Закодировать важный документ в ДНК, сделать жизнь человека полноценной после утраты конечности, вылечить рак с помощью генной терапии — биотехнологии сегодня не просто спасают жизнь, они еще и меняют ее кардинальным образом. Ирина Колесникова, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник компании MyGenetics, и Владимир Волобуев, СЕО компании MyGenetics, собрали главные достижения биотеха за последние годы.
Огромные средства сегодня вкладываются в научные исследования CRISPR-Cas и выращивание органов из стволовых клеток, о чем «Хайтек» неоднократно писал. Но это лишь толика того, что сегодня представляет из себя биотех. Ниже топ-5 достижений этой научной области (спойлер — это всего лишь первая часть нашей подборки).
![](https://hightech.fm/wp-content/uploads/2022/12/dna-molecule-genetic-code-isolated-on-dark-background-dna-sequencing-and-artificial-intelligence-abs-1-1024x683.jpg)
1. Секвенирование
С тех пор, как ученые обнаружили, что именно ДНК является главным хранителем наследственной информации, самой интересной и важной задачей стало «прочитать» ее послание.
Такую возможность предоставило ученым появление технологии секвенирования — определения последовательности ДНК. С момента появления в конце 1970-х годов в этой области знания ушли сильно вперед. В настоящее время пришло уже третье поколение методов и технологий секвенирования, но цель всех этих методик одна: «прочесть» цепочку ДНК. А зная последовательность ДНК, можно узнать все о достоинствах и недостатках организма, его способностях и потенциале. Иными словами, уже сегодня можно составить полный генетический паспорт. Тем не менее, после расшифровки последовательности ДНК нужно еще понять, как именно изменения в ней влияют на форму/работу/количество белка и свойства организма. Именно это понимание и даст качественный скачок в генетических исследованиях.
![](https://hightech.fm/wp-content/uploads/2022/12/rdu_2021.22.5.8_figura2-1-1024x539.jpg)
2. Редактирование генома: CRISPR-Cas
Вообще всю генетическую инженерию стоило бы отнести к разряду прорыва в биотехе. На сегодня в ее арсенале имеется целый ряд методик. Но одна из них привлекает особое внимание. Как оказалось, у бактерий есть свой «иммунитет» к вирусам (точнее, к фагам — так называют вирусы бактерий). С незваными гостями в бактериях борется специальная система, состоящая из белка каспазы (или нескольких белков) и последовательностей ДНК («кассет») CRISPR. Эта система узнает и достаточно точно «вырезает» вирус из ДНК бактерии. Настоящие ножницы для ДНК. Уже в наше время ученые нашли способ заставить работать эту систему на благо человека. Например, с помощью этого белка можно целенаправленно изменять гены с большой точностью. В дальнейшем это может стать прорывом в лечении генетически обусловленных заболеваний и онкологии. Придавать желаемые свойства и избавляться от нежелательных у сельскохозяйственных растений и животных — и тут CRISPR-Cas найдет применение.
![](https://hightech.fm/wp-content/uploads/2022/12/21532493_6461514-1-1024x683.jpg)
3. Стволовые клетки
Стволовыми называют такие клетки, которые могут дать начало и развиться в другие более узкоспециализированные типы клеток. В процессе роста, развития и жизни организма клетки претерпевают процесс дифференцировки, то есть узкой специализации по строению и функции: эритроцит (красная клетка крови, которая переносит кислород), нейрон (нервная клетка, передающая сигнал в мозге), бета-клетка поджелудочной железы (та самая, которая вырабатывает инсулин) и другие. Однако прародительницами специальных клеток являются именно стволовые. Если научиться управлять процессом дифференцировки, можно получать любые типы клеток. Это, в свою очередь, позволит выращивать органы (и даже целые организмы) в пробирке из одной клетки, взятой от самого человека. Например, орган для пересадки можно будет получить, используя собственные клетки пациента. Такие органы будут, что называется, «как родные».
![](https://hightech.fm/wp-content/uploads/2022/12/back-view-of-man-with-mechanical-leg-on-sunny-day-sportsman-in-black-shorts-and-white-sneakers-photographed-during-training-sport-disability-hobby-concept-1-1024x683.jpg)
4. Бионические протезы
«Звездные войны», «Стальной алхимик» и многие другие фантастические фильмы демонстрируют нам чудеса протезирования (когда механическая рука или нога успешно заменяет утраченную собственную). Некоторые из них вполне реальны здесь и сейчас. Современные бионические или биоэлектрические протезы способны считывать сигнал от наших мышц и нервов, передавать их в подвижные части протеза и таким образом заставлять их двигаться так, как нужно их владельцу. То есть протез управляется и двигается почти так же, как и нормальная человеческая рука, он подвижен и намного комфортнее обычного. Причем современные протезы могут быть как простые, позволяющие только сжимать и разжимать сразу все пальцы, например, кисти руки, так и более сложные, позволяющие более разнообразные движения пальцев по отдельности. С таким протезом возможна максимально полноценная двигательная активность. Так что теперь у людей, в результате несчастного случая лишившихся руки или ноги (или их части), есть шанс компенсировать утраченное и, что называется, вернуться в строй.
![](https://hightech.fm/wp-content/uploads/2022/12/molecular-structure-abstract-science-background-3d-illustration-1-1024x341.jpg)
5. ДНК-компьютер
На самом деле, используя схему ДНК, можно также решать множество математических задач. Напомним, что ДНК — это очень длинная молекула-цепочка, состоящая всего из четырех типов звеньев, которые условно можно обозначить А, Т, Г и Ц (по первым буквам их названий). В последовательности этих «букв» закодирована информация о белках (и не только), а, значит, и всем теле человека, которая считывается и реализуется далее. А с помощью специальных белков эта информация может также целенаправленно изменяться. Что, если так закодировать любую другую информацию? В 2019 году был создан первый ДНК-жесткий диск. Разрабатываются специальные молекулярные алгоритмы для программирования. Такой ДНК-компьютер может хранить огромное количество информации и одновременно производить очень большое количество операций-вычислений с высокой скоростью.
Читать далее:
Существует ли наука в экстремальных условиях? Отвечаем в цифрах
Супервулкан Йеллоустоун оказался в разы опаснее, чем считали ученые