17. dec. 2012

Predstavitev iGEMovcev na FKKT

V torek, 18. decembra 2012 bo ob 15:30 predstavitev raziskovalne naloge študentov ljubljanske univerze s področja sintezne biologije. Predavanje dveh članov študentske ekipe, biokemika Urbana Bezeljaka in računalničarja Martina Stražarja, bo slovenska verzija predstavitve, ki so jo imeli na srečanju najboljših ekip novembra letos na ameriški univerzi MIT. Delo je doseglo izreden uspeh, drugo mesto v absolutnem merilu in prvo mesto med nalogami s področja medicine.
Predavanje bo v veliki predavalnici Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo (FKKT UL) na Aškerčevi 5, vhod z dvorišča za glavno stavbo. Po predavanju boste lahko postavili vprašanja obema udeležencema letošnjega tekmovanja.

27. nov. 2012

Ugibanja o odkritju na Marsu

Ameriška vesoljska agencija je v okviru raziskav Marsa pomemben uspeh doživela 6. avgusta letos, ko je na površini tega nam najbližjega planeta pristalo nekaj manj kot 900 kg težko vozilo Curiosity. Vozilo je opremljeno z raziskovalnimi instrumenti, ki naj bi pomagali odgovoriti na vprašanje, ali so na Marsu kdaj živeli mikroorganizmi. Za cilj so si izbrali krater Gale, ki leži blizu ekvatorja in ima v premeru 154 km.

Vodja raziskovalcev, ki upravljajo robotizirano vozilo in spremljajo analize, je prejšnji teden sprožil val ugibanj, ko je za medijsko družbo NPR izjavil, da se obeta odkritje, ki bo prišlo v zgodovinske knjige, da pa je še prezgodaj, da bi o tem povedal kaj več.

Glede na opremo, ki jo vsebuje šestkolesno vozilo, nekateri poznavalci menijo, da so morda odkrili sledi življenja, morda metan, ki naj bi nastal zaradi delovanja živih bitij. Razlog, zakaj novice še niso objavili, naj bi bil v tem, da je treba meritve ponoviti in preveriti natančnost delovanja aparatur. Za to naj bi rabili nekaj tednov, morda pa tudi manj. Med 3. in 7. decembrom bo namreč v Kaliforniji potekalo srečanje Ameriške geofizikalne zveze in skoraj zagotovo bodo novico objavili prav v tem času.

Kljub temu, da je nekateri menijo, da so odkrili metan v 'zraku', številni drugi menijo, da gre za odkritje, povezano z analizo vzorcev prahu, s katerim je prekrito dno kraterja. Nekateri pa menijo, da so odkrili fosilizirano snov.

Opremo vozila Curiosity predstavlja 10 različnih raziskovalnih instrumentov. Največji analizator (tehta 40 kg) je tisti, ki je odgovoren za določitev kemijske sestave vzorcev. Sestavljata ga plinski kromatograf in z njim povezan masni spektrometer, del opreme pa je tudi pečica, v kateri lahko segrejejo vzorce kamnin do zelo visokih temperatur in s tem sprostijo molekule, ki so morda ujete v kamnini.

Podobno opremo je nosila s sabo že sonda Viking v 70-tih letih prejšnjega stoletja, a je bila manj občutljiva, pečica pa je kamnine segrela samo do 500 °C. Takrat so sicer zaznali sledi klorometana in diklorometana, a so takrat menili, da gre za nečistoči, ki sta z opremo prispeli z Zemlje. Zaznali pa niso nobenih drugih organskih molekul, zato so menili, da življenja na Marsu ni (bilo).

Kasnejše raziskave so pokazale, da morda metanove spojine niso bile slučajno in pomotoma v vzorcih, ki so jih analizirali na Marsu. Ugotovili so celo, da bi klorometan lahko uničil vse druge organske snovi in so morda bili rezultati lažno negativni. Dvom je bil tako močan, da se nekaterim zdijo stroški projekta Curiosity (2,5 milijarde dolarjev) upravičeni.

Več o ugibanjih in o zasnovi poskusov lahko najdete na straneh space.com:
http://www.space.com/18565-mars-rover-curiosity-discovery-mystery.html
http://www.space.com/16902-mars-rover-curiosity-life-building-blocks.html

NOVO 4.12.: Včeraj so v San Franciscu objavili novico glede odkritja na Marsu. V resnici ni šlo za nič fenomenalnega. V vzorcu drobnega peska (ni ravno prah; baje je po zrnatosti podoben zelo drobnemu sladkorju) s površine kraterja so našli kloroorganske molekule, ki bi lahko predstavljale ostanek biokemijskih procesov v živih celicah. Poudarek je na 'lahko predstavljale', saj bi prav tako lahko šlo za kaj drugega. Hipoteze gredo v več smeri: da so te snovi stranski produkt analiznih reakcij, da so prišle z Zemlje skupaj z raziskovalno opremo, da so te snovi prišle z meteoriti (kjer so jih opazili že prej), ali pa da gre res za ostanek po razpadu aminokislin davno v zgodovini planeta. Tudi pri Nasi se zavedajo, da je treba narediti še veliko preiskav, preden bodo lahko rekli kaj bolj gotovega.

Več o tem:
http://www.space.com/18758-mars-rover-curiosity-discovery-hype-misunderstanding.html

6. nov. 2012

iGEM 2012: Slovenija druga!

Na eni najuglednejših univerz na svetu, Tehnološkem inštitutu Massachusettsa (MIT) v ameriškem Cambridgeu, je minuli konec tedna potekalo zaključno srečanje študentskih ekip, ki so tekmovale s projekti iz sintezne biologije. Skupaj se je predstavilo 72 ekip, ki so se izkazale kot najboljše na področnih predtekmovanjih.

Glede na uspeh na evropskem predtekmovanju, kjer se je slovenska ekipa uvrstila med tri najboljše, smo z zanimanjem pričakovali, kako bodo presodili ocenjevalci na finalnem srečanju najboljših. Sam sem bil sicer skeptičen, ali bo evropskim zmagovalcem, ekipi Groningena, uspelo ponoviti svoj uspeh tudi v svetovni konkurenci. Pa jim je. Na drugem mestu se je tudi tokrat znašla slovenska ekipa, na tretjem pa Paris Bettencourt - popolno zmagoslavje evropskih ekip torej. Pri tem je visoka uvrstitev Pariza še največje presenečenje, saj na evropskem delu tekmovanja pariški študentje niso bili med najboljšimi (finalisti so bili Groningen, Slovenija in Cambridge) - osvojili so samo nagrado za področje varnosti, skupaj z ekipo Grenobla. Neuradno četrto mesto je zasedla ekipa LMU München, ki na evropskem srečanju ni dosegla vidnejšega uspeha. To kaže, da so kriteriji sodnikov na svetovni ravni lahko različni od tistih na tekmovanjih po kontinentih.

Rezultati finalnega tekmovanja so že objavljeni na spletni strani iGEM-a. Poleg drugega mesta v skupni uvrstitvi je slovenska ekipa zasedla še prvo mesto v kategoriji Zdravje in medicina, dobila pa je tudi nagrado za najboljši model in (skupaj z ekipo LMU München) nagrado za najboljšo wiki predstavitev - še en razlog več, da si jo ogledate, saj so jo, pohvalno, pripravili tudi v slovenščini.

14. okt. 2012

Slovenska znanost v času varčevanja

Kaj pomeni neredno financiranje v znanosti, je dobro razbrati iz intervjuja Saše Banjanac Lubej z dr. Romanom Jeralo s Kemijskega inštituta. Objavljen je bil 7. oktobra na portalu MMC RTV Slovenije. 

Podobno je v praktično vseh raziskovalnih skupinah, ki delujejo na področju ved o življenju, kjer gre večinoma za zahtevne in drage raziskave. Edino tako je mogoče ostajati med prepoznavnimi raziskovalci na svojem področju. Raziskovalne skupine, ki so slabo pokrite s programi in so torej pretežno vezane na projekte (naša je že takšna), imajo še večje težave. Pri nas na primer ugotavljamo, da se zna zgoditi, da bodo mladi raziskovalci s sicer že tako zmanjšanim, a za zdaj rednim, financiranjem, morali del denarja prispevati za nakup reagentov in potrošnega laboratorijskega materiala za druge sodelavce v skupini, namesto da bi bilo obratno. 

Raziskav, pri katerih se bomo morali zavestno odločiti, da jih ne bomo opravili v celoti, ker bodo nekatere tehnike predrage, ne bo mogoče objaviti v dobrih znanstvenih revijah, študentje do doktorata ne bodo spoznali vseh metod, ki bi jih glede na temo raziskovalne naloge morali, posledica pa bo siromašenje znanja in slabše obvladovanje raziskovalnih spretnosti. Kot je povedal dr. Jerala, v tujino odhajajo najboljši študentje, za katere bi si želeli, da se vrnejo z novim znanjem, tako pa se nimajo in se očitno tudi v prihodnje ne bodo imeli kam vrniti.

11. okt. 2012

Nobelove 2012

Z jesenjo se začnejo kopičiti novice... Drugi teden oktobra razglasijo Nobelove nagrajence za medicino in za kemijo, kar je za (molekularne) biologe vedno zanimivo.

V ponedeljek ob pol poldne so razglasili nagrajenca za področje medicine oziroma fiziologije. Ko sem ob 14h začel predavati Tehnologijo DNA prvemu letniku magistrskega študija biokemije, sem lahko že poročal o tem, kdo sta nagrajenca in kaj sta odkrila - dober občutek, da so predavanja lahko res aktualna.

Letošnja nagrajenca sta John Gourdon in Šinja Jamanaka, ki sta odkrila, da je mogoče odrasle (diferencirane) celice povrniti v stanje izvornih celic, ki se lahko razvijejo v številne tipe celic. Postopek imenujemo reprogramiranje. Naj povem še nekoliko bolj na široko: celice pri nas, večceličarjih z različnimi tkivi, pogosto niso prav dolgožive. Ko se obnavljajo, pa se najpogosteje ne s tem, da se neka zrela celica (na primer celica črevesnih resic) preprosto deli, potem pa ena odmre, druga pa preživi, pač pa nove celice nastajajo tako, da se delijo celice, ki še niso dokončno oblikovane in šele postopno dobijo končno obliko in funkcijo. Pravimo, da se celica diferencira in splošno mnenje je bilo, da je ta proces enosmeren. Predhodnice črevesnih celic se delijo in nastale celice lahko zorijo samo v črevesne celice. Ko pa se zarodek šele razvija in je velik vsega sto ali dvesto celic, pa te še niso tako ozko usmerjene. Iz teh celic lahko nastanejo številni tipi celic. Pravimo, da so celice pluripotentne, zmožne razvoja v številne različne celice.

Raziskovalca, ki bosta dobila letošnjo Nobelovo nagrado, pa sta odkrila, da proces zorenja celic ni enosmeren, pač pa je mogoče zrele celice dediferencirati, celo tako daleč, da postanejo pluripotentne. Iz zrele črevesne celice je mogoče dobiti inducirano pluripotentno celico, iz te pa številne različne tipe celice. Iz ene zrele celice lahko dobimo skoraj katerokoli celico, kar je dobra novica za tiste, ki poskušajo pozdraviti poškodbe tkiv in okvare organov s tem, da bi jih nadomestili z novimi celicami, vzgojenimi v laboratoriju.

John Gourdon, ki je 2. oktobra dopolnil 79 let, je bil podpovprečen dijak, nato pa je študiral zoologijo. Najprej je raziskovalno delal v Oxfordu, od leta 1971 pa je v Cambridgeu. Leta 1958 mu je uspelo klonirati žabo iz jedra somatske (pomeni: ne spolne) celice žabjega paglavca. To je bila osnova za kasnejši razvoj postopka jedrnega kloniranja. V zadnjem času se je ukvarjal z reprogramiranjem celičnih jeder, pri čemer je pomembno, da z DNA odstranijo metilne skupine (epigenetsko reprogramiranje).

Šinja Jamanaka (angleški prepis je Shinya Yamanaka) je star 50 let. Končal je študij medicine, zadnja leta pa predava in raziskuje na Univerzi v Kjotu na Japonskem. Na začetku se je ukvarjal z ortopedsko kirurgiijo, znan pa je seveda predvsem po raziskavah, ki so mu prinesle Nobelovo nagrado. Začel je z mišjimi fibroblasti (vezivnimi celicami) ter nadaljeval s človeškimi, ki jih je genetsko spremenil tako, da so začeli proizvajati 4 transkripcijske faktorje, s čimer so se zrele celice spremenile v pluripotentne.

Odkritja, povezana z reprogramiranjem celic, so bila v ospredju bioloških raziskav že precej let, najhitreje pa so se vrstila med leti 2005 in 2007. O tem sem tudi precej pisal: Do izvornih celic z reprogramiranjem (2007), Izvorne celice s pomočjo adenovirusov (2008), Pluripotentnost s pomočjo transpozonov (2009), Od iPSa do piPSa (2009), Samo še en protein do izvornih celic (2009), Reprogramirane celice: ne čisto reprogramirane (2011). Zato tokrat o tem področju raziskav ne bom pisal podrobneje.

Danes pa so razglasili še nagrajenca za področje kemije. Nagrado si bosta razdelila Robert Lefkowitz in Brian Kobilka, prislužila pa sta si jo za raziskave celičnih receptorjev, ki so povezani z G-proteini (GPCR). Ti receptorji so danes tarče skoraj polovice vseh zdravil, ki jih uporabljamo za zdravljenje najrazličnejših bolezni.

Robert Lefkowitz je že vse od leta 1977 (ko je bil star 34 let) redni profesor za medicino na ameriški univerzi Duke (Dukeovi univerzi), predava pa tudi biokemijo. Njegovo najpomembnejše odkritje je bila določitev zgradbe prvih membranskih receptorjev iz skupine GPCR. S pomočjo DNA-tehnologije je analiziral zapise za receptorje za adrenalin in noradrenalin. Pri tem je ugotovil, da so si med seboj zelo podobni in da so v celično membrano zasidrani s sedmimi vijačnicami, ki prehajajo lipidni dvosloj, Imenujemo jih tudi 7TM-receptorji. Nadalje je raziskal, kaj se zgodi v celici po aktivaciji receptorja, ko se adrenalin veže na receptor z zunanje strani. Na citoplazemski strani se na receptor vežejo G-proteini, sestavljeni iz treh verig, ti pa signal prenesejo na druge molekule v celici, ki se zato prilagodi ali odgovori na dražljaj, ki je povzročil sproščanje signalnih molekul (na primer adrenalina).

Brian Kobilka je diplomiral iz biologije in kemije, potem pa je dokončal še študij medicine. Kot podoktorski sodelavec je bil v skupini Roberta Lefkowitza, kjer je opravil kloniranje in analizo gena za beta-2 adrenergičnega receptorja (receptorja za adrenalin). Kasneje se je preselil na Stanfordsko univerzo, kjer deluje še danes.

Obe letošnji Nobelovi nagradi sta ponovno pokazali, kako pomembne so biokemijske in molekularnobiološke raziskave za razumevanje delovanja živih bitij in s tem za razvoj novih postopkov zdravljenja. Hkrati se je izkazalo, da so lahko na področjih medicine in kemije uspešni raziskovalci, ki niso nujno študirali prav teh področij. Meje med vedami so po eni strani vse bolj zabrisane, pojavljajo se nove vede, ki so nekje med klasičnimi vedami iz časa Alfreda Nobela, novi postopki in spoznanja pa vplivajo na razvoj novih idej in omogočajo doseganje novih odkritij o tem, kdo smo.



9. okt. 2012

Slovenski iGEM-ovci v evropskem finalu

Konec tedna je v Amsterdamu potekalo srečanje evropskih študentskih ekip, ki so tekmovale z raziskovalnimi nalogami iz sintezne biologije. Slovenska ekipa se je uvrstila v finale skupaj z ekipami Cambridgea in Groningena, na koncu pa so zmagali prav študentje iz Groningena. Na zaključno srečanje, ki bo v začetku novembra, se je uvrstilo 18 ekip, razen 'naših' tudi ekipa iz Trsta.

Ekipa slovenskih študentov je tudi tokrat raziskovalno nalogo opravila na Kemijskem inštitutu. Svoje delo je (tako kot vse ostale ekipe) predstavila na wikiju (tokrat tudi v slovenščini!) ki je bil še posebej nagrajen kot najboljši in je vreden ogleda.

Ekipa pod mentorskim vodstvom Romana Jerale je pripravila sistem 'terapevtskih celic', ki bi jih, zaprte v ovojnico (kapsulo), vstavili na mesto okvare v organizmu. Tam bi celice sintetizirale zdravilo in ga dostavile v okolico, kjer je zdravilo potrebno; ko bi bilo tako zdravljenje končano, pa bi bilo mogoče sprožiti samouničenje celic.

Študentsko ekipo Slovenije je sestavljalo 11 študentov (biokemije, biotehnologije, medicine, računalništva), ki so delali pod strokovnim mentorstvom 11 doktorskih študentov in raziskovalcev.

Zmagovalci iz Groningena so se lotili na prvi pogled precej bolj preproste naloge, saj so pripravili bakterijske celice, ki bi zaznale prisotnost pokvarjenega mesa (v skladišču ali v kuhinji) in se  odzvale tako, da bi spremenile barvo. Vprašanje pa je, ali bo ta zasnova projekta zadoščala za visoko uvrstitev na svetovnem srečanju...

Sicer pa so rezultati evropskega srečanja že objavljeni na spletu. Skupaj se je za letošnje tekmovanje prijavilo 193 ekip z vsega sveta, od tega 54 iz Evrope.

1. okt. 2012

Biomolekularci se predstavijo

V četrtek, 27. septembra, smo dočakali prvo - in mogoče niti ne zadnjo - izvedbo dneva biomolekularnih znanosti. Slovensko biokemijsko društvo je izvedlo poskus, ki je kar dobro uspel, saj je bilo zelo težko napovedati, ali bodo na prireditev res prišli tisti, ki jim je namenjen: uspešni gimnazijci, študenti in tisti, ki jih sodobna znanost zanima. No, teh zadnjih nismo uspeli poiskati, medtem ko se nad udeležbo ostalih ne smem pritožiti. V dopoldanskem delu smo v predavalnici imeli med 120 in 150 udeležencev in to je več, kot smo pričakovali, ko smo se lotevali organizacije.

Za tiste, ki se niste mogli udeležiti celodnevnega dogodka z 28 referati in 6 pogovori z zanimivimi gosti, ostajajo za prvi vtis povzetki referatov, ki so objavljeni na spletu. Gostje Biomolekularcev so bili Jernej Ule, ki vodi uspešen laboratorij v britanskem Cambridgeu, Jerica Sabotič, ena od dveh letošnjih dobitnic Lapanjetovega priznanja ter raziskovalka zanimivih molekul iz gob, Monika Avbelj, večkratna mentorica slovenskih študentov, ki so zelo uspešni na tekmovanjih iz sintezne biologije, Sebastjan Skube, predvsem znan kot uspešen rokometaš, član državne reprezentance, sicer pa absolvent biokemije, Filip Cvetko, študent medicine, ki odhaja na nadaljevanje študija biokemije v Veliko Britanijo, in Špela Petrič, ki se je po doktoratu iz biomedicine predvsem posvetila umetniškim instalacijam, v katerih posega na področje bioumetnosti, predvsem interakciji med javnostjo in znanostjo.

Če se bodo Biomolekularci ponovno zgodili, bo to verjetno leta 2014. Takrat bodo mogoče še bolj zanimivi in raznoliki kot letos in takrat se spet vidimo. Za tokrat pa sem vesel, da je bilo zanimanje za predstavitve tako veliko in se zahvaljujem vsem referentom, mentoricam mladih raziskovalcev s srednjih šol in tistim, ki ste aktivno sodelovali v razpravah.

Droben odmev Biomolekularcev je tudi današnji pogovor na to temo na Radiu Ars, v oddaji Pogled v znanost.