких как структурная и сравни-тельная геномика, основные молекулярно-биологические механизмы, молекулярно-генетические системы управления, протеомика, метаболика, базы биологических данных, математическое обеспечение биологических экспериментов.


Литература

  1. Лек А.М. Введение в биоинформатику. – М.: 2009. - С. 32-45.

  2. Несговорова Г.П. Биоинформатика: Пути развития и перспективы». – М., 2011 - С.73-79.


К ВОПРОСУ ОБ ИСТОРИИ ГЕННО-КЛЕТОЧНЫХ БИОИНЖЕНЕРНЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Банникова Э.Н., Галимова Л.Н.

Научный руководитель: д.м.н., профессор Каспрук Л.И.

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
В основе современной биотехнологии важнейшими методами являются генная и клеточная инженерия. Генная инженерия и биотехнологии активно способствуют решению многих задач медицины и фармацевтики. Многие болезни, для которых в настоящее время не существует адекватных методов диагностики и лечения (раковые, сердечно-сосудистые, вирусные и паразитные инфекции, нервные и умственные расстройства), с помощью генной инженерии и биотехнологии станут доступны и диагностике, и лечению. Таким образом, медицина может превратиться в дисциплину с ясным пониманием происходящих в организме молекулярных и генетических процессов.

Генно-клеточная инженерия имеет яркую историю благодаря тому общественному резонансу, который она вызвала с первых своих шагов. Данная наука появилась благодаря работам многих исследователей в разных отраслях биохимии и молекулярной генетики. На протяжении многих лет главным классом макромолекул считали белки. Существовало даже предположение, что гены имеют белковую природу. Лишь в 1944 году Эйвери, МакЛеод и МакКарти показали, что носителем наследственной информации является ДНК. С этого времени начинается интенсивное изучение нуклеиновых кислот. Спустя десятилетие, в 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик создали двуспиральную модель ДНК. Именно этот год принято считать годом рождения молекулярной биологии.

На рубеже 50 - 60-х годов были выяснены свойства генетического кода, а к концу 60-х годов его универсальность была подтверждена экспериментально. Шло интенсивное развитие молекулярной генетики, объектами которой стали E.coli, ее вирусы и плазмиды. Были разработаны методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов. В 70-х годах был открыт ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК. Особая роль в развитии методов генной инженерии принадлежит рестриктазам и ДНК-лигазам.

Историю развития генетической инженерии можно условно разделить на три этапа. Первый этап связан с доказательством принципиальной возможности получения рекомбинантных молекул ДНК in vitro. Эти работы касаются получения гибридов между различными плазмидами. Была доказана возможность создания рекомбинантных молекул с использованием исходных молекул ДНК из различных видов и штаммов бактерий, их жизнеспособность, стабильность и функционирование.

Второй этап связан с началом работ по получению рекомбинантных молекул ДНК между хромосомными генами прокариот и различными плазмидами, доказательством их стабильности и жизнеспособности.

Третий этап - начало работ по включению в векторные молекулы ДНК (ДНК, используемые для переноса генов и способные встраиваться в генетический аппарат клетки-рецепиента) генов эукариот, главным образом, животных.

Формально датой рождения генетической инженерии следует считать 1972 год, когда в Стенфордском университете П. Берг, С. Коэн, Х. Бойер с сотрудниками создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E. Сoli.

Генная инженерия сегодня достигла высокого уровня развития, но сохраняет обнадеживающие перспективы, обеспечивая возможность решения многих вопросов и проблем человечества в области медицины.

На сегодняшний день очень развит процесс модификации генов. Становится популярной техника, позволяющая использовать для синтеза ДНК полимеразную цепную реакцию. При помощи этого экспериментального метода молекулярной биологии стало возможным увеличение малых концентраций определенных элементов нуклеиновой кислоты в материале. Синтезированную таким образом ДНК называют комплементарной. Генную инженерию можно использовать для лечения наследственных заболеваний, однако впоследствии такая «медицина» сказывается на изменении генома потомков. Примечательно, что изменять геном взрослого человека куда сложнее, чем создавать новые элементы, к примеру, породы животных или виды растений.

Стоит заметить, что в мировом сообществе весьма противоречиво рассматривается возможность введения изменений в геном человека. В частности, углубление в данную науку сталкивается со многими проблемами медицинской этики и деонтологии. Несмотря на это, около 9 месяцев назад американской исследовательницей Элизабет Пэрриш был проведен уникальный эксперимент по изменению собственных генов. Дело в том, что 44-летняя женщина решила поменять свой геном ради того, чтобы никогда не стареть. Для этого в организм пациентки было введено специальное вещество, запускающее омолаживающий механизм. Подобный эксперимент проводился впервые, поэтому женщина вынуждена регулярно проходить наблюдения у специалистов и сдавать анализы.


Литература

1. Егоров Н.С. Биотехнология проблемы и перспективы. М., 1994.

2. Калашникова Е.А., Шевелуха В.С., Воронин Е.С. Биотехнология. М: Высшая школа, 200.5

3. Жданова Е.: История развития генной инженерии и величайшие достижения в этой области, 2016.

4. http://www.biotechnolog.ru.

5. http://www.biochemi.ru.


СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ: К ИСТОРИИ ВОПРОСА

Савина П.С, Гираева Э.Ф.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л.И.

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Стволовые клетки — недифференцированные (незрелые) клетки, имеющиеся у многих видов многоклеточных организмов. Стволовые клетки способны самообновляться, образуя новые стволовые клетки, делиться посредством митоза и дифференцироваться в специализированные клетки, то есть превращаться в клетки различных органов и тканей.

Развитие многоклеточных организмов начинается с одной стволовой клетки, которую принято называть зиготой. В результате многочисленных циклов деления и процесса дифференцировки образуются все виды клеток, характерные для данного биологического вида. В человеческом организме таких видов клеток более 220. Стволовые клетки сохраняются и функционируют и во взрослом организме, благодаря им может осуществляться обновление и восстановление тканей и органов. Тем не менее, в процессе старения организма их количество уменьшается.

Первое предположение о существовании стволовых клеток было высказано именно русским ученым.Максимов Александр Александрович (04.02.1874 – 04.12.1928) – выдающийся русский ученый, один из создателей унитарной теории кроветворения.С 1903 по 1922 гг. Максимов А. А. занимал пост профессора кафедры гистологии Военно-медицинской академии.

Максимов А. А. во многом предопределил направление развития мировой науки в области клеточной биологии. Термин "стволовая клетка" Максимов А. А. предложил еще в 1908 году, чтобы объяснить механизм быстрого самообновления клеток крови. Он выступил с новой теорией кроветворения в Берлине на съезде гематологов. Именно этот год можно по праву считать началом истории развития исследований стволовых клеток!

Каждые сутки в крови погибают несколько миллиардов клеток, а им на смену приходят новые популяции эритроцитов, лейкоцитов и лимфоцитов. Максимов А. А. первый догадался, что обновление клеток крови — это особая технология, отличная от простых клеточных делений. Если бы клетки крови самообновлялись простым клеточным делением, это потребовало бы гигантских размеров костного мозга.

Несколько позже профессор московского НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи А.Я. Фриденштейн подтвердил предположение коллеги и, изучая возможности этих особых клеток, стал разрабатывать сферу их применения. Первые эксперименты по практическому использованию стволовых клеток были начаты еще в начале 1950-х годов. Именно тогда было доказано, что с помощью трансплантации костного мозга (основного источника стволовых клеток) можно спасти животных, получивших смертельную дозу радиоактивного облучения.

Понадобилось почти 20 лет, чтобы трансплантация костного мозга вошла в арсенал практической медицины. Только в конце 60-х были получены убедительные данные о возможности применения трансплантации костного мозга при лечении острых лейкозов.

В начале века ученые уже подозревали, что во многих тканях существуют клетки, способствующие регенерации (восстановлению) этих тканей и активизирующие деление обычных клеток. В 60-х годах советские ученые Александр Фриденштейн и Иосиф Чертков заложили основы науки о стволовых клетках костного мозга, доказав, что именно там главным образом и находится своеобразное депо замечательных клеток. Потом стало известно, что часть стволовых клеток мигрирует в крови, есть они и в различных тканях, в частности в кожной и жировой. 1988 год - стволовые клетки были впервые использованы для трансплантации; мальчик, которому была проведена операция, по сей день, жив и здоров.

1992 год - первая именная коллекция стволовых клеток. Профессор Дэвид Харрис "на всякий случай" заморозил стволовые клетки пуповинной крови своего первенца. Сегодня Дэвид Харрис – директор крупнейшего в мире банка стволовых клеток пуповинной крови.

1996 год – доказано, что облучение уничтожает раковые клетки, но убивает и только что пересаженные из костного мозга донора стволовые клетки. С начала 1996 года в РФ действует Закон "О радиоактивной безопасности населения".

Исследования как эмбриональных стволовых клеток, так и стволовых клеток взрослого организма ведутся чрезвычайно активно, в мировой научной прессе что ни день появляются все новые сообщения о достижениях ученых: одним удалось получить из стволовых клеток нейроны, другим - кожную или хрящевую ткань, третьим - вырастить сосуды, кость или даже челюсть.

За 21 год успешного изучения стволовых клеток был разработан и лицензирован метод выделения и культивирования мезенхимальных стволовых клеток из аутологичного костного мозга. Разработанная методика культивирования позволяет получить необходимое количество стволовых клеток с нужными характеристиками и их клеточного потомства в различные органы и ткани. При хранении в криобанке полученные культуры сохраняют высокий уровень выживаемости и высокую активность.

Уже сегодня стволовые клетки успешно используются при лечении тяжелых наследственных и приобретенных заболеваний, болезней сердца, эндокринной системы, неврологических заболеваний, болезнях печени, желудочно-кишечного тракта и легких, заболеваний мочеполовой и опорно-двигательной систем, заболеваний кожи. Во многих случаях своевременное лечение стволовыми клетками буквально «ставит человека на ноги».
Литература


  1. Репин В. С., Ржанинова А. А., Шамянков Д. А. - Эмбриональные стволовые клетки: фундаментальная биология и медицина – Москва, 2002. – 225 с.

  2. Алберт Б., Брей Д., Льюс Дж., и др. – Молекулярная биология клетки: В 3-х т. 2-е изд., М75 перераб. и доп. Т-3. пер с анг. – М.: Мир, 1994. – 504 с., ил.

  3. Кухарчук А.Л., Радченко В.В., Сирман В.М.- Стволовые клетки. – Эксперимент, теория, клиника.

  4. http://biofile.ru/bio/17561.html


РАЗВИТИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ЭНДОКРИНОЛОГИИ

Жармухамбетова К.С.

Научный руководитель: д.м.н., профессор Каспрук Л. И.

КафедраОбщественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Эндокринология (от греч. endo — внутри, krino — выделять, logos — учение) — наука о железах внутреннейсекреции (специализированных органах, имеющих железистое строение) и выделяемых ими непосредственно в кровь гормонах (от греч. hormao - привожу в движение, возбуждаю). Термин «гормон» предложили У. Бейлисс и Э. Старлинг в 1902 г.[1, с.9]

Молекулярная эндокринология как область науки с каждым годом привлекает к себе все большее внимание исследователей. Развитию молекулярной эндокринологии главным образом способствуют накопление знаний в области действия гормонов, а также разработка новых и усовершенствование уже существующих методов диагностики, включая методы получения прижизненного изображения эндокринных органов и систем [3, с.34].

Молекулярная эндокринология является общебиологической и общемедицинской дисциплиной. Общебиологическое значение молекулярной эндокринологии состоит в первую очередь в том, что эта наука занимается изучением механизмов регуляции и интеграции функций. Эндокринная патология является заболеванием всего организма. Это обстоятельство, а также повсеместное учащение случаев эндокринной патологии определяют общемедицинское значение молекулярной эндокринологии и требуют привлечения к борьбе с эндокринными заболеваниями врачей всех специальностей [5, с.67].

В развитии молекулярной эндокринологии можно выделить 4 этапа: описательный; экспериментальный; выделение гормонов в чистом виде и расшифровка их химической структуры; синтез гормонов и получение их дериватов. Возникновение молекулярной эндокринологии как науки относится к середине XIX в., когда в 1849 г. Бертольд впервые показал, что подсадка семенников в брюшную полость петухам после их кастрации предотвращает у них развитие посткастрационного синдрома. В том же году С. Е. Броун-Секар, удалив надпочечники у животных, доказал жизненную важность этих желез . В 1854 г. Шифф впервые отметил гибель животных после тиреоидэктомии. В 1884 г. пересадкой щитовидной железы тиреоидэктомированным животным он предотвратил их гибель и доказал этим роль щитовидной железы как органа внутренней секреции. В 1855 г. Клод Бернар путем укола в дно IV желудочка мозга вызвал глюкозурию и гипергликемию и установил регулирующеевоздействие нервной системы на функцию эндокринных желез. Клод Бернар ввел термин «внутренняя секреция». В 1889 г. О. Минковский и И. Меринг экпериментально доказали связь между функцией поджелудочной железы и сахарным диабетом [2, с.115].

В 1889 г. Броун-Секар на заседании Парижского биологического общества сообщил об омолаживающих свойствах вытяжки из половых желез. Предположения Броун-Секара полностью не подтвердились, однако послужили поводом к применению органотерапевтических препаратов и гормонов для лечения больных. В 1901 г. Л. В. Соболев экспериментально доказал продукцию островковым аппаратом поджелудочной железы противодиабетического вещества инсулина и указал пути его получения [6, с.284].

Начало и середина XX в. Были ознаменованы выделением из эндокринных органов ряда гормонов:адреналина (Такамине и Олдрич,к 1901) , тироксина (Кендалл, 1915) , инсулина (Бантинг и Бест, 1921) ,прогестерона (Бутенандт, 1934) , адренокортикотропного гормона (Лии Сайерс, 1943) , трийодтиронина

(Гросс и Лемблонд, 1950) . В 1935 г. Дайзи синтезировал женский половой гормон эстрадиол, в 1954 г. был получен альдостерон — гормон клубочковой зоны коры надпочечников (Симпсон и Тайт), в 1963 г. обнаружен третий гормон щитовидной железы — тирокальцитонин (Копп). В 1957—196 4 гг.

Бергстрем и Ван-Дорп выделили в кристаллическом виде, установили химическую структуру и осуществили биосинтез ряда простагландинов. Из ткани опухоли островкового аппарата поджелудочной железы в 1966 г. впервые выделенпроинсулин (Стейнер) [8, с.312].

Большим событием в эндокринологии было выделение из гипоталамуса рилизинг-факторов (рилизинг-гормонов), активирующих («либерины») или угнетающих («статины») продукцию тропныхгормонов гипофиза. В 1962 г. из гипоталамуса выделен соматолиберин (соматотропин-рилизинг-фактор, Франц), в 1970 г . — тиролиберин (тиротропин-рилизинг-фактор, Шелли, 1968; Гиллемэн* 1970) , а в 1972 г. — соматостатин (соматотропин-рили-зингингибирующий фактор , Гиллемэн) [10, с.198].

В 1975—197 8 гг. английские биохимики Д. Хьюз и Г. Костерлиц выделили из мозга свиньи, а затем и других животных эндогенные болеутоляющие вещества, относящиеся к группе пептидов, — энкефалины и эндорфины.

Одно из достижений современной молекулярной эндокринологии — открытиеиммунологических и радиоиммунологических методов определения уровня белковых гормонов в крови и моче. Благодаря использованию этих методов, обладающих высокой специфичностью, представилась возможность более точно по сравнению с биологическими тестами выявить изменения секреции, метаболизма и выделения белковых гормонов из организма [4, с.365].

Успешно развиваются исследования желудочно-кишечных гормонов (эндокринология пищеварения). Установлено, что, помимо секретина, выделенного еще У. Бейлиссом и Э. Старлингомв 1902 г., нейроэндокринные клетки АПУД-системы (апудоциты) органов пищеварения синтезируют также следующие полипептидные гормоны: гастрин, холецистокинин-панкреозимин, мотилин, гастроингибирующий пептид (ГИП), вазоактивный интестинальныйпептид (ВИП), субстанцию Р, бомбезин, нейротензин, энкефалин, соматостатин, глюкагон и энтероглюкагон, серотонин и мелатонин.

Таким образом, современные методики лечения позволяют контролировать течение эндокринных заболеваний, избегать осложнений и обеспечивать пациентам достойное качество жизни. Основа современной молекулярной эндокринологии – высокотехнологичные биохимические тесты и гормональные препараты последнего поколения. Новые технологии широко используются и в диагностике – магнитно-резонансная и компьютерная томография, радионуклидная диагностика, радиоиммунный и молекулярно-генетический анализ. Достижения в этой области медицины позволяют выявлять заболевания у взрослых и детей на ранних стадиях и проводить их лечение.

Литература



  1. Балаболкин М.И., Гаврилюк Л.И. Диагностический справочник эндокринолога. Кишинев. 1984.

  2. БалаболкинМ.И.Эндокринология: учебное пособие.-М.: Медицина.-1989.

  3. БалаболкинМ.И.Эндокринология.-М: Универсум Паблишинг.-1998.

  4. Беккер Эд, Я. БЛиппинкотт. Филадельфия, 1995. Принципы и практика эндокринологии и метаболизма.

  5. Дедов И.И., Мельниченко Г.А., Фадеев В.В. Год издания: 2007

  6. Потемкин В.В. Жанр: Эндокринология. Москва «Медицина», 1986.

  7. Старкова Н.Т. Клиническая эндокринология (проблемы фармакотерапии).-АМН.-СССР.-М.:Медицина.-1973.

  8. Старкова Н.Т. Клиническая эндокринология.- М.:Медицина.-1983.

  9. Эндокринология и метаболизм, второе издание, ред.: П. Felig и соавт., McGrow-Hill. В Книжной Компании, Нью-Йорк, 1987.

  10. Учебник эндокринологии, 8-е издание, ред.: Д. Уилсон и Д. У. Фостер, У. Б. компании Сондерс, Филадельфия, 1992.


ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ И ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЕВРОПЕЙСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ БИОЛОГОВ

Кучкарова А.Р., Резникова Е.А.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л. И.

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет
Молекулярная биология – наука, изучающая живые системы на молекулярном уровне. Перекрываясь с другими смежными областями биологии и химии, а именно с генетикой и биохимией, молекулярная биология изучает взаимодействия между различными системами живой клетки, включая процессы синтеза таких жизненно-важных биополимеров, как ДНК, РНК, и белков, а также взаимодействия, регулирующие эти процессы.

Молекулярная биология исторически появилась в 30-е годы XX века как раздел биохимии. Впервые термин «молекулярная биология» ввел Варен Вивер в 1938 году. Варен был в то время директором фонда Рокфеллера и искренне верил в то, что в биологии грядут большие перемены, подстегиваемые недавними успехами в области рентгеноструктурного анализа. Поэтому сам он направлял значительные финансовые средства института Рокфеллера на исследования в этой области. Исследователи, работающие в области молекулярной биологии, используют методы, как присущие только молекулярной биологии, так и биохимические и генетические методы. Нет четкой грани между этими разделами биологии.

Датой рождения молекулярной биологии принято считать апрель 1953 г., когда в английском журнале «Нейчер» появилась статья Джеймса Д. Уотсона и Фрэнсиса Крика с предложением пространственной модели молекулы ДНК. Основанием для построения этой модели послужили работы по рентгеноструктурному анализу, в которых участвовали также Морис Х. Ф. Уилкинсон и Розалинда Франклин.

История молекулярной биологии начинается в 1930-е годы, когда сошлись пути ранее независимых дисциплин: биохимии, генетики, микробиологии и вирусологии. С надеждой на то, что эта наука объяснит живые процессы на самом фундаментальном уровне, многие физики и химики примкнули к зарождающейся области исследования, которая впоследствии превратится в молекулярную биологию.

Создание двойной спирали ДНК и открытие принципа комплементарности стали важнейшим событием современной биологии, вскрывшем фундаментальные принципы функционирования живых систем и определившим дальнейшие направления исследований современной биологии. В 1951 г. Л. Полинг и Р. Кори обосновали существование основных типов укладки аминокислотных остатков в полипептидные цепи белков (α-спираль и складчатый β-слой). [2, с.5]

Догматический период продолжается с 1953 по 1962 г. Сформулирована центральная догма молекулярной биологии, что перенос генетической информации идет в направлении ДНК → РНК → белок. В 1962 г. был расшифрован генетический код. [1, с.12] Затем были детально изучены механизмы воспроизведения (репликации) ДНК, транскрипции (биосинтеза РНК) и трансляции (биосинтеза белка). Параллельно развивались работы по изучению внутриклеточной локализации этих процессов, что привело к осознанию функционального значения внутриклеточных компонентов (ядра, митохондрий, рибосом и др.) и дало основание Дж. Уотсон для определения молекулярной биологии: «Молекулярная биология изучает связь структуры биологических макромолекул и основных клеточных компонентов с их функцией, а также основные принципы и механизмы саморегуляции клеток, которые опосредуют согласованность и единство всех протекающих в клетке процессов, составляющих сущность жизни». В 1956 г. А. Корнберг открыл РНК-полимеразу. В 1957 г. А.Н. Белозерский и А.С. Спирин предсказали существование мРНК. В последствии центральный постулат молекулярной генетики был дополнен представлениями о существовании процесса обратной транскрипции (о биосинтезе ДНК на матрице РНК) и репликации РНК, что позволило придать ему следующий вид: одновременно все более детализировались представления о строении и функциях белков, необходимых для катализа (сегменты) и регуляции (регуляторные белки, пептидные гормоны) всех важнейших молекулярно-генетических процессов. [2, с.7] В 1957 Дж. Кендрю установил трёхмерную структуру миоглобина, а в последующие годы это было сделано М. Перуцем в отношении гемоглобина. Были сформулированы представления о различных уровнях пространственной организации макромолекул. Наиболее наглядным примером того, как молекулярная трёхмерная структура определяет биологические функции молекулы, служит ДНК. [3, с.18] В 1960 г. одновременно в нескольких лабораториях был открыт фермент транскрипции – РНК-полимераза. В 1961 г. Ф.Жакоб и Дж.Монро разработали модель опертона. [2, с.6]

Академический период продолжается с 1962 г. по настоящее время, в котором с 1974 года выделяют генно-инженерный подпериод. [1, с.12] Открытие и разработка методов целенаправленного использования целого ряда ферментов (обратной транскриптазы, ДНК-рестриктаз и д р.) привели к созданию технологии получения рекомбинантных ДНК, возникновению генной инженерии, что стало поистине революционным событием в истории молекулярной биологии.

В конце 70-х начале 80-х годов ХХ века молекулярная биология вступает в период расцвета. Развитие молекулярной биологии сопровождалось как развитием её методологии, в частности, изобретением метода определения нуклеотидной последовательности ДНК (У. Гилберт и Ф. Сенгер, Нобелевская премия по химии 1980 года), так и новыми открытиями в области исследований строения и функционирования генов (см. История генетики). К началу XXI века были получены данные о первичной структуре всей ДНК человека и целого ряда других организмов, наиболее важных для медицины, сельского хозяйства и научных исследований, что привело к возникновению нескольких новых направлений в биологии: геномики, биоинформатики и др.


Литература

  1. Молекулярная биология: Учеб. для студ. пед. вузов / А.С. Коничев, Г.А. Севостьянова. – 2-е изд., испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 400 с.

  2. Сазонов В.Ф., Лупанов Е.А. Лекционный курс по учебной дисциплине Молекулярная биология /– Рязань: РГУ им. С.А. Есенина, 2012 – 523 с.

  3. Павлюченко В.И., Абрамов А.В. Основы молекулярной биологии и генетики. – Харьков: ЗГУ, 2008 г. – 258 с.

  4. Рис Э., Стернберг М. Введение в молекулярную биологию: От клеток к атомам: Пер. с англ. — М.: Мир, 2002. — 142 с, ил.

  5. Роллер Э. Открытие основных законов жизни. – М.: Издательство «Мир», 1988 г. – 333с., ил.


МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ И ИММУНОЛОГИЯ ВИРУСНОГО КАНЦЕРОГЕНЕЗА. ИСТОРИЯ РОССИЙСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Мищерина Д.А., Насырова Ж.С.

Научный руководитель: д.м.н., проф. Каспрук Л.И.

Кафедра общественного здоровья и здравоохранения №1

Оренбургский государственный медицинский университет

Каталог: files -> Nauchnaya deyatelnost -> studencheskoe-nauchnoe-obshchestvo
files -> Учебный план дополнительной профессиональной программы повышения квалификации «Стоматологическая помощь населению»
files -> Учебно-тематический план дополнительной профессиональной программы повышения квалификации «Стоматологическая помощь населению»
files -> Терапевтическая стоматология
Nauchnaya deyatelnost -> Международная конференция и 3-я научно-практическая школа 6-8 июня 2014г. Центр международной торговли 123610, Россия, Москва, Краснопресненская набережная 12
studencheskoe-nauchnoe-obshchestvo -> 15 апреля 2014 г. 17 апреля 2014 г., срок заявок: 15 апреля 2014 г


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


База данных защищена авторским правом ©stomatologo.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница