Биотехнология – наука без границ

Генетический анализ.

Лаборатория коллективного пользования Центра биотехнологии – место, где ученые проводят считывание генетической информации. Благодаря специальному оборудованию, куда входят так называемые секвенаторы, весь процесс проходит в автоматическом режиме, а участие человека сведено к минимуму. Высокопроизводительные машины добывают полезную информацию для того, чтобы в последующем можно было без погрешностей получить «портрет» того или иного ДНК.
Высокопроизводительный анализатор позволяет полностью расшифровать геном микроорганизмов. Используя метод Сэнгера, менее производительные машины, расшифровывают отдельные небольшие участки генов. Однако, весь геном человека, такие аппараты считывать пока не умеют.

Как известно многие современные патогены не выбирают в каком организме им поселиться. Например, сибирская язва, может быть диагностирована как у животного, так и у человека. Поэтому для ученых очень важно уметь прослеживать путь миграции вирусов и бактерий из одной живой системы в другую.
В лаборатории прикладной генетики Национального центра биотехнологии большое внимание уделяется диагностике в области ветеринарии. Здесь, разрабатывают и занимаются продвижением отечественных тест-систем. Тест-система - это совокупность аппаратов, методов и установок, предназначенных для выявления различных болезней.
На сегодняшний день в лаборатории работают над пятью проектами, часть из которых фундаментального, а часть прикладного характера.

Сотрудниками лаборатории был проведен молекулярно-генетический анализ «бруцелл» - аэробных бактерий, вызывающих бруцеллёз, выделенных от человека и животных. Было установлено, что среди животных намного меньше генотипов этой болезни, чем среди людей.

Несмотря на успешные результаты исследований, ученые центра биотехнологии по-прежнему задаются вопросом: с чем связан массовый падеж от пастереллеза диких животных? Не исключено, что одной из причин, способствующих заболеванию могут быть генетические особенности организма. Ведь возбудители могут длительное время находиться как в окружающей среде, так и в теле.
«Пастереллёз - это «компенсал», что означает его присутствие у многих животных и у собак, и у кошек. Есть в мире публикации, которые свидетельствуют, что 50% животных являются носителями Pasteurella multocida. Возможно возбудитель просто «спит» в организме животного, но потом происходят какие-то мутации, идет генетический обмен разными штаммами и приобретается патогенность, возможно дополнительно включаются бактериофаги несущие гены высокой токсичности» - предполагает Александр Шевцов.

Здесь не выращивают искусственные органы и не занимаются клонированием живых существ. Но от этого, разработки сотрудников лаборатории стволовых клеток не менее значимы. Они создали два препарата, которые призваны помочь людям с суставными и костными болезнями. Помочь навсегда забыть о боли.

Восстановление происходит благодаря активности так называемых мезенхимальных стволовых клеток (клеток, содержащихся в костном мозге), они вырабатывают ростовые факторы, которые необходимы для полноценной регенерации поврежденных тканей. Мезенхимальные стволовые клетки словно ремонтная бригада устремляются в поврежденное место чтобы заживить его, но для этого их должно быть много, если же их количества недостаточно, то нужного эффекта не будет.
Такие клеточные технологии лечения используются в мире, например, в США, и странах Европы. В основном это препараты на основе клеток костного мозга, жировой ткани, крови из пуповины. По сути, ученые лаборатории центра биотехнологии, предложили еще один источник стволовых клеток.

Еще один продукт, разработанный в лаборатории стволовых клеток – гидрогель. Это биокомпозитный материалспособный восстанавливать более глубокие повреждения суставного хряща.
«При таких заболеваниях, как коксартроз и другие, когда хрящ и кость на коленном или тазобедренном суставе полностью разрушаются. В таком случае обычно применяют метод эндопротезирования, но как правило, срок службы эндопротеза ограничен в среднем десятью годами, после чего пациент нуждается в его замене. Последующая замена протеза влечет за собой побочные эффекты, повторно разрушается костная ткань, так как она становится более хрупкой, из-за внедрения чужеродного материала - металла, в результате у пациента может развиться остеопороз» - подчеркивает Вячеслав Огай.

«Это фундаментальная работа, так как многие письменные источники о нашей истории имеют происхождение из других стран, поэтому в них не указано точно, например, как происходила миграция населения на территории Казахстана, как это все было в доисторический период, когда еще не было письменности. Поэтому генетика на протяжении 10-20 лет активно добывает новые знания в изучении этногенеза. Здесь изучается роль родоплеменных групп в формировании структуры генофонда казахов. Мы выяснили то, на сколько род действительно генетически существует по отцовской линии. Потому что были мнения что это лишь социальная концепция, где не обязательно род должен иметь одного общего предка и что наше шежире может быть не достоверной», - рассказывает Максат Жабагин, заведующий лабораторией генетики человека.
Ученые лаборатории пришли к вводу, что у большинства казахских родов основная часть его членов имеет один и тот же генетический вариант, который возводит их к одному предку. Например, аргыны имеют своего общего предка, коныраты - своего.

В лаборатории биотехнологии селекции растений проводятся исследования сельскохозяйственных культур: пшеницы и картофеля. Главная задача, которая стоит перед учеными - создание новых сортов, устойчивых к засухе, засорению и болезням, или выражаясь научным языком - получить безвирусный посадочный материал.
Здесь уже создали 6 сортов яровой мягкой пшеницы, устойчивой к грибным болезням, в частности к альтернариозу - разновидности грибной болезни, споры которой поражают колоски и зародыши пшеницы.
Сорта пшеницы устойчивые к засухе носят патриотичные названия «Байтерек», «ЭКСПО», «Казахстан-20». Новый сорт под названием «Шанырак» не боится сорных растений.
Используя молекулярно-генетические маркеры ученые убеждаются в том, что новый сорт устойчив к болезням. Полевые испытания новых сортов проводятся в резко-континентальных климатических условиях Северного и Центрального Казахстана.
Изначально лаборатория была ориентирована на селекцию ценных пород пшеницы, однако с расширением технической базы здесь начали работать и с картофелем.

Лаборатория токсикологии и фармакологии не является профильной, так как основной акцент в центре делается на исследованиях в области биотехнологии.
Однако, большинство разработок, полученных биотехнологическим путем, проходят тестирование именно здесь. Поэтому в состав лаборатории входит виварий – помещение, где содержатся животные, которых используют в исследовательских целях.
«Около 70% исследований центра в области токсикологии и фармакологии проводятся на лабораторных животных. Конечно, существуют различные этические аспекты, которые требуют использовать в научных целях животных как можно меньше и постепенно уходить от исследований на них. Однако, эксперты сходятся во мнении, что пока заменить целостный животный организм, чем-то другим – невозможно», - говорит Зарина Шульгау заведующая лабораторией токсикологии и фармакологии.