Наука в Сибири

от 21.02.2019 г.

Оригинал статьи


Школьникам — о биотехнологиях, синхротроне и «Академгородке 2.0»

На лектории «Выбери профессию в науке», приуроченном к Дню российской науки, исследователи из институтов СО РАН рассказали школьникам о синхротронном излучении, геномном редактировании, современных методах биотехнологий в селекции растений и о планах развития Новосибирского научного центра.

Министр науки и инновационной политики Новосибирской области Алексей Владимирович Васильев рассказал школьникам о программе «Академгородок 2.0», отметив, что один из ее флагманских проектов — создание установки класса мегасайнс: источника синхротронного излучения (СИ) четвертого поколения СКИФ (Сибирского кольцевого источника фотонов). «Это беспрецедентный по своим возможностям инструмент для проведения работ как в области фундаментальных и прикладных наук, так и в сфере развития технологий. В РФ планируется создать сеть синхротронов, и очень приятно, что первая установка такого уровня будет построена здесь. Ведь именно сибирские ученые были пионерами в использовании СИ. К 2024 году должны начаться первые эксперименты на новой установке, 300 высококвалифицированных сотрудников будут обслуживать работы на ней, а число пользователей из разных стран превысит 1 000 человек в год», — подчеркнул А. Васильев.

Спектр СИ покрывает очень широкий диапазон энергий с крайне высокой интенсивностью. Это позволяет применять излучение для подробного изучения структур объектов различной природы, в том числе на наноразмерном уровне.

«СИ используется в том случае, когда детали исследуемых структур или процессов настолько маленькие, что их невозможно рассмотреть даже в атомно-силовой микроскоп. На помощь ученым приходит явление дифракции. Мы с ним сталкиваемся, например, во время прогулок на теплоходе: многие могли наблюдать, как волна от лайнера или моторной лодки, попадая на бакен, меняется. От последнего под разными углами расходятся несколько волн с изменившимся направлением. Зная угол дифракции и длину волны, можно определить и размер бакена», — пояснил советник дирекции Института ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН академик Геннадий Николаевич Кулипанов.

В качестве одного из аспектов применения СИ ученый рассказал о работе сотрудников Института археологии и этнографии и Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН, в которой проводился рентгенофлуоресцентный анализ волос людей из захоронений пазырыкской культуры (конец IV — начало III века до нашей эры). Было установлено, что соотношение концентраций меди к цинку в волосах пазырыкцев во много раз превышает аналогичный показатель у наших современников. Эта аномалия отрицательно сказывалась на здоровье древних алтайцев и, скорее всего, приводила к ранней смертности. Медь могла попасть в их организм при использовании скифской бани: во время этой процедуры, согласно предположениям ученых, пазырыкцы использовали сосуд из вышеуказанного металла для нагревания семян конопли и вместе с ее парами вдыхали и соединения меди.



Центр генетических технологий ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» — еще один проект, который планируется создать в рамках программы «Академгородок 2.0». О биотехнологиях рассказала старший лаборант Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН Дарья Витальевна Петрова.

«Масштабное применение геномного редактирования, иммунотерапии и инжиниринг тканей — дело завтрашнего дня, и, возможно, кто-то из современных школьников будет использовать эти инструменты и помогать людям. Перечисленные методы позволяют бороться с неизлечимыми генетическими, аутоиммунными заболеваниями, решают проблему недостатка донорских органов и тестирования новых лекарственных препаратов».

По словам исследовательницы, один из ярких примеров применения технологии геномного редактирования CRISPR-Cas9 — совместная работа немецких и итальянских ученых, которым удалось восстановить кожу семилетнего мальчика, страдавшего буллезным эпидермолизом. Это заболевание связано с нарушением работы определенных генов, кодирующих структуру белков, формирующих кожу и слизистые оболочки. Болезнь характеризуется появлением пузырьков и эрозий на коже даже при незначительных механических травмах или самопроизвольно.

«Чтобы создать трансгенную кожу, ученые вырастили культуру из клеток эпидермиса (верхний слой кожи. — Прим. ред.) мальчика и ввели в нее все необходимые составляющие для геномного редактирования и копию здорового гена. Пласт новых клеток нанесли на специально обработанную дерму ребенка, через некоторое время кожа прижилась, и проблема была устранена», — отметила Д. Петрова.

О применении биотехнологий в селекции, размножении и сохранении генофонда растений старшеклассники узнали из сообщения старшего научного сотрудника лаборатории биотехнологий Центрального сибирского ботанического сада СО РАН кандидата биологических наук Анны Алексеевны Эрст. Она рассказала, что вышеперечисленные методы базируются на трех китах: открытии фитогормонов, разработке способов культивирования органов и тканей растений на искусственных средах в условиях строгой стерильности и обнаружении феномена тотипотентности, когда из любой клетки растения можно получить его целиком.

«В лаборатории биотехнологий ЦСБС СО РАН создана коллекция древесных растений in vitro для озеленения нашего города, приспособленных к сибирским условиям. Также мы занимаемся размножением и сохранением в культуре in vitro редких растений, таких как родиола розовая. Этот вид внесен в Красную книгу РФ, во многих субъектах нашей страны он находится на грани исчезновения, и сбор его запрещен», — добавила Анна Эрст.

По словам исследовательницы, в Ботаническом саду разработана технология, с помощью которой можно выращивать родиолу розовую в значительно бóльших, чем сейчас количествах и обеспечить регион этим лекарственным сырьем.

Надежда Дмитриева