Nove biologije

Rotterdam : Wisconsin = 1 : 1

2012-01-26T22:30:00.002+01:00

Včeraj se je nepričakovano oglasil dr. Jošihiro Kavaoka, ki je podobno kot dr. Ron Fouchier iz Rotterdama izvajal poskuse prenosa virusa influence med poskusnimi dihurji. Medtem ko je dr. Fouchier nekatere podrobnosti svojih poskusov predstavil že septembra lani na konferenci na Malti, dr. Kavaoka svojega poskusa ni javno razlagal, niti se ni udeleževal razprav glede biološega tveganja pri delu z zelo kužnimi virusi influence. Čeprav je bil med podpisniki moratorija na tovrstvne raziskave (o čemer sem pisal včeraj), ga ni bilo med tistimi, ki so argumentirali potrebnost raziskav in prostega dostopa do izsledkov raziskav.

V svojem komentarju na spletni strani revije Nature (25.1.2012) je dr. Kavaoka tokrat pojasnil osnovno razliko med poskusi nizozemske skupine in poskusi njegove skupine na univerzi Wisconsin - Madison. Medtem ko so v rotterdamskem laboratoriju poskus izvajali z virusom ptičje gripe (H5N1), je njegova ekipa pripravila virus, ki je imel na površini protein hemaglutinin, kakršen je značilen za virus H5N1, vse ostale sestavine virusa pa so bile enake kot pri pandemskem virusu H1N1 iz leta 2009. Poskuse so tudi oni delali na dihurjih. Opazili so, da je tak (gensko spremenjen) virus bil kužen za dihurje, a nobena od poskusnih živali ni poginila, medtem ko so v nizozemskem poskusu, kjer so virusi naravno mutirali, (nekatere) poskusne živali poginile. Kombinacija gena H5 in preostalih delov na osnovi N1 ni naključno izbrana, saj bi se lahko zgodila v kateri od živali, ki se lahko okužijo z dvema tipoma virusov. Scenarij je torej verjeten, vprašanje je samo, kdaj in kje se bo zgodil in ali se bo točno v taki obliki (verjetno ne točno tako, lahko pa pride do kakšne podobne kombinacije).

Na koncu komentarja se je dr. Kavaoka zavzel za nadaljnje raziskave prenosljivosti in patogenosti virusov influence in za objavljanje popolnih rezultatov celotni strokovni javnosti. Omenil je, da je mogoče že na osnovi različnih predhodno objavljenih rezultatov različnih skupin ugotoviti, katera kombinacija genov (oziroma mutacij) bi lahko privedla do bolj nevarne oblike virusov.

Moratorij na nekatere raziskave virusov influence

2012-01-25T23:00:00.000+01:00

Kot je pisal že kolega Franc na svojem mikrobiološkem blogu, je svetovna strokovna javnost že dalj časa razdeljena glede tega, ali je prav, da bi v celoti objavili rezultate raziskav virusa influence A iz skupine H5N1 na poskusnih živalih. En članek čaka na objavo v reviji Science, drugi pa v reviji Nature, saj sta podobne raziskave opravili dve skupini, ena v Rotterdamu (dr. Ron Fouchier), druga pa v Wisconsinu (dr. Jošihiro Kavaoka). Novost v razvoju dogodkov je petkova (20.1.2012) objava prostovoljnega 60-dnevnega moratorija na nadaljnje raziskave tega tipa, ki jo je podpisalo 39 vodilnih raziskovalcev iz ravno toliko različnih svetovnih laboratorijev.

Čeprav je verjetno dva meseca premalo, da bi zaskrbljeni za biološko varnost in zaskrbljeni za svobodo raziskovanja in za prost dostop do znanstvenih spoznanj prišli do rešitev, ki bi zadovoljile vse, številni na moratorij vendarle gledajo kot na pomembno gesto, da je znanstvena sfera sposobna sama zaustaviti raziskave, ko se izkaže, da nimamo dovolj podatkov, ki bi kazali, da je raziskovalno delo varno.

Ko pogledamo na moratorij bolj podrobno, vidimo, da tokratnega moratorija ne moremo primerjati z moratorijem, ki so ga znanstveniki sprožili v zgodnjih letih uporabe genske tehnologije (v letih 1974/75). Takrat so moratorij sprožili raziskovalci sami in so javnost vključili preko nekaterih pravnikov in novinarjev. Pri tokratnem primeru pa je moratorij kratek, celo morda nekoliko neprepričljiv (saj so ključni rezultati že nared za objavo), predvsem pa so ga sprožile reakcije strokovnjakov za biološko varnost. Slovenščina je pri izrazu 'varnost' morda nekoliko ozka, saj gre za vsaj dve vrsti varnosti. Najprej gre za biološko varnost, ko govorimo o varnosti tistih, ki delajo s sicer dokaj nevarnimi različicami virusa, pa tudi o varnosti ljudi, ki bi lahko prišli v stik z virusom, če bi ta kakor koli 'pobegnil' iz laboratorijev. Druga (ne)varnost pa je vezana na razkritje podatkov o nevarnih bioloških agensih, ki bi lahko prišli v roke morebitnih teroristov, ki bi nato razvili zadostne količine smrtonosnega biološkega orožja.

Raziskave, ki jih zdaj nekateri kritizirajo celo kot nepotrebne, so financirali iz ameriških javnih sredstev. Izvajanje poskusov je potekalo ob upoštevanju vseh potrebnih varnostnih standardov, ki jih predpisuje ameriški Nacionalni inštitut za zdravje in jih zahtevajo nizozemski predpisi (usklajeni z evropskimi) in nobenega dvoma ni, da so bili poskusi opravljeni brezhibno. Verjetnost, da bi prišlo do okužbe raziskovalcev, je zanemarljivo majhna, prav tako, da bi virus slučajno pobegnil iz laboratorijev. Sicer nekateri kritiki tovrstnih raziskav menijo, da je treba uničiti vse viruse, ki so v teku poskusa postali bolj nalezljivi in bi lahko bili tudi za človeka bistveno bolj nevarni od izhodiščnega virusa ptičje gripe. Strah izhaja verjetno predvsem iz znanstvene fantastike, čeprav so znani primeri, ko so iz laboratorijev izginili vzorci, ki nikakor ne bi smeli izginiti.

Stališče, da je treba v redkih primerih, kot je ta, omejiti dostop do rezultatov raziskav, financiranih iz javnih sredstev, torej temelji na strahu pred tem, da bi objavljene podatke lahko izkoristile 'zlobne države' (ameriški izraz je 'rogue nations') in teroristične organizacije. V laboratoriju je precej težko pripraviti RNA-viruse zgolj na osnovi nukleotidnega zaporedja. Sicer v literaturi obstajajo podatki, kako se to da narediti, a tega ni mogoče izvesti brez zelo dobrega poznavanja molekularnobioloških in viroloških postopkov in ustreznega laboratorija. Verjetno bi bilo za 'zlobne' bistveno lažje poskusiti okužiti dihurje in po na primer desetih pasažah virusa (tako kot je bilo narejeno v Rotterdamskem eksperimentu) viruse, ki bi nastali, ne da bi točno vedeli, kaj so dobili, razširiti med ljudi. Toda še dosti lažje bi bilo verjetno priti do kakšnega drugega biološkega orožja, saj se še spomnimo pisem z 'belim prahom', sporami bakterije Bacillus anthracis, ki povzroča vranični prisad (antraks). Čeprav antraks ni nalezljiv, tako kot bi bil virus influence, pa je spore lažje pripraviti, celo v slabo opremljenih laboratorijih. Množično biološko orožje na osnovi virusa influence bi torej bilo možno pripraviti, a zelo težko. Če že, pa je vprašanje, ali bi res rabili podatke obeh raziskav, ki sta trenutno sporni. Po mojem ne.

Ob tem je treba spomniti, da smo se s podobnimi razpravami o morebitni zlorabi znanstvenih rezultatov že srečali, prav tako v zvezi z raziskavami virusa influence A. Leta 2005 so namreč poustvarili virus H1N1, ki je povzročil zloglasno 'špansko gripo' (leta 1918). Tudi takrat so nekateri menili, da gre za nepotrebno raziskavo, kajti kje bi bil smisel pripravljati nekaj tako nevarnega kot je virus, ki je pomoril več kot 50 milijonov ljudi. Pa vendar so raziskave te vrste potrebne, saj nam omogočajo razumeti, zakaj niso vsi virusi nekega (pod)tipa enako nevarni, kako se virusi spreminjajo iz sezone v sezono, katere so značilnosti, ki pomenijo, da bo cepivo proti nekaterim virusom delovalo, proti drugim pa ne, in zakaj je potek bolezni različen, kaj omogoča enkrat hitro in drugič počasnejše širjenje bolezni,... skratka - raziskave so potrebne. Če raziskave dovolimo, ne dovolimo pa javnosti rezultatov, pa se pojavi pomembno vprašanje: kdo je dovolj zanesljiv, dovolj usposobljen in dovolj pameten, da bo rezultate izkoristil za napredek znanosti. Najboljše ideje namreč niso vedno v glavah najbogatejših in najbolje opremljenih.

O dilemah povezanih z Rotterdamsko raziskavo, bo v jutrišnji oddaji Frekvenca X na Valu 202 govorila virologinja dr. Tatjana Avšič Županc.

Ko se univerza odreče 890.000 USD

2012-01-19T23:30:00.000+01:00

Univerze po vsem svetu se vedno borijo za sredstva, ki jim omogočajo izvedbo čimbolj kakovostnega raziskovalnega dela, včasih pa se zgodi, da se odpovedo denarju, ki jim je bil že odobren. A razlog za to mora biti zelo resen, sicer tega ne bi naredile.

Tak primer se je prejšnji teden zgodil na ameriški University of Connecticut, kjer so končali tri leta dolgo preiskavo proti raziskovalcu in direktorju srčno-žilnih raziskav Dipaku Dasu. Preiskavo so sprožili, ko so dobili namig, da naj bi bili nekateri rezultati raziskav tega znanstvenika ponarejeni. V poročilu, ki baje obsega neverjetnih 59.929 strani, so zapisali, da je omenjeni raziskovalec v najmanj 145 primerih potvoril ali ponaredil rezultate. Taki so bili objavljeni v 11 različnih znanstvenih revijah, ki bodo verjetno zdaj preklicale članke.

Dipak Das je bil eden najbolj znanih raziskovalcev učinkov resveratrola, sestavine v rdečem vinu, ki naj bi pozitivno vplivala na zdravje. Doslej je objavil več kot 500 znanstvenih člankov, od tega več kot 100 o resveratrolu. Čeprav ponarejanje rezultatov ne pomeni, da resveratrol v resnici ne deluje, pa gre za udarec ne samo univerzi, na kateri je delal, pač pa za raziskovalno srenjo širše. Ker je šlo za načrtno potvarjanje rezultatov, kar se je dogajalo več let, univerza ni imela izbire in se je odločila zavrniti sredstva iz ameriškega zveznega proračuna, ki so jih že odobrili za raziskave učinkov resveratrola v skupini dr. Dasa.

Čeprav je težko verjeti, da je dr. Das sam potvarjal eksperimentalne rezultate, je preiskava pokazala, da je bil kot odgovorni avtor kriv, da ponarejanja ni preprečil, da pa je zelo verjetno zanj tudi vedel in ga morda celo sugeriral. Obtoženi raziskovalec svojo odgovornost zanika in pravi, da gre za napad nanj, ker je po rodu Indijec in tudi ostali, ki so jih izpostavili kot sodelujoče pri potvorbah, so indijskega rodu. Po tako temeljiti in obsežni preiskavi je prav malo verjetno, da bo uspel koga prepričati o svoji nedolžnosti. Razen kršenja profesionalne etike je seveda trošil denar za raziskave, ki so zdaj ostale neizvedene, močno pa je oblatil ugled univerze in znanstvene srenje nasploh, tako da mu sodni proces ne uide.

V zadnjih letih odkrivajo vedno več primerov potvarjanja rezultatov, kar gre verjetno v veliki meri pripisati boljšim programom za iskanje ponaredkov in prepisanih vsebin. Verjetno pa svoje prispeva tudi vse ostrejši boj za raziskovalna sredstva in strah pred neizpolnjevanjem v projektu obljubljenih rezultatov.

Celotna zgodba je objavljena v časopisu CT Mirror.

Kaj je bilo naj... v letu 2011

2012-01-09T23:58:00.001+01:00

Ob koncu leta in v začetku novega je vedno čas za povzemanje najpomembnejših dogodkov leta, ki se je izteklo. Tokrat bom omenil mnenje ustvarjalcev spletnega portala Gizmag (z več kot 2,6 milijoni obiskovalcev mesečno je eden največjih spletnih medijev s področja inovacij in sodobnih tehnologij).

V pregledu tehnoloških vrhuncev leta 2011 so navedli nepričakovano veliko takih, ki se tičejo (tudi) ved o življenju. Izpostavili so naslednje dosežke:

1.) Tridimenzionalni tranzistorji
Nova arhitektura tranzistorjev bo pomenila njihovo hitrejše in energetsko manj potratno delovanje ob le malo povečanih stroških proizvodnje.

2.) Sintetična goriva
Pojavilo se je več novih pristopov k zagotavljanju alternativnih pogonskih goriv. Med njimi so mikrokroglice na osnovi vodika (kompleksnih hidridov), za katere menda ni potrebno prilagajati obstoječih motorjev, cena novega goriva pa bi lahko bila manj kot tretjino EUR za liter. Hkrati se pojavljajo poskusi za pripravo alternativnih goriv na osnovi fotosinteznih organizmov. Tak primer je proizvodnja sladkorjev iz ogljikovega dioksida v cianobakterijah, nato pa pretvorba v maščobne kisline, kar opravijo bakterije iz rodu Shewanella. Na koncu maščobne kisline pretvorijo v ketone, ki so osnova za sintezo alternativnega biodizla. Drug pristop je priprava bioolja iz enoceličnih alg pri povišani temperaturi in tlaku. Sicer je vprašljivo, koliko je energetsko potraten sam proizvodni postopek, je pa do neke mere bolj praktičen kot dosedanji, saj lahko izhajajo tudi iz alg, ki niso izrazito bogate z olji.

3.) Možnost življenja v vesolju
Astronomi so odkrili planet, ki je podoben Zemlji tako po velikosti kot po oddaljenosti od zvezde, zato menijo, da bi na njem lahko bila tekoča voda, ta pa bi omogočala življenjske procese. Planet se imenuje Kepler 22b.

4.) Umetna inteligenca
S pristopom, imenovanim 'obratno inženirstvo', poskušajo pripraviti podobne strukture, kot jih najdemo v možganih, le da so umetno sestavljene. Omenjena sta dva takšna poskusa: priprava vezja, ki deluje na principu sinaps med ogljikovimi nanocevkami, in umetno nevralna mreža na osnovi molekul DNA. Hkrati poskušajo računalničarji razviti čipe, ki bi bolj posnemali delovanje človeških možganov. Morda še bolj fascinantna pa je bila novica, da je znanstvenikom uspelo okvarjene male možgane pri podgani nadomestiti z umetnimi malimi možgani - čipom, ki je procesiral živčne impulze. V resnici so nadomestili le zelo majhen segment aktivnosti malih možganov, menijo pa, da gre vseeno za obetaven začetek razvoja bolj zapletenih naprav.

5.) Izkoriščanje energije sonca
Poletelo je prvo veliko letalo (njegova masa je 1,6 tone), ki ga poganjajo sončne celice. Zgradili so ogromno sončno elektrarno z močjo skoraj 20 MW, še večje elektrarne pa so v načrtu. Po drugi strani pa poskušajo energijo sonca uporabiti tudi za poganjanje majhnih naprav, pretvorniki energije pa so vse bolj uporabni in učinkoviti.

6.) Nevidni metamateriali
Novi materiali z negativnim refrakcijskim količnikom omogočajo nenavadno ukrivljanje svetlobe, to pa po drugi strani lahko povzroči, da (sicer mikroskopsko majhni) predmeti postanejo nevidni pri določenih valovnih dolžinah svetlobe. Takšni novi materiali pa bodo uporabni tudi pri bolj vsakdanjih stvareh, od prenosa informacij do gradnje ladijskih trupov.

Avtorji pregleda dosežkov menijo, da so najbolj perspektivna področja v znanosti in tehnologiji razvoj novih baterij, telekomunikacije, medicina in gradbeništvo, predvsem pa genetika in nanotehnologija.

Leta 2012 nov poljudnoznanstveni dogodek

2011-12-23T21:13:00.002+01:00

Ta teden je bil prvi sestanek pripravljalnega odbora za organizacijo enodnevnega dogodka, ki bo verjetno zanimiv za številne obiskovalce tega bloga. Slovensko biokemijsko društvo se je namreč odločilo, da bo naredilo velik korak v smeri popularizacije biokemije in molekularne biologije. Predvidoma 27. septembra 2012 bo ves dan mogoče spremljati kratka predavanja o raziskavah s področja molekularnih ved o življenju. Za razliko od 'pravih' znanstvenih srečanj, kjer raziskovalci govorijo raziskovalcem, bomo predstavili svoje delo na tak način, da ga bo mogoče razumeti tudi nestrokovnjakom.

Če bo vse tako, kot smo se dogovorili na sestanku, bomo med drugim predstavili tudi študijske programe s širšega področja molekularnih ved, besedo pa bodo razen uveljavljenih raziskovalcev dobili tudi srednješolci, ki so opravili raziskovalne naloge, študenti z zanimivimi idejami in diplomami ter doktorski študenti, ki bodo predstavili svoje raziskave. Upamo, da bo zanimanje za sodelovanje veliko in da bomo lahko izbrali za predavanja najbolj zanimive, pa tudi čim bolj raznolike teme.

Načrt je, da bi januarja pripravili spletno stran z osnovnimi podatki, rok za prijave bo 15. maj, potem pa bomo organizatorji pregledali prijave in pred poletjem pripravili preliminarni program.

Se vidimo septembra - če pa sami delate na področju molekularnih ved o življenju in mislite, da bi svoje delo znali predstaviti na poljuden način, se ne pozabite prijaviti! Dogodek bo brezplačen, samo za obisk se ne bo treba posebej prijaviti, povzetke prispevkov pa bomo objavili na spletu kot publikacijo v formatu PDF.

... in kako je bilo z dinozavrom?

2011-12-07T21:00:00.001+01:00

Saj je logično nadaljevanje včerajšnje zgodbe, samo - bila bi predolga, pa tudi zato nisem smel pisati o tem, ker sem danes na pisnem izpitu postavil vprašanje prav iz te teme (da ne bi kdo rekel, da mora kdor hoče narediti izpit iz DNA-tehnologije, nujno brati moj blog).

Japonski raziskovalci torej želijo v naslednjih petih letih ustvariti mamuta iz DNA, dobljene iz ostankov tkiv mamutov, ki so več tisoč let želi v zamrznjeni zemlji v vzhodni Sibiriji. Kaj pa Američani? Avgusta letos se je v nekaterih spletnih virih pojavila novica, da naj bi na Floridski univerzi v Gainesvillu (ki je sicer precej znana univerza) objavili, da imajo v laboratoriju nič manj kot kloniranega dinozavra!!!

Baje naj bi predstavnik univerze izjavil, da jim je uspelo klonirati apatozavra (včasih smo jim rekli brontozaver). To naj bi naredili tako, da so iz apatozavrovih kosti, ki so jih imeli razstavljene v univerzitetnem naravoslovnem muzeju, izolirali DNA in jo injicirali v maternico plodne samice noja. Mogoče je novica bila napisana preveč laično, da bi lahko razumeli, kaj so v resnici naredili, kajti če je res, kar so napisali, potem na tak način nikakor ne bodo dobili dinozavra.

Vodja projekta, poročajo, je profesor Norman Trudell, ki razlaga, da so noji precej sorodni dinozavrom. Tudi mikroskropska struktura jajčne lupine naj bi bila podobna, zato naj ne bi bilo nenavadno, da je kloniranje tako dobro uspelo. Tudi ta izjava je milo rečeno neposrečena, saj struktura lupine in genetska podobnost nista nujno povezani.

Iskanje na spletu pokaže, da novica sploh ni tako nova, saj se je pojavila v drugih virih že januarja letos (na primer na Allvoices.com). Tretja sumljiva izjava 'raziskovalcev' je, da bi lahko v 10 letih planet ponovno poselili z dinozavri in da bi jih lahko uporabili tudi za transport. Se vam ne zdi, da je tole že precej prvoaprilsko?

Poskusil sem poiskati vodjo 'projekta' kloniranja dinozavra, pa ima Google s tem precej težav. Če bi dr. Norman Trudell res bil profesor biologije na Floridski univerzi v Gainesvillu, bi ga gotovo našli pri vrhu zadetkov. Tudi njegov kolega Sven Bjornsen, ki naj bi bil profesor kemije, se je Googlu dobro skril. Zato pa resnično obstaja Ingrid E. Newkirk, ki v novici kritizira znanstvenike zaradi morebitnega uvajanja nevarnih lastnosti v nove vrste. (Toda saj pri dinozavru sploh ne gre za novo vrsto.)

Na spletni strani Floridske univerze v Gainesvillu ni mogoče najti nobenih podatov o kloniranem apatozavru, prav tako ne na spletni strani Kolidža za veterinarsko medicino iste univerze, kjer naj bi januarja bil dinozavrov klon. V univerzitetnem imeniku ni ne dr. Trudella, ne dr. Bjornsena in univerzitetni naravoslovni muzej prav tako ne obstaja.

Tako torej ne samo, da dinozavra še niso klonirali, to skoraj zagotovo nikoli niti ne bo mogoče. DNA, tudi če bi je uspeli kaj najti v fosilnih kosteh, bi bila tako razgrajena, da si z njo ne bi mogli kaj dosti pomagati. Nikoli ne bi vedeli, koliko DNA nam še manjka do popolnega zaporedja, ne bi vedeli, v koliko kromosomih so bili geni razporejeni, niti še živeči plazilci, niti velike ptice, pa verjetno ne bi bili ustrezni za donositev morebitnega zarodka. In tako je najbrž tudi prav. Mislim, da bomo preživeli tudi ne da bi kadarkoli zajahali dinozavra.

Si res želimo ustvariti mamuta?

2011-12-06T20:12:00.001+01:00

Seveda bi bilo zanimivo v živo videti mamuta, saj smo vsi gledali Jurski park... Tam so po otoku lomastili dinozavri, ki so jih raziskovalci ustvarili iz DNA, ohranjene v jantarju (pustimo ob strani, ali bi tam res našli dinozavrovo DNA), zdaj pa se pogovarjamo o precej 'mlajšem' orjaku, saj so mamuti po naših planjavah hodili morda še pred 5000 leti. Za primerjavo: dinozavri so verjetno izumrli pred 65 milijoni let, ko mamutov še ni bilo nikjer - razvili so se šele pred približno 4,5 milijoni let.

Zamisel, da bi klonirali mamuta, ni nova, čeprav so jo ruski in japonski znanstveniki prav pred kratkim ponovno začeli obujati. Z vse toplejšimi poletji se topi permafrost v Sibiriji in na plan pogledajo vedno novi dotlej zmrznjeni ostanki mamutov. Seveda so svoje epruvete takoj pristavili tudi molekularni biologi in poskusili iz vzorcev izolirati čim bolje ohranjeno DNA. Pri tako starih vzorcih je namreč problem v tem, da je DNA občutljiva molekula in se pogosto razgradi na kratke koščke, kar otežuje natančnejšo analizo genomskih zaporedij.

Že leta 2009 so iz koščkov DNA raziskovalci uspeli sestaviti večino verjetnega zaporedja nukleotidov v mamutovem genomu. Pri sestavljanju koščkov v celotno sliko je bil v veliko pomoč genom slona, mamutovega še živečega sorodnika. Ocenili so, da je bil genom mamuta dolg približno 4,5 milijarde črk (nukleotidov), razlika med slonom in mamutom pa naj bi bila morda celo samo 0,1 %. Ravno zaradi podobnosti genomov se je zdelo izvedljivo, da bi sestavili mamutove gene, kjer so ti različni od slonovih, dobljene kromosome pa bi vstavili v izpraznjeno jajčno celico slonice, ki bi tudi donosila mamutov zarodek.

Vsaj od ovce Dolly, prvega kloniranega sesalca, načeloma vemo, kako je mogoče klonirati živali, ki so že (iz)umrle. Za poskus so na primer pred kratkim klonirali miš na osnovi mišjega kadavra, ki so ga imeli zmrznjenega 16 let. Tako, so si mislili, bi klonirali tudi mamuta. A razlika med kloniranjem miši in kloniranjem mamuta je vseeno velika: iz zmrznjene miši je mogoče izolirati precej manj razgrajeno DNA, pri mamutu pa lahko izolirajo samo kratke kose, za katere pa ne vemo niti v koliko kromosomih so bili nameščeni. Ker so za osnovo pri sestavljanju zaporedja vzeli slonove kromosome, so predvideli, da je bilo število kromosomov enako, ni pa nujno, da je bilo res tako. Od koščkov DNA do celotnih kromosomov je zelo dolga pot.

Nekateri raziskovalci so zato menili, da bi bilo lažje na kromosomih slona na točno določena mesta vnesti približno 400.000 mutacij in s tem iz slonovega genoma narediti mamutov genom. V laboratoriju je včasih kar velik dosežek, če uvedemo na točno določena mesta par mutacij, 400.000 mutacij pa pomeni izjemno veliko dela in še vedno nobene garancije, da bo to, kar bi nastalo, res bilo povsem pravo mamutovo zaporedje.

Čeprav se za malo večje otroke in znanstvenike zdi ustvariti mamuta velik izziv in priložnost za srečanje s preteklostjo, pa so nekateri strokovnjaki skeptični. Eni zato, ker se jim zdi malo verjetno, da bi zagotovo pridobili pravega mamuta, drugi pa zato, ker se jim zdi tako početje neetično. V čem bi namreč bil smisel ustvariti žival, ki ji je evolucija namenila izumrtje? Ali je do takega mamuta pravično, da ga ustvarimo in postavimo v ogrado na ogled? Zagovorniki s tem nimajo nobenih težav, saj so živalski vrtovi polni živali, ki so tam samo na ogled, izumiranju vrst pa se tako ali tako poskušamo upirati - pomislite samo na pande, sibirske in bengalske tigre in še številne druge živali.

Kot je že leta 2009 zapisal National Geographic, so bila osnovna orodja za kloniranje mamuta že na voljo. V začetku letošnjega leta pa so japonski raziskovalci najavili, da nameravajo mamuta ustvariti v petih letih. Iz zamrznjenega tkiva bi izolirali celična jedra in jih prenesli v jajčne celice slonice. Predpogoj bi seveda bil, da bi bila jedra in v njih kromosomi nepoškodovani, kar pa je vseeno zelo malo verjetno. Pravzaprav so take poskuse japonski raziskovalci že večkrat začeli, vsaj trikrat od leta 1998 (piše Singularity Hub), a brez uspeha.

Pred dnevi je kot svežo novico japonski projekt predstavila agencija France Presse, ki je 'novico' prevzela po japonskih virih. Upanje za uspeh se je povečalo po tem, ko so avgusta odkrili zelo dobro ohranjeno mamutovo stegnenico, iz katere naj bi dobili bolj kvalitetna celična jedra. Projekt kloniranja naj bi začeli skupaj z ruskimi in ameriškimi znanstveniki v naslednjem letu, potem pa bomo videli, če bo kaj iz tega. Dvomim...

iGEM 2011: Rezultati

2011-11-07T22:45:00.002+01:00

Dve uri nazaj so objavili dobitnike nagrad na tekmovanju iz sintezne biologije iGEM. Srečanje ekip, ki so se uvrstile v finale, je potekalo od 5. do 7. novembra na univerzi MIT v Cambridgu v ZDA.

Veliko nagrado je osvojila ekipa Univerze v Washingtonu, na drugem mestu je Imperial College London, na tretjem pa ZJU (Kitajska). V izboru finalistov svetovnega tekmovanja so bili tudi domačini, ekipa MIT, ki pa je zasedla prvo mesto v kategoriji zdravje/medicina. Razen treh najboljših v skupni uvrstitvi so razglasili še vrsto nagrajencev po posameznih kategorijah.

V kategoriji projektov s področja ekologije je zmagala ekipa Calgaryja, v kategoriji prehrana in energija sta zmagali ekipi univerz Yale in Washington, najboljši proizvodni projekt je pripravila univerza Cornell, na področju novih aplikacij sta nagrajeni ekipi Brown-Stanford in ZJU (Kitajska), za največji napredek v temeljni znanosti UC Davis, za najboljšo uporabo informacij ETH Zürich, za izrabo človeških virov pa Bangalore in Edinburgh.

Najboljši poster so izdelali (in ga najbolje predstavili) študenti Univerze v Washingtonu in Imperial College London, najboljši softver je delo BU-Wellesley, najboljša softverska izraba registra bioloških delov je delo METU-BIN Ankara, nagrado za najboljši projekt po mnenju udeležencev zaključnega srečanja pa sta dobili Tokyo Tech in Imperial College London.

Na prvih treh mestih torej ni prišlo do presenečenja, saj je zmagovalna ekipa bila prva že na področnem tekmovanju za Ameriko, drugouvrščena ekipa je bila zmagovalka evropskega tekmovanja, tretjeuvrščena pa je bila prva na azijskem področnem srečanju. To kaže na podobnost pogledov sodnikov na kvaliteto raziskovalnega dela, čeprav je zelo verjetno, da je bilo precej sodnikov v isti vlogi tako na področnih kot na zaključnem srečanju ekip.

Ker sem zmagovalne projekte predstavil že pred dvema tednoma, naj tokrat ostane samo pri kratkem poročilu o nagrajencih. Obveščanje o tekmovanju je bilo letos bolj sprotno, saj so organizatorji poskrbeli za obveščanje preko Twitterja, organizirali pa so tudi skupino bloggerjev, ki so sproti opisovali dogajanje, tako da smo o nekaterih zanimivih predstavitvah projektov zvedeli takoj po končanih predavanjih, vključno z vprašanji, ki so jih postavili sodniki ali publika. Finalne predstavitve pa si je bilo mogoče ogledati tudi v živo (in zdaj v posnetku).

BIOMOD 2011 - tekmovanje iz nanobiotehnologije

2011-11-06T20:52:00.000+01:00

Ta konec tedna vsega dober kilometer narazen v Cambridgu v ZDA potekata dve pomembni študentski tekmovanji iz sintezne biologije: iGEM na univerzi MIT in BIOMOD na Harvardovi univerzi. O iGEM-u sem že pisal, zato naj tokrat povem nekaj več o tekmovanju iz nanobiotehnologije BIOMOD.

Gre za tekmovanje iz oblikovanja biomolekul, na katerem ekipe dodiplomskih študentov v času od pomladi do jeseni izvajajo projekt na temo samoorganiziranja bioloških makromolekul v kompleksne nanostrojčke, ki bi bili uporabni v tehnologiji ali za raziskave.

Letos je tekmovalo 21 ekip, med njimi tudi slovenska ekipa, ki je projekt pripravila na Kemijskem inštitutu. Ekipo so sestavljali trije študentje (Vid Kočar, študent biokemije, ter študenta biotehnologije Jernej Turnšek in Marko Verce) in trije mentorji (prof. Roman Jerala, dr. Iva Hafner Bratkovič in Rok Gaber).

Na srečanju sodelujočih ekip, ki je potekalo v soboto (5.11.) so podelili tudi več nagrad. Zmagala je ekipa Univerze Aarhus z Danske, drugo mesto je zasedla ekipa iz Tokia, tretje pa gostitelji srečanja, Harvardova univerza. Slovenska ekipa je zasedla 2. mesto za izdelavo wiki predstavitve in 3. mesto za video, za projekt kot celoto pa zlato priznanje (tako kot še 9 drugih ekip).

Zmagali so torej študentje iz Aarhusa, ki so se poimenovali Danski nanoumetniki. Izdelali so oktaedre (dvojne piramide) iz molekul RNA, iz katerih lahko encim izcepi do 5 molekul interferenčne RNA (ki lahko zavre sintezo točno določenih proteinov) ali pa sprosti zdravilo, zapakirano v oktaeder.

Japonska ekipa Univerze v Tokiu in Tokijskega inštituta za tehnologijo je izdelala predhodnika nanorobota, ki ima na mikrometrskem 'trupu' številne izrastke, nekakšne migetalke, ki so v resnici molekule deoksiribocimov, torej katalitično aktivnih molekul DNA. Ta 'robot' je za zdaj sposoben naključnega gibanja, premikanja po črti in zbiranja na osvetljeno točko.

Ekipa s Harvarda, ki je bila tretja, je pripravila nanoškatle iz DNA, v katere je mogoče naložiti nanodelce zlata in jih nato kontrolirano sprostiti iz škatle. Čeprav se sliši enostavno, je v resnici na molekulski ravni precej zapleteno.

Slovenska ekipa si je nadela ime Bionanočarovniki. Pripravili so 'dodatke' za zgubanke iz DNA (DNA-origami): z uvedbo posebnih zaporedij so DNA-konstruktom dodali funkcijo, ki jo določajo DNA-vezavni proteini iz skupine cinkovih prstov. Razen tega so uspeli razviti postopek za nalaganje več plasti zgubank, kar naj bi bilo izhodišče za nanoelektronske komponente.

Tekmovanje bodo predvidoma naslednje leto ponovno izvedli, saj so organizatorji bili zelo zadovoljni z odzivom in letošnjimi projekti.

10 dni do srečanja iGEM 2011

2011-10-26T23:46:00.000+02:00

Aprila sem pisal o novostih v organizaciji tekmovanj študentskih ekip iz sintezne biologije. Ker je zanimanje za tekmovanje po vsem svetu preraslo prostorske možnosti organizatorjev na univerzi MIT, so se odločili za tri področna predtekmovanja.

Prvo predtekmovanje je potekalo v Amsterdamu za evropske in afriške ekipe 1. in 2. oktobra. Področni prvak je postala ekipa univerze Imperial College London, ostala finalista pa sta bila univerza Paris Bettencourt in WITS-CSIR (Johannerburg, Južnoafriška republika). Na svetovno srečanje se je uvrstilo 20 ekip, med njimi tudi ekipa tržaške univerze, ki je letos sodelovala prvič.

Zmagovalna evropska ekipa je predstavila projekt, ki je imel za cilj razviti način za zmanjševanje erozije. Razvili so bakterije, ki so bile sposobne poiskati korenine rastlin in se vključiti v koreninsko tkivo. V njem so bakterije začele proizvajati rastlinski hormon (avksin), ki je stimuliral rast korenin. Močnejše korenine namreč preprečujejo erozijo zemlje z vetrom ali dežjem. Dodatno pa so izdelali sistem, ki naj bi preprečeval uhajanje genetsko spremenjenih bakterij v okolje.

Na ameriškem tekmovanju, ki ga je organiziral med 8. in 10. oktobrom Inštitut za biološko inženirstvo v Indianapolisu (v zvezni državi Indiana). Sodelovalo je več kot 70 ekip, zmagala pa je ekipa Washingtona. Finalisti so bili še Yale, Lethbridge in Brown-Stanford, na zaključno tekmovanje pa se je uvrstilo 27 ekip.

Študenti z Univerze v Washingtonu so zasnovali trodelni projekt. Pripravili so bakterije, ki sintetizirajo različne alkane, bistvene sestavine dizelskega goriva. V drugem delu so poiskali encim, ki razgrajuje gluten, nato pa so ta encim izboljšali tako, da bi ga bilo mogoče vzeti kot zdravilo, ki bi v črevesju pomagalo razgrajevati gluten (s katerim imajo nekateri ljudje velike težave). Na koncu so se ukvarjali še z razvojem sinteznobioloških (molekularnih) orodij, ki naj bi jim omogočila pripraviti magnetne bakterije.

Zadnje področno tekmovanje je bilo v Hong Kongu 15. in 16. oktobra. Zmagala je univerza Zheijang (ZJU), na svetovno srečanje pa potuje skupaj 18 študentskih ekip z azijskega tekmovanja. Za prvo nagrado so študenti ZJU razvili bakterije, ki so rasle v obliki biofilma. Taki biofilmi vsebujejo več plasti celic, v vsaki plasti pa je z globino vse manjša koncentracija kisika. Ugotovili so, da je mogoče ravno zaradi različnih koncentracij kisika aktivirati različne gene v različnih plasteh celic. To je lahko uporabno na primer v večstopenjskih reakcijah, pri katerih bi produkt ene plasti celic lahko prevzele celice iz naslednje plasti in ga predelale v neko drugo snov. Tako bi spodnji sloj celic lahko celulozo razgradil do manoze, zgornji pa bi jo predelal v bioetanol. Podobno bi lahko razvili senzorje v obliki biofilmov.

Rezultati vseh treh tekmovanj so dostopni na spletni strani iGEM, kjer bodo v prihodnje na voljo tudi povezave do posnetkov predstavitev posameznih ekip. Zaenkrat pa si je mogoče ogledati njihove wiki strani z opisi projektov.

Izbor novic s področja sintezne biologije

2011-10-24T21:10:00.001+02:00

Priznam, zgledoval sem se po kolegu Francu, ki je zadnjič med vrsticami na svojem blogu omenil, da je nekatere izbrane novice predstavil na portalu Scoop.it. Ker se mi je zdelo simpatično, kako je mogoče izbrati in objaviti vse tisto, kar se na nekam področju dogaja, sem tudi sam zaprosil za testni dostop na istem portalu in začel z izbiranjem novic s področja sintezne biologije. Urejanje je preprosto, saj vgrajeni iskalnik sam predlaga nekatere novice, dodam pa lahko tudi svoje. Če koga zanima, kako je to na koncu videti, naj klikne tule!

Sicer pa sem na portalu Montage, ki deluje po podobnem sistemu 'ponovnega objavljanja' (torej izbora in objave na spletu dostopnih vsebin), začel zbirati tudi novice s področja raziskav cianobakterij, predvsem v povezavi z biogorivi nove generacije. To področje me vse bolj zanima in vesel sem, da tudi moje študente.

Psi, volkovi, kojoti...

2011-10-19T23:35:00.000+02:00

V ponedeljek so južnokorejski znanstveniki sporočili, da jim je uspelo klonirati kojote. Če se vprašate, zakaj bi kdo želel klonirati ravno kojote... se mi zdi vprašanje na mestu. A treba si je ogledati celotno zgodbo.

Verjetno se vas veliko še spomni najprej znamenitega in kasneje zloglasnega raziskovalca Hwanga Woo-Suka: leta 2004 je bil med najbolj znanimi in zaželenimi znanstveniki na področju kloniranja organizmov, leto zatem pa so ga obtožili poneverjanja rezultatov in ključno objavo v reviji Science preklicali. Sodišče mu je dokazalo razen etičnih prestopkov tudi poneverbe v finančnem poslovanju, zato so ga leta 2009 suspendirali za dve leti, decembra lani pa so mu kazen skrajšali za pol leta.

V času, ko je še lahko raziskovalno delal, čeprav v omejenem obsegu, je njegova skupina uspela klonirati psa (leta 2005), klonirali pa so tudi prašiča, govedo, volka in zdaj še kojota. Lahko si predstavljate, da je postopek kloniranja psa, volka in kojota zelo podoben in gre v glavnem za ponavljanje že znanega postopka.

Kojota so klonirali, ker je to financirala pokrajinska vlada (gre za pokrajino Gyonggi v bližini glavnega mesta) kot del projekta, v katerem naj bi klonirali nekatere ogrožene živalske vrste. Med naslednjimi cilji raziskovalne skupine so kloniranje afriškega divjega psa, lotili pa naj bi se tudi kloniranja mamuta. No, vsaj pri mamutu bo naloga precej težja, saj ne bo na voljo mamutove nerazgrajene DNA.

Na tiskovni konferenci so predstavili 8 kloniranih kojotov. Delo je potekalo tako, da so jedra kožnih celic kojota prenesli v jajčne celice psic, tem celicam pa so predhodno odstranili lastna jedra. V osnovi so torej uporabili postopek, ki je znan že od kloniranja ovce Dolly pred 15 leti in ga v glavnem uporabljajo za kloniranje vseh živali. Drugih eksperimentalnih detajlov ob predstavitvi kloniranih kojotov (ki jih bodo kmalu preselili v korejske živalske vrtove) niso objavili.

Nekateri bodo zdaj z zanimanjem čakali novic, ali bodo kojoti zdravi in se bodo normalno razvijali (skotili so se že junija). Klonirani volk je namreč poginil še mlad (star je bil štiri leta) in vprašanje je, ali je bil lahko razlog za pogin v tem, da je prišlo do kakšnih okvar genoma v postopku kloniranja. Volkova enojajčna dvojčica je bila zdrava, volk pa je poginil nenadno in avtopsija je pokazala resne okvare organov. Predstavniki živalskega vrta, v katerem je živel volk, so takrat menili, da je bila za pogin kriva le visoka temperatura zraka.

Novico povzemam v glavnem po agenciji AFP.

Sintezna genomika se seli v evkariontski svet

2011-10-10T22:49:00.002+02:00

Novica ni ravno sveža (članek je izšel v reviji Nature 22. septembra), je pa zanimiva. Ameriški raziskovalci, večinoma z Univerze Johns Hopkins, so se lotili spreminjanja genoma kvasovke Saccharomyces cerevisiae. Doslej pa so na področju sintezne genomike delali predvsem z bakterijami, virusi in plazmidnimi vektorji, tokrat pa gre za doslej največji poseg v genom kakšnega evkarionta.

Kvasovka ima sicer 16 kromosomov, kljub temu pa je seštevek njihovih dolžim le približno trikrat večji od dolžine enega samega krožnega kromosoma najbolj raziskane bakterije Escherichia coli. Kromosomi so po obliki podobni kot pri vseh ostalih evkariontih - na mestu, kjer se stikata dve kromatidi (oznaka 1 na spodnji sliki), je centromer (2), od tu pa proti koncu kromosoma (telomeru) govorimo o ročicah oziroma rokah. Ker je centromer le redko v sredini kromosoma, so ročice na eni strani centromera kratke (3), na drugi strani pa dolge (4).

(vir slike: Wikipedia)

Sintezni biologi so tokrat izbrali dva kromosoma kvasovke: pri IX. kromosomu, ki ima najkrajšo kratko ročico, so naravno zaporedje te ročice nadomestili s približno 91.000 baznimi pari sintezne DNA, pri VI. kromosomu pa so zamenjali samo približno 30.000 baznih parov na koncu kromosoma, torej v telomerni regiji.

Zakaj bi se sploh kdo odločil, da bi zamenjal dele kromosomov, ki sicer čisto v redu delujejo? Kot zagotavljajo avtorji, gre za dokaz koncepta, da je mogoče dele genoma spremeniti na način, da bo genom bolj pripraven za nadaljnje spremembe v smeri bolj uporabnega organizma. Izhajali so iz treh osnovnih idej: fenotip organizma mora ostati čimbolj podoben divjemu tipu, izrezati je treba destabilizirajoča zaporedja (transpozone in gene za tRNA) in zagotoviti je treba, da bo genom dovolj fleksibilen, da bo omogočal nadaljnje spremembe in analize.

Spremembe, ki so jih uvedli, so torej številne: odstranili so retrotranspozonska zaporedja, ponovitve v bližini telomerov (za katere ni znano, da bi imeli kakšno pomembno funkcijo), introne (kvasovka ima v celotnem genomu samo 285 intronov), gene za tRNA (teh je 275 za vsega 42 različnih tRNA) želijo preseliti na posebno mesto v genomu, ker je zanje znano, da predstavljajo labilna mesta, vse stop-kodone TAG bi nadomestili s TAA (to pa zato, da bi TAG reprogramirali, da bi lahko zapisoval za kakšno dodatno aminokislino v proteinih), vstavili bi nova klonirna mesta (ta rabijo tudi za sestavljanje dolgih odsekov iz koščkov, dolgih 750 bp) in zaporedja (dolžine < 10 bp), ki predstavljajo mesta za analizo in razlikovanje med sinteznim in naravnim genomskim zaporedjem. Pomembna dodana zaporedja so tudi mesta loxP, ki so jih vstavili na konce nebistvenih genov in na mestih razlikovanja med genomi. Ta mesta omogočajo enostavno izrezovanje delov genoma in prenose delov genoma - pri tem uporabijo encim rekombinazo Cre-, sledila pa bi selekcija tako mutiranih kvasovk in izbor tistih z novimi lastnostmi. Praviloma pa niso spreminjali vrstnega reda genov na kromosomu in razen intronov niso izrezovali nekodirajočih delov genoma, saj so se želel izogniti morebitnemu negativnemu vplivu na celični fitnes.

Rezultat raziskave je bil načeloma pozitiven, saj so kvasovke s sintezno kratko ročico IX. kromosoma in delno sinteznim odsekom VI. kromosoma kazale normalno sposobnost preživetja, hkrati pa so bile pripravljene za nadaljnje spremembe genoma.

Nobelova za fiziologijo imunologom

2011-10-03T22:53:00.000+02:00

Začela se je sezona razglašanja Nobelovih nagrajencev. Prvi so nagrajenci za področje fiziologije oziroma medicine in ravno danes so objavili imena dobitnikov letošnje nagrade. To so trije imunologi: Bruce A. Beutler, Jules A. Hoffmann in Ralph M. Steinman. Prva dva sta si prislužila polovico nagrade za raziskave procesa aktivacije prirojenega imunskega sistema, Steinman (ki je umrl pred tremi dnevi) pa za raziskave vloge dendritičnih celic pri pridobljenem (adaptivnem) imunskem odgovoru.

Hoffmann in Beutler sta do ključnih odkritij prišla v drugi polovici devetdesetih let. Jules Hoffmann je raziskave opravil na vinskih mušicah, ki imajo bistveno bolj preprost imunski sistem od sesalcev. Opazil je, da mušice z mutacijo v genu Toll, ki so ga pred tem povezovali z embrionalnim razvojem, zelo hitro zbolijo za bakterijskimi in glivnimi okužbami, ostale pa ne. Gen je zapisoval za protein, za katerega je predpostavil, da sodeluje pri prepoznavanju tujkov. Ključni članek je izšel leta 1996.

Bruce Beutler je raziskoval imunski odgovor pri miših. Zanimalo ga je predvsem, kako lahko pri sesalcih pride do nastanka sepse, za katero je bilo znano, da jo lahko sprožijo lipopolisaharidi, sestavine bakterijskih zunanjih membran. Raziskave so pokazale, da nekatere miši nikoli ne razvijejo sepse in vse te miši so imele okvaro v genu, podobnem Toll-u. Delo je bilo objavljeno leta 1998, obe omenjeni raziskavi pa sta sprožili val nadaljnjih raziskav prirojene odpornosti, to je tiste veje imunskega sistema, ki ne deluje na osnovi topnih protiteles, pač pa imunost posredujejo posebne celice, ki prepoznajo tujke in jih uničijo. Sepsa je bila tema prve slovenske študentske ekipe, ki je zmagala na tekmovanju iz sintezne biologije leta 2006, hkrati pa gre za raziskovalno področje, ki ga je pri nas vpeljal prof. Jerala s Kemijskega inštituta.

Ralpha Steinmana so nagradili za odkritje iz leta 1973, ko je opisal dendritične celice. Ugotovil je, da so sposobne aktivirati limfocite T, ti pa imajo pomembno vlogo pri razvoju imunskega spomina. Njegove kasnejše raziskave so pokazale, da je za aktivacijo z dendritičnimi celici ključno to, da dobivajo kemične signale od celic prirojenega imunskega sistema.

Biološka znanost in družba v Ljubljani

2011-10-03T22:08:00.000+02:00

Zavod Republike Slovenije za šolstvo letos že peto leto organizira izobraževanje učiteljev (predvsem) biologije z nadnaslovom Biološka znanost in družba, poudarek letošnjega posveta pa bo na integraciji procesov od celice do ekosfere. Vabljeni so tudi ostali, ki jih te teme zanimajo.

Med tujimi predavatelji so v ospredje postavili britansko fiziologinjo Frances Ashcroft, ki bo govorila o ionskih kanalih in diabetesu, torej o temi, ki najbolj označuje njeno raziskovalno pot. Prav v času njenega obiska v Sloveniji bo izšel tudi slovenski prevod njene knjige Življenje v skrajnostih, umetnost preživetja. Prevod je založil kar Zavod RS za šolstvo, kar je morda malo nenavadno, saj ne gre za šolsko knjigo. Knjigo založniki predstavljajo kot svetovno uspešnico, v Amazonovi trgovini pa jo danes najdemo na 651.220. mestu (in na 42. mestu med knjigami s področja športnih ved).

V najavi gostov so organizatorji izpostavili še ruskega genetika Viktorja Ščerbakova, ki se sicer ukvarja z bakterijsko genetiko, lani pa je v reviji Biology Direct objavil članek, v katerem utemeljuje holistično gledanje, da je 'spolna vrsta' najvišja oblika biološkega obstoja in vzporedno razlaga evolucijski pomen spolnega razmnoževanja, ki je ne samo način boja proti izumrtju, pač pa tudi proti evoluciji sami.

Tretje veliko ime dvodnevnega seminarja je po mnenju organizatorjev ameriška fiziologinja Margaret McCarthy, ki bo predavala o tem, zakaj in kako nastanejo razlike v razvoju možganov pri moških in ženskah. Različen razvoj je posledica različne izpostavljenosti hormonov v razvoju zarodka.

Razen omenjenih tem bo na posvetu še več drugih, od proteinov kot nosilcev življenja do združb v gozdnih tleh in do pravice do javne rabe uma. Če teme koga zanimajo in ima čas 6. in 7. oktobra, naj se čim prej prijavi.

Celične kulture in patenti v Gei

2011-09-28T23:06:00.001+02:00

Oktobrska številka revije Gea prinaša kot osrednjo temo celične kulture. Predstavljeni bodo trije članki: o zgodovini gojenja celic v laboratoriju in o koristnih spoznanjih in zdravilih, ki so jih razvili ob uporabi celičnih kultur pišeta mikrobiolog Uroš Jamnikar in dr. Miroslav Petrovec, moj prispevek pa govori o patentiranju genov in celičnih linij.

Članki v Gei bodo izšli skoraj sočasno z izidom slovenskega prevoda knjige Rebecce Skloot "Nesmrtno življenje Henriette Lacks". V njej avtorica pripoveduje zgodbo, povezano s celično linijo HeLa, ki izhaja iz biopsije, opravljene leta 1951, torej pred 60 leti.

Na kratko je zgodovino in pomen celic HeLa prikazal Sašo Dolenc v sestavku na Kvarkadabri pred petimi leti - vsekakor gre za zanimivo zgodbo iz sveta znanosti iz ne tako davne preteklosti. Čeprav danes celice HeLa niso več povsem v ospredju, ko gre za raziskovalno in razvojno delo, pa so izredno pomembne kot izhodišče za razvoj drugih celičnih kultur.

Okuženi komarji - zdravi ljudje

2011-08-29T23:34:00.001+02:00

Pik komarja je zoprna zadeva. Če se to zgodi v tropih, pa je lahko tudi nevarna. Komarji prenašajo več bolezni - verjetno najbolj znana je malarija, saj se z njo okuži vsako leto četrt milijarde ljudi, en milijon ljudi pa zaradi malarija umre. Medtem ko malarijo prenaša parazitski enoceličar, plazmodij, ki se naseli v jetrnih celicah in v eritrocitih, pa bolezen dengo povzroča virus. Povzročitelj bolezni pri človeku torej pride iz komarja. Plazmodij živi v komarjevi slini, virus pa iz okuženih komarjevih celic prav tako pride v slino in po piku vstopi v človeški organizem.

Čeprav denga ni tako smrtna bolezen kot je malarija, mora vsako leto približno pol milijona ljudi v bolnišnico, saj se lahko pojavi hujša oblika bolezni. Ker cepivo proti dengi ni na voljo (tudi proti malariji ne), se proti dengi poskušajo boriti na druge načine.

Avstralski raziskovalci so izvedli poskus v naravi. Najprej so v laboratoriju prenašalce denge, komarje iz rodu Aedes, okužili z bakterijo Wolbachia. To so naredili načrtno, saj so že več let nazaj ugotovili, da s to bakterijo okuženi komarji niso dovzetni za okužbo z virusom denge. Zanimivo je, da nihče ne ve, zakaj Wolbachia lahko prežene dengo. Obstajata vsaj dve teoriji: prva pravi, da volbahija vzpodbudi imunski odgovor komarja proti virusu, druga pa, da volbahija odtegne virusu maščobno kislino, ki jo virus nujno potrebuje.

Čeprav so komarji v naravi lahko okuženi z volbahijo, se okužba prenaša iz generacije v generacijo tako, da se okužijo že jajčne celice in preko teh zarodki. V laboratoriju je sicer mogoče z bakterijo okužiti posamezne komarje, a okužba se ne prenaša na naslednje rodove. Avstralski znanstveniki pa so zdaj razvili postopek, s katerim lahko okužijo zarodne celice komarja Aedes aegypti. Najprej so volbahijo namnožili v vinski mušici, potem so iz nje izolirali okužene celice in jih gojili v kulturi. Nato so jih injicirali v zarodno tkivo komarjevih embrijev. Okužile so se celice, iz katerih so se kasneje razvili spolni organi. Na tak način je bilo mogoče okužbo z volbahijo prenesti na naslednje generacije komarjev, komarji pa se niso okužili z dengo.

V laboratoriju okužene komarje so namnožili, potem pa so jih v 10 tednih sprostili v naravo v dveh manjših mestih (kjer je sicer pojavnost denge dokaj nizka). Sprostili so jih več kot 100.000, nato pa so več mesecev spremljali, kakšen delež komarjev, ki jih ujamejo v naravi, je okužen z volbahijo. Ugotovili so, da so postopno okuženi komarji prevladali in s tem praktično izpodrinili komarje, ki prenašajo dengo. Tako dober uspeh širjenja komarjev z vobahijo je bilo mogoče doseči samo s posebnim trikom, ki si je tudi zaslužil objavo (1, 2) v reviji Nature (24. avgusta).

Če se samica, ki ni okužena z volbahiijo, pari s samcem, ki je okužen, se jajčne celice ne morejo razvijati in se torej neokuženi potomci ne morejo razviti. Do tega pride zaradi takoimenovane nekompatibilnosti citoplazme. Okužene samice pa okužbo prenesejo na potomce, zato se po nekaj generacijah tako poveča delež okuženih komarjev v populaciji. Kot rečeno, z vobahijo okuženi komarji ne prenašajo denge. Ker volbahija za človeka ni nevarna (je parazit samo za členonožce), so z bakterijo okuženi komarji zelo verjetno dobra smer v boju proti okužbam, ki jih prenašajo komarji.

Raziskovalci menijo, da bi bilo na podoben način mogoče rešiti tudi problem malarije, ki jo prenašajo komarji iz drugih rodov. Vendar zaenkrat še ni podatkov, ali se je v obeh avstralskih mestih res zmanjšala obolevnost za dengo, saj je tam kliničnih primerov dokaj malo, zato bo za natančnejše podatke potrebnega še nekaj časa.

Novico povzemam po spletni objavi na portalu revije The Scientist.

BIO poklici

2011-07-28T21:35:00.003+02:00

Tole prevzemam vsaj v enem delu od kolega Franca, ki je na svojem blogu prejšnji teden objavil povezavo do ameriške strani ScienceBuddies, na kateri predstavljajo strokovne, inženirske in znanstvene poklice. Razen poklica mikrobiologa so tam predstavljeni še biokemiki, bioinformatiki, biologi in nekateri drugi poklici, za katere na univerzitetni stopnji pri nas ni možnosti študija, lahko pa posebna znanja pridobite na magistrski in doktorski stopnji.

Že malo pozornejši pogled na predstavitve BIO poklicev pokaže, da so vede o življenju res precej prepletene med seboj, saj se na primer z razvojem novih zdravil ukvarjajo številni raziskovalci, pač vsak s svojega stališča. Prav tako je z iskanjem povzročiteljev bolezni. Eni gledamo bolj na ravni molekul, drugi na ravni celic ali organizmov. Do končnih spoznanj pa ne more nihče priti sam.

Vseh ameriških podatkov seveda ni mogoče direktno prenesti v slovensko okolje. Recimo podatki o plačah so zelo relativni, zanimiva pa so predvidevanja o trendih zaposlovanja. Za biokemike in bioinformatike predvidevajo 14-20 % hitrejše zaposlovanje od povprečja, za mikrobiologe 7-13 %, medtem ko za biologe računajo na trend, ki bo enak povprečju ostalih poklicev.

Čeprav so podatki narejeni na osnovi trga dela v ZDA, pa predstavitve poklicev podajajo nekatere zanimive podatke za tiste, ki še razmišljate o tem, kaj boste v življenju počeli.

ScienceBuddies sicer predvsem motivira srednješolce in jih usmerja v raziskovalne počitniške projekte.

New York vabi univerze

2011-07-21T21:47:00.005+02:00

Newyorški župan je na poslovni konferenci o prihodnosti mesta (19.7.) nagovoril udeležence in v svojem govoru omenil, da je mestna uprava objavila poziv univerzam, da kandidirajo za gradnjo novega univerzitetnega središča, ki bi pokrivalo področja znanosti (naravoslovja) in inženirstva.

Za novo visokošolsko središče bo mesto zagotovilo brezplačno mestno zemljišče in še do 100 milijonov USD sredstev, ki jih bo vložilo v infrastrukturo. Razlog, zakaj so se odločili za tako donacijo, je preprost. Kot je povedal župan Bloomberg, se mesto zaveda, da so univerze zelo pomembne za prihodnost mesta.

Zanimanje za gradnjo novih univerzitetnih stavb so izrazile številne ameriške univerze, pa tudi nekatere univerze iz drugih delov sveta. Tako si mesto obeta, da bo s svojim vložkom prišlo do vrhunske inštitucije (ki bo gotovo vložila več sto milijonov svojih sredstev), prišli bodo dobri učitelji in raziskovalci, v mesto pa bodo s tem privabili najsposobnejše študente, ki bodo morda po zaključku študija pomagali podjetjem iz okolice k hitrejšemu razvoju. Predvidevajo namreč, da naj bi v 30 letih po izgradnji nove univerze mesto dobilo 400 spin-off podjetij in 22.000 stalnih delovnih mest.

Seveda se pri tem ponuja primerjava s Slovenijo in Ljubljano. Tako kot je New York največje ameriško univerzitetno mesto (s približno 600.000 študenti), tako je Ljubljana (s približno 55.000 študenti) največje v Sloveniji. Mislim, da ne bom dočakal dne, ko bo Ljubljana univerzi (kateri koli naravoslovni ali inženirski) ponudila zemljišče in nekaj milijonov evrov samo za to, da bi zagotovila meščanom boljšo prihodnost...

Pomivalni stroj kot evolucijski stroj

2011-06-27T11:00:00.006+02:00

Pred dnevi je slovenske (1, 2) in svetovne (3, 4) medije dosegla novica o odkritju slovenskih raziskovalk (pod vodstvom prof. Nine Gunde-Cimermanove z Oddelka za biologijo Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani), da je v pomivalnih strojih mogoče najti številne mikroorganizme, med njimi tudi dve za zdravje nevarni. O tem je poročalo celo ameriško ministrstvo za zdravje na svoji spletni strani.

Nedvomno gre za zanimivo najdbo, ki bo (še dodatno) uveljavila našo raziskovalno skupino v krogih mikrobiologov, ki se ukvarjajo z življenjem v ekstremnih življenjskih pogojih. Hkrati pa najdba odpira veliko vprašanj glede evolucije, morda pa tudi zdravstvene varnosti gospodinjskih aparatov. Nekaj o tem je v pogovoru za MMC RTV SLO povedala tudi prof. Gunde-Cimermanova, ki je pri obdelavi podatkov sodelovala z nizozemskimi raziskovalci, ki so vodilni na področju poznavanja črnih kvasovk.

Raziskava, ki je nastala verjetno predvsem iz radovednosti, je lep primer, kako je mogoče z ne izrazito sofisticiranimi pristopi priti do odmevnih rezultatov, ki so zanimivi za vsakogar in jih je celo mogoče predstaviti na enostaven način, ne da bi nujno posegali v bistvo raziskave. Številni raziskovalci namreč poskušajo ugotoviti podrobnosti procesov, ki so skriti nestrokovnjakom in jih je zelo težko razložiti.

Čeprav je odveč bojazen, ki se skriva za naslovi v medijih, kot na primer: Pomivalni stroj me hoče ubiti, je res, da je za večino ljudi pomivalni stroj tisti del kuhinje, kjer res ne bi pričakovali mikrobov. In zelo verjetno jih tam tudi ni, dokler se ne lotite gumijastih tesnil. Ta sicer delno so v stiku z agresivnimi sredstvi za pomivanje, temperatura tam utegne biti nekoliko nižja kot v sredini, razen tega pa curki vroče vode do tesnil ne sežejo in ne morejo mehansko odstraniti mikrobov. Tesnila so torej področje, ki predstavlja zelo selektivno življenjsko okolje, saj večina mikrobov tam ne preživi, preživijo pa lahko tisti, ki so prilagojeni na bazično okolje in visoke temperature. Če se bojite teh mikrobov, potem je preprosta rešitev (čeprav ne absolutna), da po končanem strojnem pomivanju z detergentom obrišete tesnila in krpo temeljito sperete. Gliv seveda na posodi, ki jo sveže oprano in posušeno vzamete iz stroja, ne bi pričakovali in jih zelo verjetno tam tudi ni, tako da so napletanja o tem, kako nevarne so glive iz pomivalnih strojev, bolj akademska. Možno pa je seveda vse, tudi to, da pri čiščenju tesnil kakšna kvasovka pride skozi morebitne poškodbe na koži v telo.

Kuhinja je z mikrobi bogato okolje. Natančnejši pogled v hladilnik, v napo in v odtok pomivalnega korita bi gotovo razkril stotine različnih mikroorganizmov: veliko dela za metagenomske raziskave, ki bi podobno, kot so že analizirali najrazličnejša naravna okolja (oceane, prst, prebavila), lahko preverili tudi, kaj vse živi v naših kuhinjah.

Razen najpogosteje omenjenih (za zdravje ljudi z močno oslabljenim imunskim odgovorom) dveh nevarnih vrst črnih kvasovk iz rodu Exophiala so raziskovalci odkrili še vrsto drugih mikroorganizmov. Analiza 189 pomivalnih strojev (večina jih je bila v slovenskih domovih, precej pa tudi drugje po svetu) je pokazala, da so glive prisotne na tesnilih v 62 % primerov, Exophiala (vsaj ena od obeh nevarnih vrst) pa v 56 % strojev, ki so vsebovali glive. (Te kvasovke sicer rastejo počasi, zato njihova prisotnost včasih v obliki črnega filma kaže na neredno čiščenje stroja.) Rezultati bodo objavljeni v reviji Fungal Biology (članki niso prosto dostopni).

Raziskava glivnega mikrobioma pomivalnega stroja je bolj kot s stališča zdravja verjetno zanimiva zato, ker je pokazala, da je človek s selekcijskim pritiskom, ki ga predstavlja okolje delujočega pomivalnega stroja, verjetno povzročil hitrejšo evolucijo ekstremnim pogojem prilagojenih mikrobov. To je sicer tema drugega članka v reviji Fungal Biology, ki je še v tisku, tako kot še dva druga članka iste raziskovalne skupine, ki je torej zelo uspešna. Faktor vpliva revije je 2,921, s čimer se uvršča na 4. mesto med 19 revijami s področja mikologije.

Globine ne samevajo

2011-06-06T22:52:00.002+02:00

Da so morske globine poseljene do neverjetnih globin, že dolgo vemo. Za zemljo pa je večinoma veljalo, da so pogoji za življenje primerni le v povsem zgornjem sloju, v zmernih globinah (nekaj metrov) pa bi lahko preživeli samo še mikrobi. Pogledi na poseljenost zemeljske skorje pa se spreminjajo.

V globinski vodi, ki vre iz globine več kilometrov in so jo zajeli v južnoafriških rudnikih zlata, so namreč našli večcelično bitje, pol milimetra velikega nematoda (valjastega črva, po domače: glisto), za katerega so prepričani, da ni v vodo prišel v rudniškem sistemu, pač pa res živi v globinski vroči vodi. Odkritje je tako pomembno, da je o njem prejšnji teden poročal celo Nature. Žival(co) so poimenovali Halicephalobus mephisto, voda, v kateri živi, pa naj bi bila stara več tisoč let.

V globini, kjer živi ta drobna glista, niso pričakovali tako kompleksnih živih bitij, čeprav je res, da so v zadnjih letih v globinskih sistemih v Mehiki že našli sorodne organizme. Še vedno pa ni jasno, kako pogosti so valjasti črvi v globinskih vodah morda tudi drugod po svetu. Prisotnost večceličnih organizmov globoko pod zemeljsko površino odpira nova vprašanja glede morebitne prisotnosti živih bitij v globinah drugih planetov, na primer Marsa.

H. mephisto živi v vodi, ki vsebuje 100-krat manj kisika kot na primer morska voda. Prehranjuje se z bakterijami, razmnožuje pa se nespolno, so odkrili belgijski in ameriški znanstveniki.

Sicer so predstavniki rodu Halicephalobus znani; nekateri lahko živijo parazitsko in povzročajo zdravstvene težave pri živalih in človeku (npr. H. gingivalis povzroča encefalomielitis predvsem pri konjih).

Novico povzemam pretežno po objavi na spletni strani The Scientist, ta pa temelji na članku, objavljenem v reviji Nature.

Lastne reprogramirane celice kot tujki

2011-05-19T22:25:00.002+02:00

Ameriški raziskovalci so prišli do presenetljivega spoznanja, da je imunski sistem pri miših inducirane pluripotentne celice (iPS) prepoznal kot organizmu tuje in jih uničil. Pravzaprav je bil odziv podoben, kot če bi miš dobila celice iz genetsko nekompatibilnega seva miši (ali kot če bi človek prejel presajen organ neskladnega darovalca). Tega res ne bi pričakovali.

Logično bi bilo, da če lastno odraslo (diferencirano) celico reprogramiramo, da postane podobna izvorni celici in s tem pluripotentna, niti ta celica, niti celice, ki se iz nje razvijejo po diferenciaciji, ne bi bile imunološko drugačne od prve lastne odrasle celice. Ker pa imunskega odgovora ne moremo izključiti, je postavljeno pod vprašaj tudi morebitno zdravljenje z izvornimi celicami.

Poskus, ki ga je 13. maja objavila revija Nature (novico pa povzemam po komentarju konkurenčne revije Science), je bil sicer narejen nekoliko bolj zapleteno. Analizirali so miši dveh linij (sevov), B6 in 126. Vse miši posamezne linije so genetsko identične, med linijami pa so različne, torej so bile vse miši B6 kot enojajčni dvojčki in vse miši linije 126 kot drugi enojajčni dvojčki. Če so presadili tkiva med posameznimi živalmi iste linije, ni bilo nobenih težav - imunski sistem je presajeno tkivo imel za enako lastnemu. Tkivo ene linije presajeno v miš druge linije je seveda imunski sistem prepoznal in ga uničil.

Nato so poskus izvedli z embrionalnimi izvornimi (ES) celicami. Celice, dobljene iz ene miši, so vcepili v drugo miš istega seva. Kot so pričakovali, so se celice vsidrale in se začele deliti, hkrati pa delno diferencirati. Tako maso celic imenujemo teratom. Tako kot pri presadku tkiva, je tudi pri presaditvi ES-celic enega seva miši v miš drugega seva prišlo do imunskega odgovora in celice se niso 'prijele' - teratomi se niso razvili.

Na koncu so enak poskus naredili z reprogramiranimi (iPS) celicami. Pri miših B6, ki so dobile iPS iz celic druge miši seva B6, so opazili dva nepričakovan pojava. V nekaterih primerih se niso razvili teratomi, kar so razložili s tem, da je imunski sistem iPS-celice prepoznal kot tuje. V nekaterih drugih primerih pa so opazili, da so teratomi nastali, nato pa so zaradi imunskega odgovora začeli izginjati. Dokazali so torej, da imunološke lastnosti iPS-celic niso povsem enake lastnosti celic, iz katerih so nastale.

Raziskovalci so vzporedno preizkusili alternativni način reprogramiranja, pri katerem gene, ki jih je bilo treba vključiti, da se je sprožila dediferenciacija, po končanem reprogramiranju ponovno izključijo. Tako pripravljene iPS-celice so bile manj imunogene od tistih, ki so jih pripravili po klasičnem postopku.

Nekateri znanstveniki, ki se ukvarjajo z izvornimi celicami, menijo da gre za zanimivo spoznanje, ki pa ne bo zavrlo razvoja postopkov zdravljena z iPS. Tehnike reprogramiranja bodo gotovo še izpopolnili, po drugi strani pa potem, ko bi bila diferenciacija zaključena, geni, ki so inducirali imunsko različnost, verjetno tako ali tako ne bi bili več aktivni.

Prihaja konferenca SB 5.0

2011-05-04T21:24:00.004+02:00

Čez dober mesec (15. junija) se bo v Stanfordu v Kaliforniji začela svetovna konferenca o sintezni biologiji z oznako SB 5.0. Gostil jo bo inštitut SynBERC (Inženirsko-raziskovalni center za sintezno biologijo), ena od vodilnih ustanov na tem področju, ki združuje raziskovalce s širšega območja San Francisca. Več o tem bom verjetno napisal, ko bo dogodek potekal, ali ko bodo na spletu posnetki predavanj.

Posebna zanimivost pa je neformalno srečanje na predvečer otvoritve konference. V avli ene od stavb, Huangovega inženirskega centra, bodo dali možnost komurkoli, ki ima kakršnokoli zamisel, kakšna bo sintezna biologija čez eno leto, pet, deset ali več let. Na voljo bo imel mikrofon in pet minut časa, da pove svoje mnenje ali predstavi svoje ideje. Nastopijo lahko študentje, doktorandi, raziskovalci, zaposleni v podjetjih in vodilni delavci.

Sicer organizatorji želijo uvesti nekaj reda v predstavitve in zahtevajo najave s kratkim opisom (v dveh stavkih), to pa je tudi vse. Vseeno se mi zdi, da je ideja o kratkih predstavitvah trendov in zamisli za raziskave izvrstna in številni simpoziji in kongresi bi precej pridobili, če bi ponudili podobno popestritev programa. Hkrati bi sprožili razprave o trendih na določenem področju, lažje pa bi stekle tudi razprave o konkretnih raziskovalnih dosežkih na predavanjih ali predstavitvah postrov. Morda bi to bilo nekaj celo za letošnje srečanje Slovenskega biokemijskega društva, ki bo v jeseni potekalo v Mariboru kot skupni kongres s srečanjem Slovenskega mikrobiološkega društva?

Študenti o epigenetiki

2011-04-19T21:52:00.003+02:00

Po bolonjski prenovi študija Biokemije letos prvič izvajamo predmet Molekularna biologija v 2. letniku. Ko sem razmišljal, kako bi organiziral seminarje, sem se odločil, da vse seminarje posvetimo isti temi, tako da vsi študenti v letniku opišejo različne vidike istega področja.

Vodilna tema letošnjih seminarjev so epigenetske spremembe v celici in organizmu - to so lastnosti, ki se lahko dedujejo, a niso zapisane z nukleotidnim zaporedjem na DNA. Gre predvsem za metilacijo nukleotidov, ki spremeni izražanje genov, in za kemične spremembe histonov, proteinov, na katere je navita DNA v jedru.

Skupaj 15 seminarskih tem je na kratko predstavljenih na spletu, ta teden pa sledijo še predstavitve v predavalnici. Če koga to področje zanima, jih lahko pride spremljat v veliko predavalnico IJS (Jamova 39) in to 20.4. od 10:20 do 12h (teme 1-7) in 22.4. od 10:40 do 12:30 (teme 8-15).

Seznam tem in povezave do povzetkov (ki niso niti lektorirani, niti recenzirani):

iGEM letos brez slovenske ekipe

2011-04-13T21:31:00.002+02:00

Kot sem najavil že novembra lani, letos študentsko tekmovanje iz sintezne biologije poteka po spremenjenih pravilih, dvostopenjsko. Lani so pričakovali, da se bo leta 2011 na tekmovanje prijavo okoli 165 ekip z vsega sveta, do roka, ki je potekel 31. marca letos, pa se jih je prijavilo 153. Ekipe so razdeljene v tri regije, ki bodo imela svoja (pred)tekmovanja v oktobru.

Evropsko prvenstvo, na katerem bodo razen 44 evropskih univerz tekmovale še tri afriške ekipe, bo v Amsterdamu 1. in 2. oktobra letos. Na vseameriškem prvenstvu se bo srečalo 61 ekip Severne, Srednje in Južne Amerije 7. in 8. oktobra v Indianapolisu, azijsko prvenstvo, na katerem bo sodelovalo 47 ekip iz Azije in Avstralije, pa bo teden dni kasneje v Hong Kongu. Najboljše ekipe s teh treh regionalnih tekmovanj se bodo med seboj pomerile na ameriški univerzi MIT v Cambridgu 5. do 7. novembra.

Letošnja novost je tudi predvideno tekmovanje (ameriških) srednješolskih ekip, vendar so se prijavile le tri šole, zato to tekmovanje ne bo tako zanimivo kot tekmovanje univerzitetnih ekip.

Kot sem omenil že v naslovu, letos ni prijavljene slovenske ekipe, ki jo je doslej vodil dr. Jerala s Kemijskega inštituta. Kolikor vem, je razlog ta, da v njegovih laboratorijih še dokončujejo projekte s preteklih tekmovanj. V času, ki je sicer vsako leto predviden za pripravo študentskih projektov, namreč ni mogoče opraviti vseh tistih eksperimentov, ki bi bili potrebni za zaključek raziskav, na tekmovanje pa je mogoče priti le z zanimivimi novimi projekti. Zato je razumljivo, da so se odločili za enoletno odsotnost s tekmovanj iz sintezne biologije.

Ljubljani najbližja ekipa je na tržaški univerzi, ki se je letos prijavila prvič. Ekipo bo vodil dr. Manfioletti z Oddelka za vede o življenju.

Richard Feynman: ustvariti, ne zgraditi

2011-04-04T22:17:00.004+02:00

Richarda Phillipsa Feynmana tudi pri nas poznajo (predvsem) matematiki in fiziki. Ta ameriški znanstvenik (1918-1988) je dobil Nobelovo nagrado za fiziko leta 1965 in to za raziskave kvantne elektrodinamike, ki so močno vplivale na fiziko osnovnih delcev. Da ga je zanimala tudi biologija, je morda manj znano, a ga je, saj je imel veliko prijateljev, ki so delali na področju genetike in drugih ved o življenju. Dobro, bil je tudi bobnar, slikar in predvsem dober učitelj, ki je baje rekel, da če nečesa ni mogoče razložiti brucu, potem tega še nismo dovolj dobro raziskali. Obstaja vrsta skoraj že pregovorov, ki jih pripisujejo Richardu Pheynmanu. Med temi je tudi stavek: Česar ne morem ustvariti, ne razumem. Napisan je bil na tabli v njegovem kabinetu na inštitutu Caltech, ko je umrl (druga tabla levo zgoraj na sliki). Sicer pa so bile baje njegove zadnje besede: Ne bi rad dvakrat umrl. Tako dolgočasno je.

S svojim pestrim življenjem in vpetostjo v več znanstvenih področij je postal ena najbolj vidnih osebnosti svojega časa v Ameriki. Stavek s table je postal tako znan, da so se ga odločili vključiti kot skrito besedilo (tako imenovan vodni tisk) tudi v sintezni genom bakterije Mycoplasma mycoides. Avtorji genoma tega niso vnaprej objavili, zato so se številni strokovnjaki lotili iskanja s primerjavo sinteznega in naravnega genoma. Pri tem pa so bili presenečeni, saj v genomu ni pisalo točno tako, kot je napisal Feynman na tablo, pač pa: Česar ne morem zgraditi, ne morem razumeti. Seveda za sintezne biologe ustvariti in zgraditi ni eno in isto: ustvarite lahko na papirju, zgraditi pa pomeni izvesti v praksi, tako da lahko preverimo, ali deluje.

Craig Venter, idejni oče 'sintezne bakterije', je priznal napako in prejšnji mesec na predavanju omenil, da bodo napako popravili, tako da bo v genom vključeno pravilno besedilo, poroča Forbes. O tem na kratko piše tudi The Scientist.

Razen znamenitega Feynmanovega stavka vodni tisk (nekateri mu pravijo tudi DNA-podpis) vsebuje tudi imena raziskovalcev, ki so delali na projektu, kratko kodo v jeziku HTML, e-poštni naslov, citat Jamesa Joycea in še en citat, pripisan Robertu Oppenheimerju. Besedilo je vpisano tako, da ga v glavnem lahko beremo z enočrkovnimi oznakami aminokislin (trije nukleotidi zapisujejo za eno aminokislino). Način zapisovanja je opisan v Wikipediji.

Odkritja leta 2010

2011-03-10T21:31:00.002+01:00

Tole je zdaj z veliko zamudo... ampak vsako leto sem nestrpno pričakoval, katera odkritja bodo uredniki revije Science razglasili za najpomembnejša v iztekajočem letu, lani pa je decembra kar nekako zmanjkalo časa. Mogoče bi se bolj potrudil, če bi bilo 'naj' odkritje s področja ved o življenju, a je bilo tokrat s področja kvantne fizike, to pa ni tema tega bloga. Toda kljub temu, da je prvo mesto zasedla fizika (prva izvedba kvantnega stroja v velikosti, vidni s prostim očesom), seznam naj-odkritij vključuje na mestih 2 do 10 veliko bioloških odkritij. Rekel bi celo, da jih je več kot kdajkoli v zadnjih letih. Od devetih odkritij na teh mestih jih je osem s področij ved o življenju. Samo kvantni simulator težko uvrstimo na širše področje biologije, vse ostale pa. Teh osem tem in/ali odkritij je:

Sintezna biologija
V lanskem letu je prvič uspelo sinetetizirati celoten genom bakterije in ga uvesti v živo bakterijo druge vrste, kjer je izpodrinil prvotni genom in služil kot matrica za sintezo proteinov.

Genom neandertalca
Iz kosti treh neandertalk iz hrvaških najdišč (starih okrog 40.000 let) so izolirali DNA in določili nukleotidno zaporedje, ki je omogočilo prvo primerjavo med sodobnim človekom in neandertalci.

Zaščita pred okužbo z virusom HIV
Žal ni šlo za cepivo in zaščita ni popolna, toda dva nova pristopa sta vendarle dala dobre rezultate. Vaginalni gel z vključenim protivirusnim zdravilom tenofovir je pri ženskah zmanjšal pogostost okužb za 39 %, oralna profilaksa pred stikom z okuženimi moškimi pa je bila učinkovita skoraj 44-odstotno.

Določanje zaporedij eksomov
Genom je zelo na redko posejan z deli, ki zapisujejo za proteine. Ti deli, eksoni, sestavljajo tako imenovan eksom, določitev zaporedja eksoma pa je bistveno manj zahtevna kot določitev zaporedja celotnega genoma. Z analizami eksomov so v letu 2010 določili mutacije, ki so odgovorne za razvoj več kot desetih redkih dednih bolezni.

Simulacije molekulske dinamike
Računanje molekulske dinamike na osnovi gibljivostnih lastnosti atomov, ki te molekule sestavljajo, je zelo zahtevno in potrebujemo izredno zmogljive računalnike. Tudi najmanjši proteini vsebujejo za take simulacije ogromno število atomov, zato je bilo za preračunavanje dinamike zvijanja proteina treba uporabiti enega najmočnejših računalnikov na svetu.

Genomika nove generacije
Nove naprave za določanje nukleotidnih zaporedij so omogočile cenejše in hitrejše analize večjega števila ljudi iz različnih delov sveta. S tem dobivamo vpogled v razlike med ljudmi in z večjo gotovostjo razlikujemo med zaporedji, ki so posebnost posameznika in tistimi, ki so nujni in res skupni vsem.

Celično reprogramiranje z RNA
Kako iz diferenciranih celic narediti pluripotentne, take kot so v zarodkih, ni več skrivnost. Lani so spekter postopkov za dediferenciranje razširili z novo metodo, ki vključuje sintetične molekule RNA. Novi pristop je hitrejši in kar 100-krat bolj učinkovit kot dosedanji, hkrati pa naj bi bil tudi bolj varen.

Vrnitev podgane
Najpomembnejša laboratorijska žival je bila v zadnjih desetletjih miš. Do tega slovesa je prišla delno tudi na račun tehnologije izbijanja genov, ki je omogočala določitev vloge posameznih genov v organizmu. Vendar pa je miš anatomsko manj podobna človeku kot na primer podgana, razen tega pa je tako drobna, da je delo z mišmi včasih prav nepraktično. Šele lani so razvili nove postopke za pripravo podgan z izbitimi geni, ki obetajo, da se bodo podgane vrnile v raziskovalne laboratorije.

(Povzeto po novici Ameriškega združenja za napredek znanosti.)

Človekov genom 10 let kasneje

2011-02-15T21:43:00.003+01:00

Danes mineva točno 10 let od objave zaporedja človekovega genoma v reviji Nature, jutri pa od objave v reviji Science. Čas za kritičen pogled na takratna pričakovanja, povezana s tem dosežkom, in na današnjo realnost, ko se je navdušenje v veliki meri poleglo.

Verjetno vsi soglašamo, da je šlo za velik tehnični dosežek. Mednarodni konzorcij raziskovalcev se je projekta lotil v času, ko tehnologija tako zahtevnega dela v razumnem času sploh še ni omogočala, konkurenčna skupina, zbrana okrog Craiga Venterja pa je zbrala takrat najnaprednejše aparature in iz več kot 27 milijonov koščkov sestavila skoraj 3 miljarde nukleotidov v za takrat neverjetno kratkem času (po njihovi trditvi v 9 mesecih). Leto 2000 je bilo gotovo leto velikega tekmovanja v znanosti, kakršnih je bilo v zgodovini ved o življenju sicer še nekaj (na primer določitev genetskega koda), a ne veliko.

Nobena od znanstvenih revij seveda ni mogla objaviti celotnega zaporedja nukleotidov, saj bi za to potrebovali celo skladovnico knjig. Zaporedja, ki jih je določal konzorcij 20 raziskovalnih skupin z vsega sveta, so sproti objavljali v javno dostopnih bazah podatkov, tako da so bila na voljo tudi skupini iz podjetja Celera in nobenega dvoma ni, da so si s temi podatki lahko precej pomagali pri svojem delu. Objavili pa so lahko nekaj osnovnih podatkov o velikosti genoma (to je bilo večinoma jasno že par let prej) in njegovih značilnostih. Jasno so pokazali, da samo dober odstotek genoma zapisuje za proteine in da je genov za proteine precej manj kot so najprej predvidevali.

Do leta 2001 so bili znani genomi samo treh večceličarjev: dveh živali in ene rastline - črva Caenorhabditis elegans, vinske mušice in navadnega repnjakovca. Vsi trije genomi so podobne velikosti in so 20-30 -krat manjši od genoma človeka. V tej luči je verjetno dosežek, kakršnega je predstavljala določitev zaporedja človekovega genoma, lažje razumljiv. S tem, ko so razvili postopke, orodja in aparature, ki so bili primerni za analizo tako zahtevnih genomov, je bil začetek prejšnjega desetletja čas določitve številnih zanimivih genomov, ki so omogočili primerjavo med bolj ali manj sorodnimi genomi in s tem molekularni vpogled v evolucijo na najbolj osnovni ravni. Medtem, ko so prej poskušali določiti filogentska drevesa na osnovi zaporedij posameznih proteinov ali genov, je zdaj bilo mogoče primerjati celotne genome. Primerjalni genomiki še dolgo ne bo zmanjkalo dela.

Danes poznamo nukleotidna zaporedja več kot 2500 virusov (nihče ne ve, koliko jih v naravi v resnici obstaja, zelo verjetno pa bistveno več kot smo mislili pred 10 leti), skoraj 1500 bakterij in arhej ter 41 evkariontov (ob tem pa jih je še več kot 1000 v različnih fazah določanja zaporedja). Med večceličarji je težko reči, kateri so najpomembnejši ali najbolj zanimivi. Gotovo so zanimivi genomi človeku podobnih opic, pa tudi drugih primatov, saj na njihovi osnovi lahko poskušamo razumeti, kaj nas 'dela ljudi'. Za razumevanje evolucije so zanimivi tudi organizmi iz drugih skupin vretenčarjev: ptice (kokoš), plazilci (legvan), ribe (zebrica), pa tudi nekateri maločlenarji kot predhodniki vretenčarjev (morski ježki). Za tiste, ki jih zanimajo predvsem rastline, so tu genomi riža, topola, vinske trte, paradižnika, koruze...

Da bi lahko rekli, da je neko genomsko zaporedje v celoti določeno, je potrebnega veliko natančnega iskanja tistih zadnjih kosov genoma, ki so najbolj zapleteni za določanje, saj gre za 'izgubljene klone' ali za tako podobna ponavljajoča se zaporedja, da je težko zagotovo reči, ali gre za nek nov košček, ki še ni bil uvrščen v genom, ali za kos, ki so ga že upoštevali. Med živalmi so v resnici kot dokončno določenih zapisanih samo šest genomov: mišji, prašičji, šimpanzov, dveh vrst vinskih mušic in črva cenorabditisa. Veliko genomov, ki so oglaševani kot 'znani', je v kategoriji genomov, ki jih še sestavljajo, vseeno pa je na voljo dovolj podatkov, da je mogoče izvesti primerjalne analize.

Na približno pol poti od objave zaporedja človekovega genoma do danes so začeli intenzivno razvijati alternativne metode za določanje nukleotidnih zaporedij, ki so dosti bolj zmogljive od tiste, ki so jo uporabili pred desetletjem. Njihova uporabnost pa je v sedanji obliki predvsem pri določanju zapredij, ki so precej podobna že znanim zaporedjem, saj lahko v posamezni reakciji določijo le majhno število nukleotidov, zato je zelo težko pravilno uvrstiti to kratko zaporedje v celoten genom. Verjetno bodo metode še izboljšali, hkrati pa še pocenili, saj je cilj razvijalcev opreme omogočiti določanje genomskih zaporedij ljudi za ceno nižjo od 1000 dolarjev (projekt Človekov genom je pred desetletjem stal okrog 800 milijonov dolarjev). Lani poleti naj bi bila cena še okrog 20.000 dolarjev, a tehnologijo neprestano posodabljajo in morda je samo vprašanje nekaj let, kdaj se bodo spustili pod magično mejo 1000 USD za celoten genom.

Po prvih objavah zaporedja človekovega genoma, pri katerih so izhajali iz različnih izhodiščnih vzorcev, so določili tudi zaporedji 'čistih vzorcev', torej znanih posameznikov. Vsi ti podatki kažejo, da so razlike med posamezniki okrog desetinke odstotka genoma. Kmalu je postalo jasno, da je mogoče analizirati le mesta, ki so različna, saj se pogosto pojavljajo na istih točkah v genomu. Govorimo o polimorfizmu posameznih nukleotidov (SNP). Z biočipi je ta mesta mogoče analizirati precej hitreje in ceneje. Tovrstne analize omogočajo raziskave razlik med rasami, med zdravimi in bolniki z določenimi boleznimi itd.

Kljub temu, da so razlike med posamezniki na ravni nukleotidnih zaporedij sorazmerno majhne, so nekatere raziskave pokazale, da pa se lahko znotraj genoma (ob ohranjenih lokalnih zaporedjih) posamezni segmenti kromosoma lahko premaknejo ali pa se pojavljajo v različnem številu kopij in te razlike so lahko tudi precej obsežne. Tudi ta polimorfizem je povezan z nekaterimi boleznimi, pravega pomena pa verjetno še ne razumemo.

Na osnovi zaporedja človekovega genoma številnih razlik med ljudmi ni mogoče razložiti. Vse bolj jasno postaja, da je razen zaporedja samega pomemben tudi vzorec metiliranih baz v genomu, saj je (tudi) od tega odvisno, kateri geni bodo aktivni in kateri ne. S tem se ukvarja posebno področje, imenovano epigenetika.

Vrnimo se k pričakovanjem, ki so jih strokovnjaki in še bolj nestrokovnjaki povezovali z določitvijo zaporedja človekovega genoma. Ta so bila nedvomno visoka. Nenazadnje na to kaže gibanje vrednosti delnic podjetja Celera - ta je izrazito narasla v času tekme in objave zaporedja, nato pa je sorazmerno hitro upadla. Marsikdo je razočaran, da nova zaporedja, ki so obetala razkritje novih tarč za zdravila, niso prinesla toliko novih zdravil kot bi si želeli. Samo poznavanje zaporedja brez znane funkcije in interakcij v organizmu ne zadošča za racionalno načrtovanje novih učinkovin.

Reviji Nature in Science sta ob 10. obletnici objavili vrsto esejev na temo določitve zaporedja človekovega genoma, še nekateri pa bodo sledili ta teden. Gotovo zanimivo branje, če imate čas (in dostop do obeh revij).

TVS1: Večerni gost 20.2.

2011-02-15T21:26:00.002+01:00

To nedeljo (20.2.) ob 21.45 bo na TV Slovenija 1 na sporedu oddaja Večerni gost. V 50-minutnem pogovoru, ki ga bo vodil Sandi Čolnik, se bo predstavil biokemik prof. dr. Roman Jerala, vodja Laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu in profesor za bioinformatiko na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo ljubljanske univerze. Gotovo bo povedal tudi marsikaj zanimivega o mentorskem delu s študenti, ki se tako uspešno udeležujejo tekmovanj iz sintezne biologije.

Reprogramirane izvorne celice: ne čisto reprogramirane

2011-02-03T22:01:00.002+01:00

Ko se je že zdelo, da bodo etične zadrege in razprave zaradi uporabe embrionalnih izvornih celic končno mimo, se je stvar ponovno nekoliko zapletla. Teoretično je sicer mogoče celice, ki so bile diferencirane, ponovno vrniti v stanje, podobno kot je v zgodnjem zarodku: da so se namreč celice ponovno sposobne razviti v širok spekter različnih celic (pluripotentnost). Ključne izsledke, ki so omogočili razvoj tehnike reprogramiranja, so objavili v letih 2007-2009 (prim. zapis Od iPSa do piPSa), lani pa je bilo na tem področju nekaj zatišja. Na nov način dobljene celice je bilo treba natančneje preučiti - in rezultati so zdaj tu.

V reviji Nature so včeraj objavili, da so odkrili mesta v genomu induciranih pluripotentnih celic (iPS), ki kljub postopku reprogramiranja ohranijo metilacijski vzorec celice, ki so jo reprogramirali. Celica torej ne 'pozabi' povsem, kaj je bila, preden so jo z biokemijskimi postopki vrnili v nediferencirano stanje. Sicer ne gre za prvo resno analizo iPS, je pa prva na človeških celicah, pri kateri so zelo sistematično primerjali vzorec metiliranih baz v DNA somatskih, embrionalnih izvornih (ES) in induciranih pluripotentnih celic ter enakih celic, ki so jih ponovno diferencirali. Metilacijski vzorec na celotnem genomu imenujejo kar metilom, preverili pa so ga pri petih celičnih linijah iPS celic. Ugotovili so, da je pri iPS celicah raven reprogramiranja dokaj različna in da imajo take celice 'somatski spomin' - to pomeni, da se 'spomnijo', kako so bile metilirane, ko so bile še diferencirane. Območja, ki obdržijo nekdanjo metilacijo, so lahko dolga okrog milijona baznih parov, skoncentrirana pa so na mestih v bližini centromerov in telomerov. Čeprav je bil v splošnem metilacijski vzorec embrionalnih in iPS celic precej podoben, so našli skoraj 1200 področij z razlikami, najobsežnejše pa so bile na 22 področjih, ki so jih imenovali žarišča (hotspots) in kjer je za ES značilna metilacija sploh manjkala.

Zakaj je metilacijski vzorec tako pomemben? Metilacija lahko vpliva na raven izražanja genov, torej kako pogosto se bo nek gen prepisoval v RNA. Bolj metilirana DNA se bolj redko prepiše, manj RNA pa pomeni manj proteina. na DNA se metilirajo praktično samo baze C, ki jim sledijo baze G, samo pri embrionalnih izvornih celicah pa so našli metilirane tudi baze C, ki jim sledi katerakoli druga baza. Analize metilacijskih vzorcev DNA predstavljajo večino raziskav na področju epigenetike, na ravni genoma pa govorimo o epigenomiki.

Čeprav morda večina bere nova spoznanja o razlikah med iPS in ES celicami kot napoved slabih časov za raziskave, usmerjene k regenerativni medicini, pa mislim, da ni tako črno, kot se zdi. Čeprav so epigenetske razlike med celicami zdaj razkrite, to ne pomeni, da iPS celice niso uporabne, ali pa vsaj da zaradi delno ohranjene metilacije niso bistveno manj uporabne kot ES celice. Razen tega bo mogoče zdaj, ko vemo, kaj je treba preverjati, morda možno razviti postopke, ki bodo metilacijski vzorec bolj, če že ne v celoti, približali tistemu, ki je značilen za embrionalne izvorne celice.

O rezultatih zadnje raziskave pišejo tudi na spletni strani revije The Scientist, odkoder sem povzel nekatere podatke.

Povsem umetni proteini lahko nadomestijo naravne

2011-01-06T22:59:00.002+01:00

Kolega Franc Nekrep, ki ureja Mikrob(io)log, me je opozoril na novico, ki je danes zaokrožila med tistimi, ki jih zanimajo vede o življenju. Raziskovalci z univerze Princeton so namreč razvili proteine, ki se po svoji zgradbi bistveno razlikujejo od naravnih proteinov, pa vseeno lahko v bakterijah, ki so jim predhodno odstranili nekatere gene, nujno potrebne za življenje, omogočijo njihovo preživetje.

Čeprav je morda nelogično, zakaj bi nekdo poskušal nadomestiti naravne proteine z umetnimi, če naravni normalno delujejo, ima raziskava nek določen pomen za znanost samo. Doslej je bilo namreč tako, da smo vedno izhajali iz naravnih proteinov (in genov za naravne proteine) - tako je nenazadnje Venterjeva 'sintezna celica' konec koncev sestavljena iz genov, ki so v naravi že bili prisotni in gre torej v veliki meri za kopiranje narave. S teoretičnega stališča pa tokratna raziskava pomeni preseganje takega gledanja, saj so dokazali, da lahko neko funkcijo v celici opravljajo proteini, ki jih narava v evoluciji ni izdelala in torej ni treba vedno iskati nekih naravnih zaporedij, da dobimo točno določeno funkcijo v celici.

Raziskavo so predvčerajšnjim objavili v reviji PLOS One in članek je prosto dostopen. Za lažje razumevanje pa predlagam, da preberete novico na spletni strani univerze Princeton.

V izhodišču raziskave je bila zamisel, da bi pripravili knjižnico sinteznih genov, ki so bili načrtani na tak način, da so zapisovali za več kot 1 milijon različnih aminokislinskih zaporedij, sestavljenih iz izmenjujočih se polarnih (P) in nepolarnih (N) aminokislinskih ostankov. Zaporedje je bilo PNPPNNPPNPPNNP, pri čemer so kot P uporabili 6 različnih aminokislin, kot N pa 5 različnih aminokislin. Vsi sintezni geni so zapisovali za proteine dolge 102 ostanka in zaradi take nenavadne razporeditve aminokislin je bilo mogoče predvideti, da se bodo zvili v prostorsko strukturo, urejeno kot snop sestavljen iz 4 alfa-vijačnic. Kratke zavoje med vijačnicami so konstruirali iz 9 različnih aminokislin, nekatera mesta znotraj vijačnic pa so fiksirali. Kljub temu, da so lahko napovedali obliko proteina, pa ni bilo mogoče predvideti, kakšno funkcijo bi imeli taki naključno sestavljeni proteini.

Da bi dokazali, da so nekatere strukture take, da lahko uspešno nadomestijo kakšne manjkajoče gene, so uporabili bakterije Escherichia coli, ki so imele načrtno uvedene delecije. Vsak od 27 uporabljenih sevov je imel okvarjen oziroma manjkajoč samo po en gen, ki pa je bil tak, da zaradi tega celice niso mogle rasti, ne da bi jim dali na razpolago popolno mešanico hranil.

Ugotovili so, da od 27 mutantov pri 4 lahko dosežejo ponovno rast v minimalnem gojišču. To se je zgodilo zato, ker so vneseni naključni sintezni geni prevzeli vlogo okvarjenih genov. Ko so pripravili sev z okvarjenimi vsemi 4 geni, je še vedno bilo mogoče doseči rast v prisotnosti izbranih sinteznih genov.

Že predlani je ista raziskovalna skupina dokazala, da nekateri proteini s strukturo, kakršna je opisana zgoraj, lahko vežejo kofaktorje in lahko opravljajo encimske funkcije, vendar je šlo za analize in vitro in za uporabo umetnih substratov. Tokrat pa so dokazali, da taki proteini lahko delujejo tudi na naravne substrate in v zapletenem naravnem okolju, kakršno celična citoplazma predstavlja.

Preverili so tudi, da pojav rasti na minimalnih gojiščih ni posledica kakšne naključne mutacije v genomu, tako da lahko verjamemo, da je res prišlo do komplementacije z umetnimi proteini (umetni so bili, kar se tiče zaporedja aminokislin, sintetizirale pa so jih bakterije same na osnovi sinteznih genov, vstavljenih v ekspresijske vektorje).

Štirje naravni proteini, ki jih je bilo mogoče nadomestiti z nesorodnimi naravnimi so bili trije encimi iz biosinteznih poti aminokislin in en encim, ki omogoča odcep železa z nosilne molekule, ki omogoča vnos železa v pogojih nizke koncentracije železovih ionov v gojišču. Kako točno delujejo umetni proteini je težko zagotovo ugotoviti, nekaj poskusov pa je bilo narejenih v smeri razjasnitve mehanizma popravljanja okvare. Ne glede na mehanizem pa avtorji trdijo, da je ključno odkritje, da je mogoče kar 0,1 % genoma bakterije nadomestiti z nenaravnimi geni in da celica še vedno preživi.

Morda se 0,1 % ne sliši veliko, a treba je razumeti, da so poskusili samo z enim tipom zvitja in eno dolžino proteinov. Gotovo bi se dalo priti do 'boljšega' rezultata s še več spremenljivkami v eksperimentu, ki pa je bil že tako precej kompleksen.

Celice z umetnimi proteini so rastle bistveno počasneje kot celice z naravnimi proteini, vendar avtorji menijo, da bi z nadaljnimi mutacijami lahko tudi delovanje umetnih proteinov izboljšali.

Na dolgi rok se po mojem vseeno postavlja vprašanje, ali je res smiselno iskati umetna zaporedja in umetne proteine v primerih, ko je evolucija že izdelala naravna in dobro delujoča zaporedja. A kot rečeno, tokrat je šlo samo za dokaz, da umetno lahko do neke mere nadomesti naravno.

In leto 2011 je tu

2011-01-02T22:20:00.002+01:00

Nihče ne ve, kaj nam bo prineslo to leto, a gotovo bo spet polno zanimivih odkritij in dosežkov s področja ved o življenju. Tudi letos bom poskusil izbrati nekatere zanimivosti in jih predstaviti na tem blogu.

Za uvod v leto pa prepisana šala, malo tudi na svoj račun:

Teroristi ugrabijo tri znanstvenike: virologa, nevrobiologa in molekularnega biologa. Imajo jih za talce in ker zadeva ne steče, kot bi morala, se odločijo, da jih postrelijo. Največ enega so pripravljeni pustiti pri življenju, če razloži, zakaj je njegovo življenje pomembno za celotno človeštvo.

Virolog razloži, da lahko ugotovi, ali je kdo okužen z virusom HIV. Ko pa ugotovijo, da okužbe ne zna pozdraviti, ga takoj ustrelijo.

Naslednji je na vrsti molekularni biolog. Še preden pa začne svojo zgodbo, zavpije nevrobiolog: "Ustrelite me, prosim, ustrelite me! Ne prenesem, da ta tip spet razlaga, kako je molekularna biologija ključ za prihodnost sveta!"

(Zgodbo sem nekoliko priredil, v originalu pa jo je objavila Anita Allen na spletni strani The Scientist.)

Biologija 2010 - 2060

2010-12-20T22:03:00.002+01:00

Pet dni nazaj se je v Philadelphiji končalo 50. letno srečanje Ameriškega društva za celično biologijo. To društvo ima okrog 10.000 članov, njihovi kongresi pa imajo več kot 100 sekcij in okrog 3500 postrskih predstavitev.

Ob okrogli obletnici društva so med udeleženci kongresa izvedli anketo, s katero so poskušali zbrati mnenja glede razvoja biologije v naslednjem polstoletnem obdobju. Udeleženci so lahko na plakat napisali, kaj naj bi v naslednjih desetletjih odkrili na širšem področju biologije. Najzanimivejše podatke povzemam po spletni strani revije The Scientist.

2010 - 2019
* epigenetska zdravila proti raku
* ugotovitev vloge 'odvečne' DNA
* varno doziranje interferenčne RNA

2020 - 2029
* cepivo proti virusu HIV
* biološki umetni organi
* razkritje načel zvijanja proteinov
* prvi kloniran človek
* zdravilo, ki bi nadomestilo spanje

2030 - 2049
* regeneracija organov
* biogorivo iz alg za pogon avtomobilov
* protivirusno zdravilo za prehlad
* prilagoditve rastlin na ekstremne razmere - konec lakote v svetu
* regeneracija okončin po amputacijah
* tovarne človeške krvi

2050 - 2060
* razjasnitev mehanizma spomina
* ustvaritev umetnega življenja v laboratoriju
* sposobnost modeliranja in napovedovanja človekovega vedenja
* miniaturizacija računalnika za vgradnjo v možgane

Verjetno bi anketa imela večjo težo, če bi jo izvedli na drugačen način in na večjem vzorcu znanstvenikov. Škoda, ker tega niso naredili... sicer pa bo priložnosti še precej.

(vir: The Scientist)

Bakterije in arzen: tako zelo nenavadno?

2010-12-06T22:10:00.002+01:00

Ko je NASA prejšnji teden na novinarski konferenci sporočila, da so njeni raziskovalci odkrili bakterijo, ki namesto fosforja uporablja arzen, je bilo mogoče slišati in brati zelo različne interpretacije tega, kaj pomeni vgrajevanje sicer strupenega arzena v organizme.

Oglejmo si najprej, kaj so raziskovalci v resnici odkrili.

Analizirali so mikroorganizme iz blatnih bregov kalifornijskega jezera Mono. Jezero v osrčju gorovja Sierra Nevada nima odvodnjavanja, pritoke, ki so ga napajali, pa so leta 1941 preusmerili proti jugu, da so vodo uporabili za preskrbo rastočega Los Angelesa. Takrat je jezerska gladina začela upadati, slanost pa je narasla. Hkrati je jezero zelo alkalno (pH 10), zato v njem preživijo samo tem pogojem prilagojeni organizmi. Najopaznejši so rakci (poleti jih je v jezeru baje okrog 5 trilijonov), ki se prehranjujejo s planktonskimi algami, z rakci pa se hranijo velike jate ptic.

Raziskovalka Felisa Wolfe-Simon, geomikrobiologinja pri Nasi (pred tem na Harvardu) in Geološki upravi, že dalj časa preučuje bakterije v jezerskem blatu, za raziskave pa se zanima tudi Nasa, saj zaradi nenavadnih življenjskih pogojev sklepajo, da bi lahko podobni organizmi živeli tudi kje drugje v vesolju, kjer bi znali biti podobni pogoji. Med drugim je v jezerski vodi in v jezerski usedlini in blatu izredno povečana koncentracija arzena. V jezeru naj bi koncentracija (200 mikroM) za 700-krat presegala mejno koncentracijo, ki jo je določila ameriška agencija za zaščito okolja (EPA).

Že od leta 2008 so vedeli, da nekateri mikrobi iz jezerskih usedlin lahko porabljajo arzen za zagotavljanje kemijske energije (na podoben način nekateri drugi mikrobi na primer porabljajo žveplove spojine). Glede na okolje, v katerem živijo nekateri mikrobi, so sklepali, da morajo imeti poseben tip zalog fosforja ali pa so sposobni vgrajevati arzen v svoje biološke molekule (Astrobiology, 2009).

Arzen in fosfor se razlikujeta po velikosti atomov in po reaktivnosti. Arzen je večji in zelo reaktiven, saj lahko blokira skupine -SH (sulfhidrilne) v številnih proteinih in jih s tem inaktivira. Zato je tudi tako strupen. Po drugi strani ima še nekatere dodatne učinke na človeške celice, ne pa nujno tudi na mikrobne. Če naj bi mikrobi bili odporni proti arzenu, potem morajo imeti eno ali več od naslednjih prilagoditev: način preprečevanja vstopa arzena, sistem za izločanje arzena, vezava in inaktivacija arzena znotraj celice,... ali pa sistem za uporabo arzena za biološke molekule. Ta možnost se je zdela še najbolj neverjetna, saj organizmov, ki bi bili tega sposobni, doslej še nismo poznali.

Čeprav sta arzen in fosfor kemijsko gledano različna, pa sta vendarle do neke mere tudi podobna in nekateri manj natančni proteini bi lahko namesto fosforja vezali nase tudi arzen, čeprav verjetno manj učinkovito. Tako bi teoretično tudi v energetsko bogati molekuli ATP (adenozintrifosfata) lahko eno ali več fosfatnih skupin zamenjala arzenatna skupina. Vprašanje pa je, ali bi se ob odcepu arzenata sprostilo enako energije kot ob odcepu fosfata oziroma ali bi reakcije, ki so sklopljene s hidrolizo take arzenirane molekule, res potekle enako kot z ATP v reakciji.

Da bi ugotovili, kakšna je usoda arzena v mikrobih iz jezera Mono, so vzeli več vzorcev jezerskih usedlin, v katerih je bilo veliko različnih mikroorganizmov. Prenesli so jih v laboratorij in jih gojili v umetnih pogojih, tako da so jim postopno odvzemali fosfor, arzena pa ne. Bakterijo, ki se je najbolje prilagodila na nove razmere, so poimenovali GFAJ-1, niso pa je uvrstili v nobenega od znanih rodov. Ugotovili so, da arzen ostaja v celici in da je vezan na makromolekulske strukture. Sklepajo, da se je vgradil v DNA, RNA, proteine in metabolite (npr. ATP), a direktnega dokaza za to niso predstavili. Dokaz bi bila določitev prostorske zgradbe teh molekul, v katerih bi resnično opazili vezan arzen, ne pa fosforja.

Nekateri raziskovalci menijo, da poskusi, ki so jih opravili, ne dokazujejo, da bakterija GFAJ-1 res uporablja samo arzen in ne fosforja, saj so kemikalije, ki so jih uporabili za pripravo gojišč, vsebovale fosfor kot nečistočo, zato naj bi v gojiščih, ki so jih imeli za brezfosforna, bila koncentracija tega elementa mikromolarna. Res pa je, da je bila koncentracija arzena v poskusu zelo visoka, saj so jo postopno dvigali do 40 mM. Ko so analizirali vsebnost arzena in fosforja v celicah, so ugotovili, da so bakterije vsebovale 10x več arzena kot fosforja in fosforja je bilo 30-krat manj kot v bakterijah, ki so rasle v normalnih pogojih (torej brez povišanja koncentracije arzena).

Nekaj dvomov sproža tudi opažanje, da imajo bakterije v arzenskem gojišču za polovico večji volumen, kar gre na račun vakuol v citoplazmi. Vprašanje je, kaj vsebujejo vakuole. Lahko bi bile sestavljene iz arzena, ki bi bil tam inaktiviran. Vendarle pa so dokazali, da se arzen veže tudi na makromolekule. Dobra desetina vsega je bila vezana na nukleinske kisline - to so ugotovili z radioaktivno označenim arzenom in obarjanjem nukleinskih kislin.

Kaj v resnici pomeni odkritje sposobnosti bakterij, da morda uporabljajo arzen za sestavljanje koristnih molekul, je v tem trenutku težko reči. Najbolj navdušeni opazovalci razmišljajo, da bi podobni organizmi morda živeli v bližini podvodnih vrelcev, kjer se je morda začelo življenje na Zemlji. Drugi menijo, da zdaj lahko upravičeno iščemo življenje na vesoljskih telesih, kjer je vsebnost fosforja nizka, arzena pa visoka.

Mislim, da se bo juha pojedla bolj hladna, kot je sprva kazalo. Raziskava zahteva biokemijsko nadaljevanje z neizpodbitnim dokazom, da je arzen res vezan v strukturo življenjsko pomembnih molekul, in če je to res, potem je treba ugotoviti, kako se veže, kateri encimi to omogočajo in zakaj. Bakterije so znane po tem, da so se sposobne hitro prilagajati na nove razmere v okolju in v poskusih GFAJ-1 ni bila edina bakterija, ki je preživela, je pa res najhitrje rasla - treba bi bilo pogledati, ali tudi ostale bakterije preživijo zaradi podobnih prilagoditev, ali ne.

Preden bomo našli nove oblike življenja na oddaljenih planetih in lunah, bo treba narediti še veliko biokemijskih in molekularnobioloških raziskav na mikrobih z dobre stare Zemlje. In časa je še dovolj...

Predstavitev zmagovalnega projekta

2010-11-25T23:09:00.002+01:00

Študentska ekipa, ki je letos zmagala na tekmovanju iz sintezne biologije, bo svoj raziskovalni projekt predstavila v sredo, 1. decembra ob 18. uri v veliki predavalnici Kemijskega inštituta (Hajdrihova 19, Ljubljana).

Sintezna biologija zanima agencijo NASA

2010-11-21T21:28:00.002+01:00

V reviji Science je v petek izšel oglas, s katerim ameriška vesoljska agencija NASA objavlja dve prosti delovni mesti za sintezna biologa z najmanj dokončanim doktoratom. Čeprav bo zaposlitev v Nasinem Amesovem raziskovalnem centru, ki raziskuje na širšem področju biotehnologije in astronavtike, bodo raziskave res usmerjene v vesoljsko biologijo.

Amesov raziskovalni center v kalifornijski Silicijevi dolini ima 2300 raziskovalcev in letni proračun 600 milijonov dolarjev (za primerjavo: V Sloveniji je bilo lani po podatkih Statističnega urada za raziskovalno-razvojno dejavnost porabljenih približno 940 milijonov dolarjev za 10.000 raziskovalcev). Pred kratkim so tam ustanovili interdisciplinarni Inovacijski laboratorij za sintezno biologijo. Cilj tega laboratorija je razvijati orodja in pristope za raziskave in uporabo na mednarodni vesoljski postaji in manjših satelitih. Prijavi za razpisani delovni mesti je treba priložiti na eni strani opisana dva možna raziskovalna projekta, ki bi ju izvajala NASA, enega nizkorizičnega in enega visokorizičnega. Sintezna biologija bi se tu lahko navezovala na biomateriale, biosenzorje, naseljevanje vesolja, življenje v zaprtih sistemih, proizvodnjo hrane in goriv, visokovredne kemikalije, biorudarjenje, izrabo in situ dostopnih virov (ISRU), pa tudi recikliranje zraka in vode ter ravnanje z vesoljskimi odpadki.

Torej, sintezna biologija gre v vesolje (čeprav bodo sintezni biologi še nekaj časa ostali na trdnih tleh)!

Prihodnost tekmovanja iGEM

2010-11-18T21:35:00.002+01:00

November bi lahko postal mesec sintezne biologije... vsaj v Sloveniji. Zato sem se odločil, da predstavim prihodnost študentskega tekmovanja iGEM, kakor si ga zamišljajo organizatorji.

Letošnje tekmovanje naj bi bilo zadnje z enostopenjsko izvedbo. S 130 prijavljenimi ekipami in skupaj 1300 udeleženci srečanja na univerzi MIT so organizatorji dosegli zgornjo mejo, nad katero organizacija v enaki obliki kot vsa leta doslej ni več mogoča. Organizatorji so predvideli, da bo število ekip naslednje leto 165, pri povprečno 10 članih ekipe, ki pridejo na zaključno srečanje, pa to pomeni, da v okviru univerze ni več dvorane, ki bi sprejela vse za finalne predstavitve in razglasitev zmagovalcev. Ker menijo, da bo letna rast 25-odstotna, bi na srečanju leta 2015 sodelovalo že 400 ekip ali 4000 udeležencev.

Da bi zaključno srečanje še vedno lahko potekalo v Cambridgeu v ZDA, so organizatorji predlagali, da bi bilo to namenjeno samo najboljšim ekipam, zato bi uvedli regionalna srečanja, kjer bi opravili predizbor. Predvidevajo, da bi bilo posebno srečanje za azijske in avstralske, posebno za evropske in tretje za ameriške ekipe, pri čemer bi vsako od teh gostilo med 50 in 75 ekip oziroma med 500 in 750 člani ekip. Pogoj za organizatorje je, da imajo dvorano za zaključno razglasitev ter dovolj predavalnic za izvedbo predstavitev, pri čemer bi morale te imeti okrog 100 sedežev. Ob tem je treba tudi zagotoviti dovolj namestitvenih mest, prostore za postrske predstavitve, za pogostitev v odmorih in podobno. Najti bo treba tudi komeptentne sodnike, ki bodo izbrali najboljše ekipe za udeležbo na zaključnem srečanju.

Univerze, ki želijo kandidirati za izvedbo področnih srečanj, se morajo prijaviti do 1. decembra, izbor pa bo znan konec januarja. Področna srečanja bodo potekala v oktobru, zaključno srečanje pa novembra ali morda šele februarja naslednje leto, saj bi številni udeleženci finalnega srečanja potrebovali ameriške vize, teh pa ne bi mogli dobiti prej kot v treh mesecih.

Organizatorji so tudi odločeni, da vzpostavijo podružnici v Evropi in Aziji. Ta namen so izrazili že pred leti in vsaj v Evropi je bil interes precej velik, predvsem pri Angležih in Francozih. Namen vzpostavitve podružnic je večja angažiranost pri promociji sintezne biologije, izobraževanju in organizaciji znanstvenih srečanj.

Naši spet zmagali na iGEM-u !

2010-11-08T23:08:00.003+01:00

Na letošnjem tekmovanju študentskih raziskovalnih skupin iz sintezne biologije je (ponovno) zmagala slovenska ekipa, sporočajo organizatorji preko Tweeeterja! Drugo mesto je osvojile ekipa Pekinga, tretjo pa Bristol. Ostali finalisti so bili Cambridge, TU Delft in Imperial College London in teh šest ekip se je danes predstavilo v veliki dvorani vsem udeležencem srečanja. Prva je bila na vrsti Slovenija s svojim projektom, ki sem ga na kratko opisal par dni nazaj. Sledila je predstavitev ekipe Pekinga, ki je razvila sistem za bioremediacijo težkih kovin. Cambridge je razvil luminiscentne bakterije, ki naj bi nadomestile razsvetljavo. Delft je pripravil sistem za pretvorbo ogljikovodikov v vodnem okolju, Bristol pa senzorje za nitrate. Na koncu se je predstavil Imperial College s sistemom za zaznavanje parazitov.

Ekipa sodnikov je razglasila dobitnike nagrad po kategorijah in splošne nagrade. V kategoriji Energija/hrana je zmagal Bristol, Peking je dobil nagrado v kategoriji Okolje, za področje Medicina/zdravje si nagrado delita Washington in Freiburg, za Informatiko Basel in Tokyo, v kategoriji Proizvodnja je zmagal MIT, v kategoriji Novi načini uporabe pa Slovenija. Posebne nagrade so podelili za temeljne raziskave (Pariz), za softwarska orodja USTC s Kitajske, v medsebojnem ocenjevanju med ekipami pa so podelili pet nagrad (Cambridge, Imperial College, MIT, Lausanne, Slovenija). Za najboljše konstrukte (biokocke) so nagradili Minessoto (naravni viri) in Slovenijo (načrtovani konstrukti), za najbolje opravljeno meritev univerzo Duke, za najboljši model Edinburgh, za najboljšo predstavitev na wikiju Imperial College in Cambridge, za najboljšo predstavitev na srečanju Delft, za najboljši poster Kyoto, podelili pa so še nagrado za ravnanje s človeškimi viri (human practice advance; Cambridge) in dve nagradi za biološko varnosti (SDU Danska in VT-ENSIMAG).

Vsekakor gre (po lanski smoli s sodniki) za ponoven dokaz, da se pri nas ob dobrem mentorskem delu in motiviranosti študentov da priti do vrhunskih rezultatov v svetovnem merilu.

Vikend za iGEM2010

2010-11-04T22:35:00.004+01:00

Ta konec tedna bo na univerzi MIT potekalo srečanje študentskih raziskovalnih skupin s področja sintezne biologije. Predstavilo se bo 118 ekip z vsega sveta v 5 vzporednih sekcijah. Slovenska ekipa je na vrsti v soboto ob 14. uri po vzhodnoameriškem času. Predstavitve bodo potekale vso soboto in nedeljo, finale z razglasitvijo najboljših ekip pa sledi v ponedeljek.

Kratki povzetki dosežkov vseh ekip so verjetno najboljši način za seznanitev s področji, ki so jih skupine obravnavale. Ekipe so se morale same odločiti, v kateri kategoriji bodo tekmovale, izbirale pa so lahko med naslednjimi kategorijami znotraj širokega področja sintezne biologije: zdravje/medicina, hrana/energija, okolje, procesiranje informacij, proizvodnja, software, temeljne raziskave, novi načini uporabe.

Ekipa, ki je svojo raziskavo opravila na Kemijskem inštitutu, je razvila nov način uravnavanja večstopenjskih biokemijskih reakcij na konkretnem primeru proizvodnje barvila violaceina. Metoda, ki jo predstavljajo na wikiju, temelji na DNA-vezavnih proteinih - cinkovih prstih, ki prepoznajo točno določena sintetična zaporedja 9 nukleotidov. Pri tem DNA deluje kot organizator encimov, ki sodelujejo v biosintezni poti in je torej nosilka informacije v drugačnem smislu, kot to poznamo pri prenosu genetske informacije DNA -> RNA -> protein. Za svoj projekt so pripravili kar 151 novih konstruktov na ravni DNA in jih deponirali v Registru bioloških delov, kar je (ponovno) izredno veliko, saj številne ekipe projekt izvedejo pretežno na osnovi konstruktov drugih skupin in le z nekaterimi prilagoditvami.

Patentiranje genov: za in proti

2010-11-04T21:11:00.002+01:00

V Evropi velja splošno načelo, da ni mogoče patentirati stvari, ki so dane v naravi. Tako na primer ni mogoče patentirati organizmov (recimo človeške ribice), naravnih proteinov (na primer hemoglobina), niti zaporedij DNA, ki so prisotne v naravi. V Severni Ameriki je situacija drugačna: tam je bilo mogoče patentirati katerokoli zaporedje DNA, če ste ob tem povedali, čemu bi to zaporedje (ali produkt tega zaporedja) lahko služilo. Po tem, ko je več desetletij veljala takšna praksa, je prejšnji petek pravosodno ministrstvo ZDA izdalo mnenje, da genov ni mogoče patentirati, saj so delo narave.

Odločitev je polarizirala strokovnjake, saj so predstavniki biotehnoloških podjetij bili ogorčeni nad takim mnenjem, saj naj bi to zmanjšalo konkurenčnost ZDA na tem področju. Po drugi strani pa so številni raziskovalci s sklepom zadovoljni, saj menijo, da bo to pospešilo razvoj novih zdravil.

Novo stališče ameriškega pravosodja izhaja iz spodbojne tožbe iz marca tega leta. Šlo je za patent za genetsko testiranje na osnovi človeških genov BRCA1 in BRCA2, ki sta povezana s tveganjem za razvoj raka dojke in jajčnikov. Nekatere patentne zahtevke so namreč izpodbijali s tožbo pred newyorškim sodiščem, ki je odločilo, da sedem patentov ni veljavnih, v veljavi pa je ostalo še 16 patentov, vezanih na ista dva gena. Seveda je lastnik spodbijanih patentov, diagnostično podjetje Myriad Genetics, se je seveda pritožilo na zvezno prizivno sodišče, ki pa je večinoma potrdilo prvotno odločitev.

Čeprav imajo nekateri novo stališče ameriškega pravosodja za prelomno, pa drugi poudarjajo, da bo večina patentov, vezanih na naravna zaporedja DNA, obstala. Ogroženi so namreč le patenti, ki ščitijo izrabo genskih zaporedij, ne pa tisti, ki ščitijo metode (na primer diagnostične), vezane na naravna nukleotidna zaporedja. Nov veter v ameriški biotehnološki patentni politiki, če gre res za to, zna biti kratkotrajen, saj bodo podjetja poskušala doseči preklic novih stališč. Če nič drugega, bi bilo treba na enak način odločati tudi glede naravnih proteinov in metabolitov, ki so jih doslej prav tako patentirali, tokrat pa glede njih ni bilo govora in torej velja, da je patentiranje možno še naprej - kar pa ni logično. Zanimivo je tudi to, da je Evropski patentni urad že leta 2008 odločil, da morajo evropska podjetja plačevati licenčnino za izrabljanje v ZDA patentiranih genov, čeprav teh v Evropi ne bi bilo mogoče patentirati.

Patenti na posamezne gene so predstavljali veliko (finančno) oviro za razvoj diagnostičnih testov, ki bi vključevali več različnih genov. Podjetje Myriad je tako na primer za testiranje kritičnih mutacij v genih BRCA1 in 2 zaračunavalo po 3000 USD, kar je gotovo zelo visoka cena glede na realne stroške same izvedbe testa, s patentom pa je uspešno preprečevalo konkurenco. To je sicer namen patentov, ni pa v interesu pacientov.

O tokratni odločitvi glede patentiranja genov ta teden med drugimi pišeta Nature in New York Times.

Debeli očetje, bolne hčerke

2010-10-21T22:11:00.002+02:00

Ni (še) čas za paniko: kar je zapisano v naslovu, velja za podgane. A ljudje in podgane smo si v marsičem podobni...

V reviji Nature so danes objavili članek, v katerem avstralski znanstveniki poročajo o rezultatih poskusa, v katerem so samci podgan uživali prekomerno mastno hrano (kalorična vrednost je bila 40 % višja od normalne), kar je povzročilo povečano telesno težo, povečan delež maščevja v telesu in znake sladkorne bolezni (diabetesa tipa 2). Te samce so parili s samicami, ki so jim dajali normalno hrano in niso imele bolezenskih znakov. Nato so opazovali zdravstveno stanje samic, ki so se skotile ter ga primerjali z zdravstvenim stanjem kontrolnih podgan, katerih očetje so bili zdravi.

Ugotovili so, da imajo potomke debelih podganjih samcev že zgodaj v življenju okvare v izločanju inzulina, čeprav njihovo maščevje ni bilo povečano v primerjavi s kontrolnimi podganami. Z biočipi so preverili, kateri geni se pri potomkah debelih 'očetov' se izražajo drugače in ugotovili, da so v celicah trebušne slinavke, ki izločajo inzulin. Kar 642 genov je kazalo spremenjeno raven izražanja, geni pa so zapisovali za proteine z različnimi funkcijami. Natančneje so preverili morebitne spremembe gena, ki je kazaj največjo razliko v izražanju. Izkazalo se je, da gen ni mutiran, pač pa je spremenjen njegov vzorec metilacije.

Čeprav je bilo že prej znano, da se okvare 'matere' pri poskusnih živalih v času brejosti lahko prenesejo na potomce, pa ni bilo eksperimentalnih dokazov, da se dedujejo tudi 'očetove' težave. Prav tako je bilo očitno, da težave potomcev niso posledica mutacij, torej sprememb v zaporedju nukleotidov, pač pa gre za različen vzorec metilacije DNA. Govorimo o epigenetskih spremembah v genomu, metilacija pa ni stalna, pač pa se s časom, včasih šele po več generacijah, spremeni in zato ne vpliva več na izražanje genov.

V spremnem članku v reviji Nature razlagajo, da za zdaj še nimamo podatkov o tem, kako se zdravstveno stanje očeta odraža na zdravje moških potomcev. V raziskavah so namreč opazili, da so vplivi na 'hčerke' bolj očitni kot vplivi na 'sinove'. V komentarju tudi opozarjajo, da rezultatov na podganah ni mogoče kar avtomatsko interpretirati, kot da bi enak rezultat dobili tudi pri ljudeh.

Omenjajo pa tudi nekatere pomisleke glede izvedbe raziskave. Ni namreč mogoče povedati, ali je pomembno, da očeti vse življenje jedo mastno hrano ali samo neko krajše obdobje v življenju. V poskusu so namreč samce krmili s posebno hrano od zgodnje mladosti naprej. Sicer pa so bile razlike v uravnavanju glukoze v krvi med poskusno in kontrolno skupino dokaj majhne in bi verjetno morali v raziskavo vključiti več živali. Predvidevam, da so to opazili tudi recenzenti, saj so avtorji članek poslali v objavo že decembra lani, uredništvo pa je objavo odobrilo šele letos septembra, kar kaže na to, da so od avtorjev pred objavo zahtevali dodatne eksperimentalne podatke.

O članku poročajo tudi pri reviji The Scientist. Zapisali so, da je raziskava nakazala, da lahko na primer prehrana ene generacije vpliva na značilnosti dveh naslednjih generacij - tako je vsaj pokazala druga raziskava, ki se je osredotočila na prehrano samic (tudi te so krmili s prekomerno mastno hrano), spremljali pa so dve generaciji potomcev.

Raziskava sicer ni presenetila strokovnjakov, je pa verjetno dokazala, da metilacijski vzorec potomcev ni samo posledica razmer, v katerih je živela mati, pač pa k temu prispeva tudi oče. V nadaljevanju bo treba ugotoviti, kdaj v procesu spermatogeneze pride do ključnih sprememb v vzorcu metilacije in kako daleč v naslednje generacije se ti vzorci lahko prenašajo.

Za natančnejšo razlago, kako metilacija lahko spremeni izražanje genov in kaj preučuje epigenetika, si preberite sestavek Imajo geni spomin? Saše Dolenca na portalu Kvarkadabra in obsežno razlago epigenetike v Wikipediji.

Prvo poskusno zdravljenje z izvornimi celicami

2010-10-14T22:20:00.003+02:00

V začetku tega tedna je Reuters objavil novico, da se je v Atlanti, v ameriški zvezni državi Georgia, začel poskus zdravljenja z embrionalnimi izvornimi celicami. Gre za prvi poskus uporabe takih celic za zdravljenje sploh. Pacient, ki ga bodo poskusili pozdraviti, si je pred kratkim poškodoval hrbtenjačo.

Ameriška uprava za hrano in zdravila (FDA) je poskusno zdravljenje, ki ga je prijavilo podjetje Geron, odobrilo, za izvedbo zdravljenja po prijavljenem postopku pa so izbrali sedem ustrezno usposobljenih zdravstvenih ustanov v državi, tako da bo prvemu poskusu sledilo še več drugih in v drugih mestih.

Za zdravljenje bodo uporabili celice, ki izhajajo iz zgodnjih zarodkov, ki so ostali v poskusih umetne oploditve, kar se nekaterim zdi etično sporno. Celice so v laboratoriju obdelali na tak način, da so se sposobne diferencirati v živčne celice in predklinične preiskave so pokazale, da zapletov pri zdravljenju ni pričakovati. Če bi vse potekalo po predstavah raziskovalcev, naj bi se celice, ki bi jih injicirali na mesto poškodbe, tam začele deliti ter se razvijati v živčne celice, ki bi povezale prekinitev hrbtenjačnih živcev. V poskusu bodo uporabili dva milijona celic, na začetku pa bo pacient dobival še nizko dozo zdravila, ki zavira imunski odgovor, da ne bi prišlo do zavračanja injiciranih celic.

Ker gre šele za prvo fazo preizkušanja novega načina zdravljenja, ne gre v prvi vrsti za to, da bi dokončno popravili poškodbo, pač pa predvsem za to, da ugotovijo, ali je uporaba tovrstnih celic na pacientih sploh varna in jih pacienti ustrezno prenašajo. Za poskusno zdravljenje so izbrali pacienta s popolno prekinitvijo hrbtenjačnih živcev v prsnem delu. Nižje od mesta poškodbe pacient ne more upravljati gibov, prekinjeni pa so tudi čutni živci, kar pomeni, da večine telesa pacient ne čuti.

Predhodne raziskave na živalih so pokazale, da zdravljenje z izvornimi celicami ni učinkovito, če gre za zastarane poškodbe (predvidevajo da starejpe kot nekaj mesecev), saj se zaradi vnetne reakcije na mestu poškodbe razvije brazgotina, ki je izvorne celice ne naselijo. Zato so za začetek izbrali pacienta, ki se je poškodoval pred manj kot dvema tednoma.

Verjetno bo FDA kmalu odobrila tudi poskusno zdravljenje, ki ga je prijavilo podjetje Advanced Cell Technologies. Pripravili so celice, ki so se sposobne razviti v celice očesne mrežnice. Na ta način bodo poskusili ozdraviti dedno Stargardtovo bolezen, ki je neozdravljiva napredujoča bolezen in se vedno konča s slepoto.

Na spletni strani podjetja Geron je natančnejša razlaga, kako so je narejen pripravek, ki vsebuje celice, na ogled pa je tudi nekaj videov, ki prikazujejo rezultate na poskusnih miših in postopek priprave celic.

...in nagrado dobi Robert Edwards

2010-10-04T22:33:00.002+02:00

Ugibanja in računanja se niso izšla - čeprav je matematika objav in citatov kazala, da bodo Nobelovo nagrado za medicino tudi tudi tokrat podelili molekularnim biologom, bo letošnjo nagrado prejel fiziolog Robert G. Edwards. Danes 85-letni britanski raziskovalec si je nagrado zaslužil s pionirskim delom na področju oploditve v epruveti. Prvi 'otrok iz epruvete' se je rodil leta 1978, torej so ključna odkritja danes stara že precej več kot 30 let.

Za raziskovalca na področju reproduktivne medicine je bila življenjska pot dr. Edwardsa pravzaprav nenavadna, saj je v Walesu diplomiral iz agronomije in nato doktoriral iz genetike živali na Škotskem. Leta 1963 se je zaposlil na Univerzi v Cambridgeu, kjer je nadaljeval svoje predhodne raziskave oploditve človeških jajčnih celic, oocit. Uspešna oploditev v epruveti mu je uspela leta 1968. Potrebno je bilo razviti ustrezna gojišča in postopke gojenja, ki so omogočali oploditev in gojenje zgodnjih zarodkov v epruveti. Ker ni imel ustreznih znanj, je za delo s pacientkami sodeloval z ginekologom Patrickom Steptoejem (1913-1988). Skupaj sta med 1969 in 1986 objavila 31 znanstvenih člankov (po bazi PubMed), med njimi številne v vrhunskih revijah.

In kdo bo dobil nagrado za področje kemije? Počakajmo še dva dni!

Ugibanja o Nobelovih nagradah

2010-09-22T20:52:00.003+02:00

Nobelove nagrade postajajo predmet ugibanj in namigovanj - gotovo ne tako zelo kot oskarji, a podobno, le v ožjem krogu. Če je izbiranje nagrajencev bilo dolga desetletja stvar dobro skritih razprav, je zdaj mogoče do neke mere zanesljivo napovedati, kdo bo kmalu 'na vrsti'.

Odkar je objavljanje raziskovalnih rezultatov in citiranje teh objav zelo natančno merjeno, je mogoče za vsakega raziskovalca preveriti, koliko objavlja in kako pogosto ga citirajo. Ustanova, ki je na področju merjenja znanstvenega objavljanja najbolj znana, je Thomson Reuters. Tako so na primer za dosedanje Nobelove nagrajence izračunali, da v primerjavi s povprečnimi raziskovalci objavljajo petkrat več člankov, njihovi članki pa so citirani 20-krat pogosteje od člankov povprečnih raziskovalcev. Če je to okvirno merilo, potem je mogoče bazo podatkov pregledati z ustreznim algoritmom in izluščiti tiste raziskovalce, ki ustrezajo danim kriterijem. Upoštevati je treba tudi to, da pogosto nagrado podelijo več raziskovalcem, ki delajo na istem področju, kar število kandidatov še precej zmanjša.

Za področje fiziologije oziroma medicine bodo razglasili Nobelovega nagrajenca (ali nagrajence) že naslednji ponedeljek, 4. oktobra. Najresnejša kandidata sta po mnenju Thomsonovih strokovnjakov Douglas Coleman in Jeffrey Friedman, ki sta odkrila proteinski hormon leptin. Medtem, ko je Coleman odkril učinke leptina že v petdeteih letih prejšnjega stoletja, je hormon v resnici na ravni DNA odkril Friedman šele leta 1994. Leptin sodeluje pri uravnavanju apetita in tako vpliva na prekomerno telesno težo. Pred kratkim sta ta dva raziskovalca prejela prestižno Laskerjevo nagrado in v preteklosti se je že večkrat zgodilo, da so Laskerjevi nagrajenci dobili tudi Nobelovo nagrado. Lani sta ta dva raziskovalca dobila tudi Shawovo nagrado.

Za današnje raziskave je morda še pomembnejše od odkritja leptina (ki pri človeku nima enako pomembne vloge, kot so jo odkrili pri glodalcih) odkritje izvornih celic. Te sta v kostnem mozgu pred skoraj 50 leti odkrila Ernest McCulloch in James Till. Nagrado pa bi hkrati z njima lahko dobil tudi Shinya Yamanaka, ki je pred 4 leti razvil postopek priprave induciranih pluripotentnih celic.

Med kandidati za Nobelovo nagrado je tudi Ralph Steinman, drugi najpogosteje citirani avtor na področju imunologije, ki je sodeloval pri odkritju dendritičnih celic. Te so v koži in nekaterih sluznicah zelo pomembne kot prva obramba pred določenimi skupinami mikrobov.

Ugibanja za Nobelovo nagrado za kemijo (nagrajenca bodo razglasili 6. oktobra) gredo v smeri DNA - morda jo bo dobil Patrick Brown za razvoj mikromrežne analize obsežnih vzorcev DNA, ali pa Stephen Lippard za odkritje in razvoj protitumorskih učinkovin na osnovi platine, ki delujejo kot motilci DNA. Med kandidati sta tudi raziskovalca s področja novih mateiralov, Susumu Kitagawa in Omar Yaghi.

Začetek oktobra bo kmalu tu in bomo videli, ali jim je napoved uspela. Strokovnjaki seveda pripominjajo, da so še vedno aktualni tudi kandidati, ki so jih evidentirali v preteklih letih, pa (še) niso dobili nagrade...

Novico povzemam po agenciji Reuters.

Ko bo nafta spet malo dražja...

2010-09-13T22:31:00.004+02:00

Čeprav je cena nafte na svetovnih trgih letos sorazmerno stabilna in precej cenejša kot je bila dobri dve leti nazaj, je bila neverjetna rast cene surove nafte spomladi 2008 dobra šola, da je treba pravočasno najti nove energetske vire. Prva generacija biogoriv, pri katerih je šlo predvsem za proizvodnjo etanola iz žit (pa tudi biodizla iz rastlinskih olj), je povzročila sprva nepričakovan skok cen hrane v letu 2008. Izkazalo se je torej, da se je treba problema lotiti drugače. Biogoriva druge generacije temeljijo na uporabi surovin, ki so odpadki pri predelavi lesa in hranilnih rastlin, temeljijo pa pretežno na enakih postopkih kot biogoriva prve generacije. Zdaj pa je čas za raziskave biogoriv tretje in četrte generacije, ki jih imenujejo tudi 'napredna biogoriva'.

Biogoriva tretje generacije so tista, ki temeljijo na gojenju in predelavi alg. Raziskave so pokazale, da je mogoče (teoretično) iz alg pridobiti do 30-krat več energije kot je lahko dobijo iz soje na isti površini. Alge so nezahtevne za rast, težavna pa je ekstrakcija olj iz alg. V četrto generacijo biogoriv prištevajo tehnološko zahtevne načine pretvorb organskih molekul, ki jih proizvajajo organizmi, ter goriva iz genetsko spremenjenih organizmov, ki ne sodijo v nobeno od ostalih kategorij biogoriv.

Trenutno je smeri raziskav in inženirskega razvoja naprednih biogoriv veliko. Nekateri so bolj naklonjeni proizvodnji olj, drugi etanolu ali butanolu, tretji biosintezi ogljikovodikov ali vodika in v tem trenutku je nemogoče povedati, v katero smer se bo obrnil trend. Pri razvojnih smernicah je gotovo pomembno tudi to, kdo bo v razumno kratkem času sposoben proizvesti biogorivo po ceni, ki ne bo bistveno višja od cene nafte. Treba pa je upoštevati tudi kompatibilnost z zasnovo trenutno najbolj razširjenih motorjev z notranjim izgorevanjem, vsaj za uporabo v avtomobilih.

Eden od primerov razvoja biogoriva 4. generacije temelji na izrabi genetsko spremenjenih bakterij Escherichia coli, ki so v osnovi del normalne flore človeških prebavil, po drugi strani pa tudi najbolj razširjen laboratorijski mikroorganizem. Večina skupin je bolj naklonjenih cianobakterijam (modrozelenim algam) ali zelenim algam, vendar pa je ešerihije precej lažje genetsko spremeniti. Raziskovalci iz kalifornijskega podjetja LS9 so najprej pri cianobakterijah identificirali gene, ki zapisujejo za encime, odgovorne za sintezo alkanov. Biosinteza teh ogljikovodikov je pri živih bitjih redka zmožnost, tako da so do seznama potrebnih encimov (genov) prišli s primerjavo genomov cianobakterij, ki jih proizvajajo in tistih, ki jih ne. Te gene so prenesli v bakterije E. coli na tak način, da je prišlo do sinteze encimov, ti pa so omogočili proizvodnjo različnih ogljikovodikov. Alkani so se izločali iz celic v gojišče, odkoder jih je bilo lahko izolirati. Prednost alkanov pred večino drugih biogoriv je v tem, da jih je mogoče neposredno uporabiti za pogon avtomobilskih motorjev.

Vprašanje je, ali je opisani postopek res dovolj učinkovit, da bi lahko bil osnova za proizvodnjo goriv, je pa prvi natančni opis, kateri encimi so za tak proces potrebni. Zato si je opis raziskave zaslužil objavo v reviji Science, o tem pa je konec julija pisal tudi MIT-jev Technology Review.

O grozljivi novi bakteriji (NDM-1)

2010-08-16T22:10:00.004+02:00

Pravkar poslušam Odmeve na TV Slovenija, kjer razlagajo o superbakteriji, ki je nevarna za zdravje ljudi, saj je odporna na praktično vse antibiotike. Zaradi okužbe s to bakterijo naj bi umrl prvi Evropejec, Belgijec, ki se je okužil v Pakistanu. Taka bakterija je sorazmerno razširjena v Indiji in okoliških deželah, zato jo nekateri imenujejo 'indijska bakterija', kar seveda napačno nakazuje, da morda podobno odpornih bakterij drugod po svetu ni.

Malo moteče je bilo, ker so govorili o bakteriji kot o enem tipu, hkrati pa so omenili, da ne gre za eno bakterijsko vrsto, pač pa za več vrst z enako odpornostjo. Bakterije običajno uvrščamo v sistem podobno kot druge organizme (imajo rodovno in vrstno ime), hkrati pa pri zelo dobro raziskanih mikroorganizmih razlikujemo tudi seve. Za seve je značilna ena ali več posebnih lastnosti (fenotip), ki so povezane tudi s posebno genetsko zasnovo (genotip). Ko tokrat govorijo o isti lastnosti pri različnih bakterijskih vrstah je treba na to izjavo gledati zelo ozko - od vseh lastnosti je tu bila zanimiva samo še ena: odpornost proti celi skupini antibiotikov. Vseeno pa so v resnici odporni sevi različnih bakterijskih vrst, ki, jasno, imajo različne lastnosti, tako na ravni genoma kot na ravni proteoma.

Zgodba o NDM-1 se je za laično javnost začela 11. avgusta, ko je novico o 'superbakteriji' objavila revija Guardian, pri tem pa se je oprla na raziskovalni članek, ki je izšel v spletni verziji medicinske revije Lancet Infectious Diseases.

Poglejmo najprej, kaj so objavili znanstveniki. Analizirali so veliko število kliničnih izolatov gramnegativnih črevesnih bakterij, ki so bile odporne proti karbapenemom in to iz dveh indijskih in enega britanskega medicinskega centra (z vzorci z vsega sveta). Preverili so, ali izolati vsebujejo gen za odpornost, označen kot bla_NDM-1, nato pa so analizirali plazmide, ki so jih vsebovali izolati.

Pa po vrsti! Za tiste, ki niste ravno domači na področju bakterij: gramnegativne bakterije so skupina bakterijskih vrst, ki imajo podobno zgradbo celične ovojnice in se zato v posebnem postopku barvanja (ime je dobilo po danskem bakteriologu Hansu Christianu Gramu) enako obarvajo. Gramnegativne so številne bakterije, ki jih normalno najdemo v človekovem črevesju. Karbapenemi so poseben tip antibiotikov širokega spektra iz skupine betalaktamov (za njihovo kemijsko zgradbo je značilen laktamski obroč) s to posebno lastnostjo, da so odporni proti encimu betalaktamazi - ta encim v osnovi proizvajajo odporne bakterije. Že več deset let je tudi znano, da so geni za odpornost proti antibiotikom najpogosteje zapisani na plazmidih. Plazmidi so krožne molekule DNA, ki so veliko manjše od bakterijskih kromosomov in se s posebnim postopkom lahko prenašajo med bakterijami, zato se tudi odpornost proti antibiotikom tako hitro širi.

Vrnimo se k znanstvenemu članku. Analiza 180 pozitivnih izolatov je pokazala, da so odporne predvsem bakterije vrste Klebsiella pneumoniae (111), manj pa Escherichia coli (36), ki pa so vse vendarle občutljive na dva antibiotika: tigeciklin in kolistin (oba imata številne stranske učinke, zato jih predpisujejo samo v izrednih primerih). Ugotovili so tudi, da so geni, ki zagotavljajo odpornost proti betalaktamom, v večini izolatov res na plazmidih, ki so bili prenosljivi (kar ne velja za severnoindijske izolate).

Guardian je istega dne, ko je izšel znanstveni članek, objavil članek o širjenju odpornosti proti antibiotikom in se o tem pogovarjal z odgovornim avtorjem znanstvene objave, Timom Walshom s cardiffske univerze. Pri tem govorijo o NDM-1 - pozitivnih bakterijah in jasno razložijo, da NDM pomeni "New Delhi metalobetalaktamaza". Betalaktamaze so po svojem delovanju razvrščene v 3 skupine, pri čemer se tretja skupina imenuje metalobetalaktamska skupina, po zgradbi molekul teh encimov pa sodijo v razred B, za katerega je značilna vsebnost cinka, ki je nujno potreben za encimsko aktivnost. Pogostost pojavljanja NDM-1 - pozitivnih bakterij v zadnjih nekaj letih hitro narašča predvsem na indijski podcelini, s potovanji v te kraje pa bakterije pridejo tudi v zahodne države. Velik problem pri zdravljenju je, da farmacevtska podjetja trenutno nimajo ustreznih molekul, ki bi jih lahko v kratkem prenesla v proizvodnjo in na trg.

Čeprav se je doslej zdelo, da so največji problem bolnišničnega zdravljena okužbe z bakterijo, znano pod oznako MRSA (proti meticilinu odporna bakterija Staphyllococcus aureus), se bi z zdaj znanimi podatki o NDM-1 to gledanje znalo spremeniti. Za NDM-1 - pozitivne bakterije namreč obstaja neviden rezervoar v črevesju velikega števila ljudi, možnosti za širitev pa so v svetu z zelo osnovno higiensko infrastrukturo velike.

Odpornost proti karbapenemom je torej zapisana na genu, ki je sestavni del plazmida in ta gen skrajšano označujejo z enako kratico kot encim, torej NDM-1 (oziromabla_NDM-1). V štirih dneh in na kratki poti od Guardiana do RTV Slovenija pa je NDM-1 naenkrat postala bakterija ali več bakterij, kar milo rečeno kaže na nerazumevanje odpornosti proti antibiotikom, pa tudi narobe je.

GS ogrščica ob ameriških cestah

2010-08-10T22:31:00.009+02:00

ZDA so največja država pridelovalka gensko spremenjenih rastlin. Med temi so najbolj razširjene različne sorte koruze in soje, veliko pa je tudi ogrščice (oljne repice, kanole). Semensko GS ogrščico proizvajata dve podjetji, Monsanto in Bayer, vsako ima na trgu ogrščico, odporno proti herbicidu, ki ga samo proizvaja (glifozat oziroma glufozinat). Prednost te ogrščice pred konvencionalno je, da na poljih z GS ogrščico praktično ni plevelov, saj jih obdelajo s herbicidi, ki pa posevkom ne škodijo. Čeprav je seme dražje od konvencionalnega in je potrebno škropljenje s herbicidom, se proizvodnja izplača. Pri ogrščici tudi za skeptike ni nevarnosti za zdravje, saj DNA s tujimi geni ni topna v olju in zato na solati in v cvrtju ni nobenih 'nevarnih genov'.

Toda razen tistih, ki se bojijo za svoje zdravje, obstajajo tudi taki, ki so zaskrbljeni za okolje. Bojijo se namreč, da bodo geni za proteine, ki omogočajo odpornost proti herbicidom, prešli iz GS poljščin na divje rastline, kar bi bilo predvsem nevarno pri plevelih. Take plevele imenujejo 'superpleveli' in ko bi se jih pojavilo večje število, herbicidi ne bi bili več učinkoviti. Tega si ne želijo niti kmetje niti proizvajalci GS semen in herbicidov, saj bi s tem izgubili precej dobička. Čeprav je prenos genov na nesorodne rastline zelo malo verjeten pojav, ga ni mogoče vnaprej v celoti izključiti. Večja pa je verjetnost, da bi se geni prenesli na rastline iste vrste, na primer tiste na sosednjih (konvencionalnih) poljih, ali pa na sorodne divje rastline.

Že nekaj let so se v svetu pojavljala poročila o tem, da so našli posamezne primere proti herbicidom odpornih rastlin, nobenega takega primera v prosti naravi živečih GS rastlin pa ni bilo v ZDA. Zato je za nekatere prišla kot strela z jasnega novica, ki jo je 6. avgusta na svoji spletni strani objavila revija Nature, da je namreč analiza ogrščice, ki je rasla zunaj polj na področju države Severna Dakota, pokazala prisotnost GS rastlin, odpornih proti enemu ali celo proti obema herbicidoma, čeprav semena rastlin z dvojno odpornostjo sploh ni mogoče kupiti. To pomeni, da je prišlo do križanja med rastlinami s sosednjih polj. Analizo so opravili tako, da so vzdolž cest na vsakih 8 km najprej preverili, ali tam raste ogrščica. Če raste, so vzeli vzorce in preverili, ali rastline vsebujejo proteine (bolj verjetno je, da so preverili, ali vsebujejo ustrezno mRNA), ki jim omogočajo odpornost proti enemu ali drugemu herbicidu.

Vzorčili so v enakih razdaljah na več tisoč km cest in to junija in julija letos. Ogrščica je rasla na polovici od 288 mest, kjer so preverjali njeno prisotnost. Od rastlin, ki so jih našli na posamezni lokaciji, so naključno vzeli eno in preverili, ali vsebuje proteine, ki ji omogočajo odpornost proti vsakemu od dveh herbicidov. Ugotovili so, da je kar 80 % rastlin izražalo take proteine in je torej šlo za GS rastline, pri čemer je bilo proti vsakemu herbicidu odpornih približno pol od teh rastlin, obe odpornosti pa sta imeli dve rastlini, čeprav semen take rastline ni mogoče nikjer kupiti in je do kombinacije dveh lastnosti prišlo v naravi. Največ GS ogrščice so našli ob bencinskih servisih in obcestnih trgovinah, kjer se ustavljajo tovornjakarji, ki prevažajo ogrščico s polj do oljarn.

Podatke o razširjenosti GS ogrščice zunaj polj so predstavili na kongresu Ameriškega ekološkega društva in rezultati še niso objavljeni v znanstveni reviji. To omenjam zato, ker recenzenti še niso imeli priložnosti vpogleda v postopke analiz in interpretacijo meritev. Eden od verjetno ne zanemarljivih podatkov je, da so vzorce jemali v oddaljenosti 1 - 2 m od roba cestišča, tam pa cestne službe zatirajo razrast rastlih s herbicidi. Jasno je torej, da so preživele predvsem rastline, ki so proti herbicidom odporne. Raziskovalci so sami opozorili na to, da je v večji oddaljenosti od roba cestišča ogrščice manj, saj jo v naravnem okolju izpodrivajo trave. Morebitna nevarnost za okolje zaradi razraščanja rastlin, ki bi 'pobegnile' s polj, je torej bistveno manjša kot kažejo zgolj rezultati analiz, ki sem jih na kratko predstavil.

Zaščita pred okužbo z virusom HIV

2010-07-27T22:14:00.002+02:00

Tole sem se lotil pisati z namenom, ki je verjetno malo drugačen kot ponavadi. Res, da gre za HIV, ki je še vedno velik problem za človeštvo in torej tema ni marginalna. Mogoče pa je marginalna rešitev, čeprav... gre mogoče za začetek pravilne poti.

Za biološka zdravila se zdi, da bodo v nekaj desetletjih, če ne prej, prevladala v boju proti povzročiteljem bolezni in za zdravljenje tudi najtežjih bolezni. Bolj ko razumemo razvoj in potek bolezni, odziv organizma in mehanizme, ki uravnavajo homeostazo, bolj se zdi, da so poti do novih zdravil odprte. Zavedamo pa se, da so (in bodo) taka zdravila draga, saj bodo razvoj, preizkušanje in trženje še vedno dolgotrajni in zahtevni. Ampak, ker živimo v razvitem svetu, si mislimo, da bo že kako in da si bomo ta zdravila mogli privoščiti. Potem pa so tu milijarde ljudi v Afriki, Aziji, Južni Ameriki,... ki si novih zdravil ne bodo mogli privoščiti. Vseeno pa nekateri razmišljajo tudi o tej večini človeštva in iščejo preproste rešitve. In te najdejo pot tudi v revijo Science - 19. julija so v spletni izdaji ScienceExpress objavili članek o razvoju protivirusnega vaginalnega gela, ki 'statistično značilno' zmanjša verjetnost okužbe z virusom HIV pri ženskah.

Novo preventivno sredstvo je seveda dobra novica za jug Afrike, kjer so okužbe z virusom HIV najpogostejše, saj ima virus okrog 15 % prebivalcev Južnoafriške republike, pri čemer je prekuženost med ženskami skoraj dvakrat pogostejša kot pri moških. Vendar pa ima dobra novica tudi svojo temno stran.

Novo protivirusno mazilo so preizkusili na 889 ženskah. Pravzaprav je protivirusno sredstvo dobilo 445 žensk, preostalih 444 žensk pa mazilo brez aktivne snovi. To je seveda logičen znanstveni pristop pri dokazovanju učinkovitosti nekega novega sredstva, ki bi ga želeli uporabiti kot zdravilo. Treba je namreč dokazati njegovo delovanje in odsotnost škodljivih stranskih učinkov. Morda pričakujete, da taki preizkusi pomenijo, da ne sme zboleti (skoraj) nihče iz skupine, ki je dobivala preventivno sredstvo in verjetno vsi iz kontrolne skupine. Pa ni tako.

Raziskava je pokazala, da se je od 444 žensk, ki so uporabljale placebo (gel brez protivirusnega sredstva), z virusom okužilo 60 udeleženk študije. Od 445 tistih, ki so uporabljale potencialno zdravilo tenofovir, se jih je okužilo 38. Statistična analiza rezultatov je bila za farmacevte povsem jasna: verjetnost za okužbo se ob uporabi gela zmanjša za 39 % in to je več kot dovolj dobro, saj niso zasledili nobenih stranskih učinkov.

Vprašanje pa je, ali bi bili na zahodu pripravljeni proizvajati in prodajati snov, ki bi zmanjšalo verjetnost za okužbo za 39 %. Še več: vprašanje je, ali bodo v deželah, za katere je novi gel namenjen, pripravljeni plačati za preparat, ki še zdaleč ni v celoti preprečil okužbe. Konec koncev že obstaja dosti bolj učinkovita zaščita pred okužbo s tem virusom, pa je (moški) večinoma ne uporabljajo.

Tenofovir je biokemijsko gledano inhibitor encima reverzne transkriptaze, ki je značilen za vse retroviruse. Inhibitorje tega encima so razvijali že v prvem obdobju boja proti virusu HIV, vendar se je izkazalo, da je kot zdravilo dokaj neučinkovito, saj se virus s hitrimi mutacijami izogne delovanju sredstva. Ne moremo sicer reči, da zdravilo, ki ni dovolj dobro za razviti svet, poskušajo prodati Afričanom, saj zdaj ne gre za sistemsko uporabo po okužbi, pač pa za preventivno delovanje, kjer selekcija odpornih mutant ne more poteči.

Vseeno ostaja vprašanje, zakaj je gel preprečil okužbo samo delno, ne pa v celoti. Pri tem pa je treba razumeti naravo poskusa na prostovoljkah, saj tovrstne študije nikoli ne morejo biti povsem kontrolirane. Do okužbe bi lahko prišlo tudi kako drugače, vprašanje je tudi, ali je bil gel res vedno uporabljen pravočasno in bil pravilno nanesen. Sicer so med preiskavo, ki je trajala 30 mesecev, imeli razgovore s prostovoljkami enkrat mesečno in so natančno beležili uporabo kondomov, znotraj skupin pa so imeli podskupine z različno debelino nanosa gela.

Da neko snov dovolijo uporabiti kot zdravilo, mora biti 'statistično značilno' uspešnejše od placeba v boju proti bolezni. Na primeru mazila, ki so ga preizkušali v Južnoafriški republiki, si lahko predstavljate, kaj 'statistična značilnost' lahko pomeni, pogosto pa bi znale razlike med zdravilom in placebom biti še precej manjše. Ali to ne kaže na še vedno pomanjkljivo razumevanje patofizioloških in molekularnih procesov, ali pa morda ne znamo dovolj dobro izbrati tarčnih pacientov. Danes že vemo, da je potek iste bolezni pri različnih ljudeh lahko na molekulski ravni (in zdravila delujejo na tej ravni) lahko različen, pa tudi da se različni ljudje na isto zdravilo različno odzivajo. Še veliko dela za različne genomike in proteomike...

Boste dočakali 100 let?

2010-07-07T22:12:00.004+02:00

Čeprav še vedno ni jasno, zakaj nekateri ljudje dočakajo zelo visoko starost, drugi pa ne, je odslej mogoče relativno zanesljivo napovedati, kdo bo dočakal izjemno starost. Poudarek je na besedi 'relativno', saj je zanesljivost 77-odstotna.

Napoved temelji na sistematični analizi značilnosti genomov 1000 ljudi, ki so doživeli vsaj 100 let in so bili vključeni v Študijo stoletnikov Nove Anglije. Študijo so začeli leta 1995, ko so poskušali ugotoviti, zakaj nekateri ljudje dočakajo visoke starosti in začenjajo obolevati bistveno kasneje kot povprečen prebivalec Nove Anglije. Kasneje se je preiskava razširila na bistveno večje število stoletnikov iz različnih krajev ZDA pa tudi iz drugih držav. Razen 1600 stoletnikov obravnavajo še okrog 500 otrok teh stoletnikov in 300 kontrolnih oseb, ki predstavljajo 'povprečje'.

Iz vzorca stoletnikov so analizirali DNA 1000 ljudi in to tako, da so pri vsakem določili 300.000 posameznih nukleotidov, za katere je znano, da so polimorfni (SNP) in rezultat primerjali s kontrolno populacijo. Evidentirali so tiste SNP, ki so statistično najmočneje povezani z doseganjem visoke starosti. Nato so dodali še nekatere druge značilnosti in s tem statistično izboljšali kakovost algoritma za napoved dolgoživosti.

Ugotovili so, da je z analizo samo 150 SNP mogoče ugotoviti, ali bo nekdo lahko dočakal zelo visoko starost ali ne. Polovica teh mest v genomu je povezanih s točno določenimi geni, druga polovica pa je v delih genoma, ki ne zapisuje za proteine. Tisti polimorfizmi, ki so vezani na gene, so razporejeni na tak način, da kažejo na vključenost zelo različnih biokemijskih procesov, ki skupaj omogočajo daljše življenje brez kroničnih bolezni in doseganje višje starosti.

Kljub temu, da je algoritem za napoved dolgoživosti sorazmerno zanesljiv, je še vedno dosti stoletnikov, katerih genom nima značilnosti, ki bi kazali na to, da bi dočakali sto let ali več. Morda so to tisti, ki so poskrbeli za zdrav način življenja, lahko pa da imajo kakšno drugo genetsko značilnost, ki je tokratna analiza ni zaznala.

Glede na to, da so predhodne raziskave kazale, da je vpliv okolja na dolgoživost bistveno večji kot vpliv genov (omenjali so razmerje 3:1), se zdi nenavadno, da je bilo vseeno možno najti skupne genomske značilnosti, ki jih je mogoče povezati z dolgoživostjo. Morda je rezultat tak tudi zato, ker je bila populacija, ki so jo preiskovali, sorazmerno enotna: belci, stari nad 100 let, večinoma iz razvitih zahodnih držav. Na ravni celotne človeške rase je gotovo vpliv okolja bistveno večji (podhranjenost, vojne, kužne bolezni,...).

Zanimivo je, da pri stoletnikih ni bistveno nižja prisotnost tistih genomskih polimorfizmov, ki kažejo na nagnjenost k razvoju bolezni, povezanih s starostjo, predvsem demence in krvno-žilnih bolezni. Vseeno pa se te bolezni pojavijo zelo pozno v življenju. Razlog je morda v tem, da nekateri drugi geni zavirajo razvoj bolezni do visoke starosti. Kateri geni to so in kako sodelujejo pri zagotavljanju zdravega življenja, pa je naslednje vprašanje, na katerega ne bo tako lahko odgovoriti.

Raziskava bo objavljena v reviji Science, zaenkrat pa je dostopna samo za naročnike.

iGEM 2010

2010-06-29T23:29:00.003+02:00

Tekmovanje študentskih ekip iz sintezne biologije iGEM bo seveda potekalo tudi letos. Ekipe se bodo srečale med 5. in 8. novembrom na ameriški univerzi MIT. Do danes se je prijavilo 129 ekip, pri čemer so zelo enakomerno zastopane ZDA (37 ekip), Evropa (38) in Azija (38). Lani je bilo prijavljenih 111 ekip.

Do 16. julija morajo ekipe sporočiti, kaj okvirno bodo v svojih raziskavah obravnavale. Do takrat pa je mogoče videti le nekaj osnovnih podatkov samo za posamezne ekipe.

Slovensko ekipo sestavlja 8 študentov in 5 mentorjev pod vodstvom prof. Romana Jerale iz Laboratorija za biotehnologijo Kemijskega inštituta. V študentsko ekipo so se uvrstili Jure Bordon (Računalništvo in informatika), Tina Ilc (Biokemija), Matej Žnidarič (Biologija), Tina Lebar (Biotehnologija), Rok Pustoslemšek (Računalništvo in informatika), Jernej Turnšek (Biotehnologija), Tjaša Stošicki (Biotehnologija) in Nejc Tomšič (Medicina). Kot svetovalec ekipe je naveden Miha Moškon, asistent na Fakulteti za računalništvo in informatiko. Na kratke opis tematike raziskovalne naloge pa bo treba počakati vsaj še dva tedna...

Rastlina po vašem načrtu

2010-06-07T22:40:00.004+02:00

Kot je na svoji spletni strani objavila revija Nature (2. junija), so na Japonskem razglasili tekmovanje iz sintezne biologije, na katerem ne bo nagrad, ne bo treba izvesti nobenega laboratorijskega poskusa, treba pa bo imeti izvirne ideje. Izhodišče je rastlina navadni repnjakovec (bolj znana pod latinskim imenom Arabidopsis thaliana), prva, ki so ji določili genomsko zaporedje in modelna laboratorijska rastlina. Praktična za delo je, ker ni velika, se dokaj hitro razvije in ima veliko število semen, sicer pa deluje zelo podobno kot ostale rastline, čeprav ima sorazmerno majhen genom.

Repnjakovec je za nebiologa neugledna in nekoristna rastlina, navaden droben plevel, čeprav raste tudi po vsej Sloveniji od nižin do gora in v resnici ne predstavlja resnega problema v kmetijstvu. Ker pa rastlino tako dobro razumemo, je bila na nek način logična ideja, da bi lahko s pristopi sintezne biologije iz tega plevela ustvarili kaj koristnega. Toda kaj?

Tekmovanje iz sintezne biologije rastlin je torej odprto in sodeluje lahko vsak... ki ima potrebno znanje iz rastlinske fiziologije, genetike, bioinformatike in genske tehnologije. Organizator tekmovanja GenoCom (genome competition) - je inštitut RIKEN. Za začetek so postavili tekmovalcem konkretno nalogo. Ta je, da določijo tista nukleotidna zaporedja, ki bi repnjakovcu omogočila, da bi odstranjeval in razgrajeval formaldehid iz zraka. Take rastline so japonski raziskovalci sicer že pripravili, so pa precej neučinkovite, zato si želijo dobiti novih idej za genetsko spreminjanje.

Po oceni inovativnosti in izvedljivosti bodo najboljše predloge (računajo, da bo inovativnih med 20 in 30 predlogov) uporabili za izvedbo eksperimentov in v resnici pripravili rastline z geni, ki jih bodo predlagali tekmovalci. Predlagana dolžina genskega vključka je 2000 baznih parov, vnaprej pa je določen tudi vektor, ki ga bodo uporabili za vnos gena v rastline.

Mislim, da je naloga precej težja kot se morda zdi na prvi pogled. Prvič, 2000 bp ne zadošča za uvedbo celotne nove razgradne poti, zato bo treba novi gen vključiti v obstoječe metabolične poti v rastlini. Drugič, sama vključitev DNA, ki zapisuje za nek encim, ne zadošča, da bi prišlo do kontroliranega izražanja tega gena in to v zadostni meri, da bi se nova lastnost tudi v resnici uveljavila. Zato pa je izziv še toliko večji...

Znana je tudi že naloga za naslednje leto: določiti gen(e), ki bi repnjakovcu omogočil(i) preživetje v sušnih pogojih.

Eden od pomembnih razlogov, da je do tekmovanja sploh prišlo, je, da se o sintezni biologiji govori že več let, oprijemljivih rezultatov pa večinoma še nismo videli. Rastline, ki bi razgrajevale formaldehid, bi lahko posadili v korita v stavbah, ki so grajene ali opremljene s pohištvom, ki vsebuje formaldehidne spojine. Te uporabljajo kot veziva, lepila ali za impregnacijo, za človekovo zdravje pa so formaldehidi nevarni. Pride lahko do draženja sluznic, razvoja alergijske reakcije, okvar dihal, razvijejo pa se lahko tudi rakave bolezni.

V naslednjem letu se obeta še eno tekmovanje iz sintezne biologije, ki pa bo namenjeno predvsem uveljavljenim raziskovalnim skupinam. To tekmovanje se imenuje s kratico CAGEN (kratica za 'kritično ovrednotenje genetsko načrtovanih mrež'), podrobnosti pa bodo znane konec letošnjega leta.

Človekov genom prišel v BTC

2010-06-01T22:48:00.004+02:00

Končno greste lahko v Ljubljanski BTC še po kaj drugega kot zapravljat denar! V kleti Emporiuma bodo v četrtek (3. junija) ob 11. uri odprli razstavo Človeški genom, ki jo je zasnoval biokemik dr. Nejc Jelen, družba BTC pa jo je pripravila v sodelovanju s Slovensko znanstveno fundacijo. Nejca morda poznate po blogu Kavarna ob robu vesolja in po oddaji Frekvenca X na Valu 202.

Na plakatih je na poljuden in vsem razumljiv način razloženo, kaj je zapisano v človekovem genomu in kako pride do dedovanja genov in s tem do razvoja številnih človekovih lastnosti. Predstavljen bo tudi večji model molekule DNA, na ekranu pa si bo mogoče ogledati kratke animacije, povezane z raziskovanjem genoma in prenosa genetske informacije. Razstava bo odprta do jeseni in to vsak dan (razen nedelje) med 9. in 20. uro.

Od določitve človekovega genoma mineva 10 let, prihaja pa obdobje osebne genomike, ko bodo ključne genetske značilnosti vsakega posameznika vsaj v razvitem svetu del zdravstvene kartoteke (datoteke).

Rojstvo Sintije

2010-05-24T22:10:00.004+02:00

V četrtek (20.5.) so pri reviji Science kot pomembno predhodno objavo (spletni časopis Sciencexpress) izdali članek, v katerem avtorji z Inštituta J. Craiga Venterja poročajo o sintezi celotnega genoma bakterije Mycoplasma mycoides in njegovi uspešni vključitvi v celice Mycoplasma capricolum, v katerih je nadomestil naravni genom. Nedvomno gre za pomemben dosežek, čeprav mogoče manj pomemben kot to nekateri poskušajo prikazati.

S stališča biotehnologije je sinteza celotnega genoma nekega mikroba vsekakor veliko in drago delo. Avtorji ocenjujejo, da jih je stalo 40 milijonov USD, kar je nedvomno pretirano, saj so verjetno šteli vse posredne stroške, pa tudi stroške dela za preteklih 10 let, kolikor trdijo, da je raziskava potekala (kar je spet pretirano). Ista raziskovalna skupina je objavila članek o sintezi celotnega genoma že leta 2008, vendar je takrat šlo za bakterijo Mycoplasma genitalium, ki je skoraj pol manjši (580.000 bp) od tokrat sestavljenega kromosoma M. mycoides. S stališča sinteze genoma gre torej za večji zalogaj, tehnologija pa ni nova. Sama sinteza torej ne bi opravičevala velikih stroškov. Mimogrede, samo sinteza koščkov genov bi stala približno 350.000 EUR, k temu pa je treba prišteti še vedno zahtevno sestavljanje koščkov in preverjanje dobljenih zaporedij.

Zgolj sinteza genoma ima eno veliko pomanjkljivost: s tem genomom ni kaj početi. Leta 2008 je manjkal ključen del poskusa, ki bi pomenil pomembno nadgradnjo: dokaz, da genom res deluje, kot bi moral. Genom bi bilo treba vstaviti v celico in preveriti, ali se je sposoben podvojevati in ali res uspešno zapisuje za vse procese, ki so celici potrebni za življenje. Z genomom M. genitalis to očitno ni bilo mogoče in nihče ni mogel zagotovo reči, kaj je temu krivo. Nekateri so sumili, da je problem v metilacijskem (epigenetskem) vzorcu DNA, lahko pa bi bilo tudi kaj drugega. Rešitev problema so znanstveniki poiskali v svojih lastnih rezultatih iz leta 2007.

Tri leta nazaj so raziskovalci z Venterjevega inštituta izvedli poskus, v katerem so iz bakterij Mycoplasma mycoides izolirali kromosom in ga prenesli v bakterije M. capricolum. Šlo je torej za kromosom, izoliran iz naravnih celic, ki je v celicah bakterij druge vrste zaradi selekcijskega pritiska po več generacijah celic nadomestil stari genom. Govorimo o presaditvi genoma, podobno kot lahko jetra enega človeka presadijo drugemu človeku in tam delujejo tako kot so pri prvem. Vendar je pri tem velika razlika: pri presaditvi kromosoma prejemna celica (res da šele po številnih delitvah) izgubi svoje lastnosti in postane taka, kot je bila celica, iz katere so odvzeli DNA. Ker so torej imeli dokaz, da je prenos genoma M. mycoides v celice M. capricolum možen, so poskusili enak postopek izvesti s sinteznim genomom.

Ker je sintezni genom M. mycoides imel vključene nekatere gene, ki jih naravni nima (na primer gen za odpornost proti antibiotiku tetraciklinu in gen za encim betagalaktozidazo, ki omogoča, da celice brezbarvni substrat pretvorijo v modro obarvan produkt), so lahko v laboratoriju uporabili rastne pogoje, ki so omogočili rast samo tistih celic, ki so sprejele sintezni genom. Postopek je zelo nizko učinkovit, a je bil uspešen.

Ob omenjenih 'velikih poskusih' so morali izvesti še nekatere, ki se zdijo manj zanimivi, so pa bili ključni. Potrebno je bilo namreč onemogočiti sistem sistem v gostiteljskih celicah, ki predstavlja obrambo pred tujo DNA, temelji pa na metilacijskem vzorcu DNA. Uporabiti so torej morali celice, ki so imele obrambni sistem onesposobljen. Naslednji pomembni poskusi pa so bili preverjanje funkcionalnosti koščkov sinteznega genoma, dolgih po 100.000 bp. Imeli so 11 takih kosov, ki so jih kombinirali s preostankom kromosoma iz naravnih celic in za vsako od teh kombinacij preverili, ali se celice lahko delijo ali ne. Ugotovili so, da eden od 11 kosov ni bil funkcionalen, kriva pa je bila mutacija, ki so jo nato popravili, končni sintezni genom pa je deloval tako, kot so predvideli.

Vprašanje je seveda, kaj sedaj. Čeprav sintezna celica v resnici ni sintezna, pač pa naravna celica, ki je sprejela sintezno DNA in jo 'vzela za svojo', se zdi, da bo zdaj mogoče v sintezni kromosom vključiti katere koli dodatne gene in s tem pridobiti celice z novimi lastnostmi. A bodimo realni: vključevanje novih genov v genome bakterih (pa tudi višjih organizmov) ni nič takega, česar ne bi znali narediti že danes. Verjetno bo torej prej treba dokončati delo, ki ga je Venter nakazal in tudi reklamiral že pred leti: dokazati bo treba, da je njegov 'minimalni genom' (hipotetični sintezni organizem so takrat imenovali Sintija) res funkcionalen - da torej res ve, katerih približno 400 genov je tistih, ki zagotavljajo življenje. Tu pa se bo spet pojavil problem z gostiteljsko celico, ki bo pripravljena vzeti tak genom in z njim preživeti nekaj generacij... torej je ozko grlo prej oživljanje genoma kot pa sinteza genoma.

Kar je najlažje oglaševati, je bodočnost. Po Venterjevem mnenju bo mogoče z vključitvijo ustreznih genov pripraviti celice, ki bodo sintetizirale goriva, proizvajala cepiva ali nove materiale. Vse prav, vendar če bi res vedeli, katere gene je treba vključiti, bi marsikaj lahko naredili tudi brez 'sintezne celice'. Morda je 'sintezno življenje' na sedanjih temeljih povsem nepotrebno in bi se ga bilo treba lotiti eno stopnjo nižje - z ustvarjanjem protocelic, miminalnim genomom, ali pa - zaradi večje varnosti - z alternativnim genetskim sistemom, ki ni kompatibilen z življenjem, ki se je v evoluciji razvilo na Zemlji. Morda se sliši kot oddaljena znanstvena fantastika, a skupine po svetu so že naredile nekatere korake, ki peljejo v to smer.

Naj cvetijo GS drevesa!

2010-05-19T22:36:00.002+02:00

Kot poroča New York Times, so v ZDA odobrili sajenje gensko spremenjenih evkaliptusov. Zakaj ravno evkaliptusov? Ker gre za drevesa, ki zelo hitro rastejo, les pa je vsestransko uporaben: za različne lesne izdelke, pa tudi za pripravo celuloze in proizvodnjo papirja, v novejšem času pa tudi za biogoriva. Če uporabimo les dreves, ki hitro rastejo, rabimo manj površine gozda. Za slovenske razmere se to morda zdi nepomembno, saj imamo gozdov veliko, v mnogih delih sveta pa so gozdovi redkost - razlogov, zakaj, je veliko - zaradi erozije, neugodnih klimatskih pogojev, ker so površine posejane s poljščinami ali pa so poseljene.

Evkaliptus je sicer primeren za lesnopredelovalno industrijo, ima pa ameriški evkaliptus (E. grandis) eno slabo lastnost, to je slaba odpornost proti mrazu, zato ga ni mogoče saditi povsod; nasadi so predvsem na Floridi, drugje pa malo zaradi nevarnosti pozeb. Gensko spremenjeni evkaliptus ima vključen gen, ki drevesom omogoča preživetje tudi severneje od Floride, zdaj pa je prišel čas, ko je treba teorijo tudi dokazati.

Na 28 lokacijah s skupno površino 121 hektarov bodo v 7 zveznih državah posadili okrog 200.000 evkaliptusovih dreves. Ministrstvo za kmetijstvo je tokrat odobrila rast dreves, ne pa tudi njihovo kasnejše komercialno izkoriščanje. V razpravi so dobili več kot 12.000 pripomb nasprotnikov GS rastlin in 45 komentarjev zagovornikov, vendar so bila pisma nasprotnikov v veliki večini kopije enega samega. Po preučitvi možnih vplivov GS evkaliptusov so se v pristojnem uradu odločili, da sajenje odobrijo. Samo na eni lokaciji so določili, da drevesa ne smejo cveteti (to praktično pomeni, da bo treba cvetove potrgati, še preden se razvijejo), na ostalih 27 pa bodo smela. Dodatna genetska sprememba, ki so jo uvedli, je ta, da evkaliptusi ne bodo proizvajali peloda, kar pomeni, da ne bo moglo priti do prenosa genske spremembe na druga drevesa.

V ZDA so sicer že odobrili komercialno pridelavo papaje in sliv z GS dreves, verjetno pa ob uspešnem poteku poskusnega sajenja GS evkaliptusov lahko pričakujemo tudi dovoljenje za predelavo GS lesa.

Evkaliptuse biotehnološko razvija podjetje ArborGen, ki predstavlja tudi nekoliko razširjene podatke o svojih tehnologijah izboljšanja lastnosti evkaliptusa, pa tudi drugih drevesnih vrst.

GS evkaliptus izhaja iz hibrida E. grandis x E. urophylla, ki ima vključenih več genetskih sprememb. Selekcijski marker je gen za odpornost proti kanamicinu. Preživetje nenadnih zmrzali mu omogoča gen za transkripcijski faktor CBF pod kontrolo promotorja, ki ga aktivira mraz. CBF nato pospešuje prepisovanje genov za proteine, ki zagotavljajo odpornost proti pozebam. Naslednja genetska sprememba je moška sterilnost, ki jo zagotavlja gen za bakterijsko ribonukleazo barnazo. Da bi bil evkaliptusov les bolj uporaben za proizvodnjo biogoriva, pa so vanj vključili še nekatere gene, ki povzročijo spremembo v zgradbi lignina. natančnejših podatkov, kako so to izvedli, ni mogoče dobiti. Gre torej za rastline, ki imajo vključenih bistveno več genetskih sprememb kot številne poljščine, ki jih trenutno sejejo za hrano, krmo ali za industrijsko predelavo.

Podatke o konstruktih sem povzel iz informacije nasprotnikov GS rastlin.

Pangenomika multiple skleroze

2010-05-10T22:39:00.003+02:00

Tega pa doslej še ni naredil nihče... verjetno, ker se je zdelo dovolj logično, da imajo enojajčni dvojčki identične genome. Pa vendar so se lotili tovrstne analize. Pregledali so nukleotidna zaporedja dveh parov dvojčic in enega para dvojčkov, pri čemer so izbrali take, pri katerih je eden imel multiplo sklerozo, eden pa ne. Zanimalo jih je, kako je mogoče, da ob (teoretično) identičnem genomu nekdo razvije bolezen, drugi pa ne. Takih primerov je pri multipli sklerozi kar 70 %.

Predhodne genomske analize so pokazale nekatere razlike v genomih obolelih ljudi z multiplo sklerozo in sicer na 18 različnih lokusih. Ves čas pa je bilo tudi jasno, da imajo pomembno vlogo tudi okoljski dejavniki, morda izpostavljenost sončni svetlobi, pa tudi, hm, mesec rojstva.

Najprej so raziskave pokazale to, kar je bilo pričakovati, namreč da so genomi enojajčnih dvojčkov identični. Da bi vseeno poiskali razlike, povezane z genomom, so nato izvedli epigenetske analize metilacijskih vzorcev DNA. Ugotovili so, da so tudi metilacijski vzorci (ki lahko vplivajo na raven izražanja genov) pri enojajčnih dvojčkih identični. Ostala jim je še analiza transkriptoma, torej določitev ravni posameznih mRNA. Rezultat: nobene razlike med enojajčnimi dvojčki. Tak trinivojski pristop bodo verjetno uporabili tudi pri preiskavah drugih zapletenih bolezni; imenovali so ga pangenomski.

Čeprav na področju znanosti velja, da negativnih rezultatov ni mogoče objaviti v prav uglednih revijah, se je tokrat zgodilo prav nasprotno. Zaradi zahtevnosti preiskav so uspeli raziskave objaviti v reviji Nature. Konec koncev so negativni rezultati pangenomskih preiskav jasen znak, da je treba vzroke za sprožitev multiple skleroze treba iskati v okolju, ne v genih. Po drugi strani pa zagovorniki genetskih vzrokov pravijo, da bi bilo treba preveriti genome živčnih celic, ne samo imunskih, saj bi razlika morda bila prav v celicah, ki jih bolezen najhuje prizadane.

Povzetek raziskave je bil objavljen na spletni strani revije The Scientist.

Neandertalec (in druge genomske zgodbe)

2010-05-07T16:16:00.004+02:00

Danes je v reviji Science izšel članek, v katerem poročajo o določitvi celotnega genoma neandertalca. Mislim, da se je o tem dosežku že nekaj časa govorilo, čeprav se, gledano z razdalje, zdi morda vse skupaj na meji znanstvene fantastike. Iz kosti treh neandertalcev, ki na tem planetu ne živijo več vsaj zadnjih 30.000 let so zbrali dovolj DNA in dovolj dobre kakovosti, da so lahko sestavili celotno genomsko zaporedje in ga primerjali z genomom modernega človeka.

Kosti so pripadale trem neandertalkam, ki so živele na ozemlju današnje Hrvaške pred približno 38.000 leti. Kosti so našli v jami Vindija, ki je znano arheološko najdišče v bližini Varaždina (pravzaprav je še bližje Ormoža). Skupaj so izolirali toliko genomske DNA, da so lahko določili 3 milijarde nukleotidov. Sicer pri danes živečih sorodnih vrstah toliko nukleotidov ne bi zadoščalo za kakovostno določitev genoma, vendar je pri izumrlih vrstah treba biti bolj racionalen. V veliko pomoč pri pripisovanju delnih zaporedij posameznim delom genoma je bilo natančno poznavanje človeškega in nekaterih opičjih genomov. Ko so primerjali sestavljeno neandertalčevo zaporedje z zaporedji genomov ljudi z različnih delov planeta, so ugotovili, da imajo današnji evropejci in azijci med 1 % in 4 % nukleotidov, ki so sicer značilno neandertalski, medtem ko pri afriških genomih niso našli značilno neandertalskih nukleotidov. Iz tega so sklepali, da so se neandertalci in sočasno živeči moderni ljudje med seboj križali v času, ko je moderni človek že zapustil afriško celino. Dokler so bila znana samo delna zaporedja nenadertalčevega genoma, ni bilo nobenega dokaza, da je do tega križanja res prišlo.

Razlika med modernim človekom in neandertalcem je na ravni nukleotidnega zaporedja 0,16 % - ni veliko, je pa dovolj, da razlike niso mogle biti naključne. Skupni prednik obeh vrst je živel pred približno 300.000 leti, nato pa je prišlo do ločitve vrst. Na osnovi zdaj znanih podatkov je bilo mogoče pogledati, kateri geni so se od takrat hitreje spreminjali kot drugi. Lahko bi predpostavili (ni pa nujno), da so prav ti geni tisti, ki nas delajo 'prave ljudi'. Razlike so največje v genih, ki so pomembni za procese presnove, za strukturo kože in skeleta ter za razvoj zavesti.

Kdaj in kako je prišlo do 'izmenjave genetskega materiala', bo težko ugotoviti. Sicer je znanih nekaj antropoloških podatkov, ki so že prej kazala na mešane lastnosti in znana so jamska bivališča, v katerih so živeli tako neandertalci kot moderni ljudje. Verjetno je obdobje sobivanja trajalo celih 10.000 let. Možen scenarij je, da je do mešanja prišlo na Bližnjem Vzhodu, kjer so v nekaterih jamah morda res bivali oboji v istem časovnem obdobju, ko so se neandertalci pred prihajajočo ledono dobo umikali proti jugu. Sicer pa so si bili podobni po načinu življenja (jame, lovstvo) in po orodju, ki so ga izdelovali (pri čemer so baje neandertalci znali delati boljše kamnite konice za kopja). Pravzaprav je morda bolj zanimivo vprašanje, kako da je do mešanja prišlo v tako omejenem obsegu... vse to pa so lahko že izhodišča za kakšen film, ki bo podatkom lahko dodal kakšno dramatično zgodbo.

Sicer pa je določanje genomskih zaporedij ljudi naredilo v zadnjih mesecih nekatere velike korake. Natančneje so analizirali polimorfizem posameznih nukleotidov ljudi, ki živijo v različnih delih Azije in pri tem ugotovili, da je bolj verjetno od večkratnega priliva ljudi z zahoda v zgodovini razvoja človeka prišlo do notranjih selitev. Te rezultate (objavljene decembra v reviji Science) je dobil panazijski konzorcij v okviru Organizacije za človekov genom (HUGO). Ob tem so na primer korejski raziskovalci natančneje raziskali genome petih korejskih moških in petih žensk in določili njihove genomske karte. Pomen genomskih podatkov torej prepoznavajo po vsem svetu, vprašanje pa je, kaj točno nam bodo ti podatki lahko povedali. Glede pomena in pomembnosti genomskih podatkov je bilo ob določitvi prvega človekovega genoma marsikaj videti bolj enostavno kot se je izkazalo z leti.

Kdo je bil v Denisovi jami?

2010-04-21T21:48:00.002+02:00

Mogoče ste zasledili (slab mesec nazaj) novico, da so v Sibiriji našli dokaze o obstoju doslej neznanega človečnjaka. No, če niste, je tule zgodba - in recimo, da sem z njo čakal do danes, ker sem včeraj primer dal kot vprašanje na izpitu iz Tehnologije rekombinantne DNA. Do pravih odgovorov je bilo mogoče priti samo s sklepanjem in seveda ob poznavanju tehnik za analizo DNA, to pa morajo absolventi biokemije seveda znati...

V Sibiriji torej, v pogorju Altaj in slabih 30 m nad reko Anuj, je jama, ki ima eno manjšo dvorano (velika je kakšnih 100 m²), iz nje pa vodi več krajših rovov. V srednji in pozni kameni dobi so tam živeli ljudje. To je bilo pred 125.000 do 30.000 leti. S fizikalnimi in paleobotaničnimi analizami so ugotovili starost sledov naselitve, vemo pa tudi, kakšni klimatski pogoji so takrat vladali ter kakšna flora je takrat uspevala v okolici. Našli so kamnito in koščeno orodje, pa tudi okrasje iz kamnov, kosti, mamutovih oklov, živalskih zob, lupine nojevih jajc in oklepov mehkužcev. V 18. stoletju je v jami živel puščavnik, menih z imenom Denis (Dionizij) in prav po njem se jama tudi imenuje.

Človeških ostankov so odkrili zelo malo; dva zoba in nekaj koščkov kosti, kar pa doslej ni zadoščalo za določitev, ali so bili v jami nenadertalci ali sodobni človek. Zdaj pa so sodobne analize omogočile natančnejši vpogled v to, kdo je prebival v jami. Iz koščka kosti mezinca otroka - odkopali so jo že leta 2008 -, ki je bil star med 5 in 7 let, so na Inštitutu Maxa Plancka za evolucijsko antropologijo v Leipzigu izolirali DNA in ugotovili, da je drugačna od neandertalske, pa tudi drugačna od DNA sodobnega človeka. Zaključili so, da je koščica pripadala neki doslej neznani skupini človečnjakov, kar naj bi bil dokaz, da so se ljudje selili iz Afrike, ki še vedno velja za 'zibelko človeštva', večkrat kot smo doslej mislili.

Zaporedje mitohondrijske DNA so analizirali z novimi aparaturami, ki zahtevajo večkratno preverjanje istega zaporedja kot je bilo to potrebno s klasičnimi analizami. Tokrat so vsak nukleotid v povprečju prebrali 156-krat. Sestavljeno zaporedje so nato primerali z zaporedji šestih neandertalcev, približno enako starega sodobnega človeka in 54 danes živečih ljudi. Razlika med neandertalsko in sodobno mitohondrijsko DNA je v 202 nukleotidih (od skupaj približno 16.600), pri novem vzorcu pa je bilo razlik 385 (šimpanzi se razlikujejo od človeka v pribl. 1400 nukleotidih).

V Lepzigu deluje najbolj znana skupina za analizo paleontoloških vzorcev človeške DNA na svetu. Vodi jo dr. Svante Pääbo, ki vodi tudi konzorcij Neandertalski genom. Leta 2008 jim je uspelo sestaviti celotno zaporedje neandertalske mitohondrijske DNA in primerjava s človeško mitohondrijsko DNA je pokazala večje razlike v zaporedju nukleotidov kot so jih pričakovali. Doslej so pregledali že več kot 100 neandertalskih mitohondrijskih genomov in vsi so si med seboj zelo podobni. DNA iz prsta, ki so ga analizirali tokrat, kaže, da je med prvo znano selitvijo človeka iz Afrike (to je bila selitev pokončnega človeka, Homo erectus, pred 1,9 milijona let) in drugo doslej znano selitvijo (prednika neandertalcev in sodobnega človeka pred 500.000 do 300.000 leti) bila še ena, pred 1 milijonom let.

Glede na to, da ocenjujejo ostanke človeka v Denisovi jami na starost vsaj 40.00o let, to pomeni, da so na planetu sočasno živeli sorodni, a različni človečnjaki. Tako kot je v Srednji Evropi morda nekaj časa neandertalec sobival z zgodnjim sodobnim človekom, je drugod morda živel neandertalec tudi z drugim sorodnikom, kakrkoli ga bomo že poimenovali. Zdaj želijo analizirati DNA še iz morebitnih drugih kosti, ki bi jih našli v še nepregledanih plasteh iz Denisove jame. Želijo si dobiti predvsem zaporedja jedrne DNA, saj je glede mitohondrijskih zaporedij nekaj pomislekov, predvsem zaradi dedovanja samo po materini liniji. Ko bo znanega kaj več, bodo novo vrsto tudi poimenovali.

Članek v tiskani verziji v reviji Nature še ni izšel.

Viri:
K. Kris Hirst: Denisova cave (Siberia); about.com
Wikipedia: Denisova cave
K. Kris Hirst: Possible new hominid species identified; abut.com
Wikipedia: Denisova hominin
R. Dalton: Fossil finger points to new human species, Nature 464, 472-473 (2010)

Mehanizmi prepoznavanja mikrobov

2010-03-22T23:06:00.004+01:00

Mogoče se zdi samo po sebi umevno, da se organizem odzove na napad tujkov, vendar je v ozadju mehanizem, ki je zelo zapleten. Raziskave v zadnjih desetih letih so pripomogle k temu, da bistvene sestavine prepoznavanja tujkov zdaj v glavnem že razumemo. Pri tem imajo pomembno vlogo Tollu podobni receptorji na površini celic. Gre za skupino sorodnih beljakovin, ki so zasidrane v celično membrano in so sposobne vezati različne sestavine mikrobnih celic, vezava pa povzroči kaskado signalnih reakcij v celici.

Jutri (v torek, 23. marca) bo ob 13. uri o omenjenih biokemijskih mehanizmih predaval lanski Zoisov nagrajenec za vrhunske znanstvene dosežke Roman Jerala s Kemijskega inštituta. S svojo skupino je pomembno prispeval k razumevanju procesov prepoznavanja mikroorganizmov, spoznanja s tega področja pa odpirajo možnosti za nove načine zdravljenja. Predavanje bo v okviru 18. dnevov Jožefa Stefana v veliki predavalnici IJS.

Isti predavatelj pa je 18. marca (v vabilu je pomotoma naveden datum 11.3.) predaval o sintezni biologiji na znanstvenem večeru na dvorcu Zemono v organizaciji Univerze v Novi Gorici. Kot vodja doslej že štirih študentskih ekip iz sintezne biologije je verjetno znan tudi širši javnosti.

Delo njegove skupine je predstavljeno v zborniku - reviji Quark letnika 2008 (v angleškem jeziku).

Teden možganov

2010-03-11T22:04:00.002+01:00

Letošnji Teden možganov v organizaciji društva Sinapsa bo potekal v več slovenskih krajih med 15. in 21. marcem. Osrednja tema je tokrat doživljanje ljubezni, sreče in strasti - vse to se dogaja predvsem v možganih, kjer potekajo zapleteni biokemijski procesi.

Ker so prireditve Tedna možganov namenjene različnim ciljnim skupinam, bodo nekatere precej poljudne, druge pa tudi ustrezno strokovne, saj bodo pri izvedbi sodelovali nekateri ugledni slovenski nevrologi.

Program Tedna možganov je raznolik. Vključeval bo oglede filmov, ki jim bo sledila razprava ali predstavitev strokovne teme, za predšolske in šolske otroke bodo pripravili delavnice, bolj zahtevne (a še vedno poljudne) pa bodo predstavitve v Ljubljani 17.3. (od 15h do 17:30), ko bodo strokovnjaki predstavili deset aktualnih tem nevroznanosti, 18.3. (od 16h do 18:30) s predavanji na pretežno nevropsihološke teme in 19.3. (od 16h naprej), ko bodo na predavanjih in okrogli mizi govorili o 'stikalih za srečo' .

Možgani so verjetno najbolj zapleten človekov organ, v katerem celice veliko večino življenja odmirajo, kljub temu pa delujejo vsaj prvo tretjino življenja čedalje bolj učinkovito. Ustvarjanje povezav med celicami, utrjevanje povezav in prekinjanje povezav so osnova razvoja telesne koordinacije, interpretacije signalov in odzivanja na okolje, spominjanja (in pozabljanja) in nenazadnje občutka sreče. Tu so si biologija, kemija, psihologija in medicina verjetno najbližje in za vse je ostalo še veliko dela, da bomo možgane res razumeli.

Genomika vinske trte v Ajdovščini

2010-03-08T20:52:00.004+01:00

Preko Slovenskega biokemijskega društva smo dobili vabilo na predavanje, ki bo (zaradi izredno slabega vremena prestavljeno z 9. na) predvidoma 23. marca ob 17. uri v Univerzitetnem središču Ajdovščina. Predavala bo dr. Federica Cattonara, ki je vodja skupine za določanje nukleotidnih zaporedij na Inštitutu za apikativno genomiko (IGA) v bližnjem Vidmu (Udine, IT).

V Vidmu imajo aparature, ki omogočajo prave genomske raziskave: 4 klasične sekvenatorje (vsak s 96 vzporednimi analizami) s skupno kapaciteto do 6 milijonov nukleotidov dnevno in eno napravo nove generacije s kapaciteto 1,8 milijarde nukleotidov dnevno. Ob tem je seveda potrebna še ustrezna računalniška podpora. Skupaj na centru dela 40 ljudi, center pa obsega 400 kv. metrov laboratorijev. Slovenija takega centra seveda ne premore. Vprašanje je, ali je to posledica tega, da v Sloveniji ne potekajo (tako obsežne) raziskave genomskih zaporedij, ali pa je zadeva obrnjena, in genomske raziskave na taki ravni ne potekajo, ker pač ne morejo zaradi manjkajoče opreme.

Dobri dve leti nazaj so določili genom vinske trte sorte modri pinot. Nadaljevanje raziskav je potekalo na več ravneh. Preiskali so transkriptom iste sorte, analizirali pa še genom sorte furlanski tokaj. Pri tem so odkrili, da so razlike v genomih trt različnih sort nenavadno velike. Medtem ko so furlanski tokaj analizirali s klasičnim postopkom, zdaj uporabljajo napravo nove generacije za določitev genomov še desetih drugih sort in klonov. Pri tem so se predvsem osredotočili na ugotavljanje različno dolgih vstavitev (insercij) in izpadov (delecij) ter polimorfizma posameznih nukleotidov. Njihovi rezultati bodo pomembni za delo najpomembnejše pokrajinske trsnice v kraju Rauscedo vzhodno od Vidma.

DNA nadškofa Desmonda Tutuja

2010-03-01T21:41:00.002+01:00

Človek hočeš nočeš v izpitna vprašanja vključi kaj, kar je ravno prebral. To se ne zgodi nepremišljeno, pač pa zato, ker že vprašanje pove, da je to, kar se morajo študenti učiti, res povezano s tem, kar se ravnokar dogaja okrog nas.

Prejšnji petek sem tako sestavljal vprašanja za izpit iz Tehnologije rekombinantne DNA in eno od trinajstih vprašanj je bilo povezano z novico, ki jo je objavila revija Nature en dan pred tem. Raziskovalci so namreč določili nukleotidno zaporedje genoma južnoafriškega nadškofa Desmonda Tutuja (ki je iz skupine Bantujev) in nekega neznanega moškega iz skupine Grmičarjev (Bušmanov), še trem Grmičarjem pa so določili samo zaporedja, ki zapisujejo za proteine. Vsi preiskani genomi so bili genomi moških, starih okrog 80 let. Vprašanje je bilo, kako so določili zaporedja, v čem je bil smisel te raziskave in v katero znanstveno disciplino sodijo tovrstne analize.

Sicer je izpit pisalo samo 8 študentov, a nihče ni dobil vseh 5 točk za to vprašanje. Večina je menila, da so nukleotidna zaporedja določili po postopku, ki so ga do nedavno uporabljali za določanje genomov mikroorganizmov, pa tudi za ponovno določanje zaporedij človeka. Ta odgovor je sicer do neke mere logičen, ni pa čisto pravilen. V zadnjih dveh letih se je zelo razmahnila uporaba novih metod za določanje nukleotidnih zaporedij, ki temeljijo na masivno paralelnih postopkih. Hkrati namreč teče več (sto) tisoč reakcij, v vsaki pa določijo samo po nekaj deset nukleotidov zaporedja. Ker pa je osnova zaporedja vseh ljudi dovolj ohranjena, je ta kratka zaporedja možno z veliko natančnostjo umestiti na točno določeno mesto v genomu.

Izpitni odgovori glede smisla takih raziskav so bili v glavnem usmerjeni v primerjalno genomiko - primerjavo med južnoafriškimi ljudstvi, čeprav je šlo več kot samo za to. Nadškof Tutu je star 79 let, Grmičarji pa so bili starejši od 85 let in vsi so bili zdravi. Razen tega, da bi dobili vpogled v genetsko raznolikost Grmičarjev (čeprav je s samo štirimi preiskovanci tokrat šlo samo za prvo predstavo), so lahko tudi z veliko gotovostjo trdili, da nobena od razlik med posamezniki ni povezana z nagnjenostjo k razvoju bolezni.

O raznolikosti genomov znotraj istega afriškega ljudstva so zapisali (npr. v reviji Time), da je razlika med dvema Grmičarjema, ki živita tako blizu skupaj, da bi se lahko odpravila na obisk peš, večja kot je med povprečnim Evropejcem in povprečnim Azijcem. To pa niti ni tako nenavadno, saj se je človek razvil v Afriki in zato je evolucija genomov na tej celini trajala dalj kot drugod.

Nadškof ni bil tako zdrav kot ostali preiskovanci, saj je prebolel tuberkulozo in poliomielitis, zdravil pa se je tudi za rakom prostate. S primerjavo genomov bi bilo mogoče tudi za afričane z večjo gotovostjo povezati polimorfizme posameznih nukleotidov (SNP) z zdravstveno sliko in reakcijami na zdravila. Tu pa se srečamo s področjem farmakogenomike, ki je za afričane še precej v povojih.

Pet naj-člankov

2010-01-26T22:27:00.002+01:00

Pri reviji The Scientist so decembra izbrali pet najbolj vročih člankov s področja biologije, ki so izšli v zadnjih dveh letih. Izbor je temeljil na seznamih desetih najpogosteje citiranih znanstvenih člankov, ki jih vsaka dva meseca objavijo na portalu Science Watch (ta je v lasti podjetja Thomson Reuters, bolj znanega po svojih orodjih: Web of Science, BIOSIS, Journal Citation Reports (kjer računajo faktorje vpliva za posamezne revije in področja),... nenazadnje pa tudi po novinarski agenciji Reuters).

Izbrani članki, ki so bili v dveh letih citirani po več kot 500-krat, so z dveh ožjih področij: genomike in izvornih celic, vseh pet pa je izšlo že leta 2007 v revijah Cell in Nature - obe sodita v sam vrh najuglednejših revij na področju ved o življenju.

Dva članka, ki obravnavata izvorne celice, opisujeta postopke za pripravo pluripotentnih celic iz diferenciranih odraslih celic oziroma postopek reprogramiranja celic.

Trije članki s področja genomike pa so nekoliko bolj raznoliki po vsebini. En članek poroča o izsledkih analize metilacijskega vzorca histonov, na katere je navita jedrna DNA v nukleosomih. Naslednji članek opisuje polimorfizme posameznih nukleotidov (SNP) v človekovem genomu, kjer so našli več kot 3 milijone mest, po katerih se večina ljudi razlikuje med seboj, tretji članek pa predstavlja prve rezultate projekta ENCODE, ki je analiziral funkcionalne elemente v 1 % človekovega genoma.

Originalni članek o izbranih raziskavah je dostopen na spletnem naslovu revije The Scientist.

Dosežki leta 2009

2010-01-21T22:40:00.002+01:00

Z enomesečno zamudo (pa vendar...) omenjam seznam dosežkov v znanosti, ki so po mnenju urednikov prestižne revije Science bili najpomembnejši v minulem letu.

Na prvo mesto so postavili odkritja, povezana s fosilnimi najdbami prednika človeka, vrste Ardipithecus ramidus. Okostje, staro 4,4 milijone let, bo morda postalo tako znano kot je (več kot miljon let mlajša) Lucy in okostja neandertalcev. Ardi so našli v Etiopiji leta 1992 (Lucy so našli 18 let prej), njeno okostje pa je skoraj popolno. Gre za najstarejšega prednika hominidov, pri njej pa se že nakazujejo prve spremembe, ki kažejo na morda občasno pokončno hojo. Čeprav je bila po višini bolj podobna opicam (120 cm; sicer pa je bila podobno majhna tudi Lucy), pa se jasno loči od opic, hkrati pa je tudi precej različna od avstralopitekov, ki so se razvili kasneje. Razlog, zakaj je trajalo kar 17 let od odkritja prvih kosti do objave serije člankov (oktobra lani), je v slabi ohranjenosti kosti, zelo zahtevni rekonstrukciji in pa v globini raziskav, saj so hkrati želeli zbrati čim več podatkov o okolju, v katerem je Ardi živela.

Mesta 2 - 10 so enakovredna, torej gre za devet ostalih zelo pomembnih odkritij, ki so že ali pa še bodo vplivali na razumevanje sveta. Ta odkritja so:

- spremljanje visokoenergetskega rentgenskega sevanja pulzarjev,
- odkritje receptorjev za rastlinski hormon abscizinsko kislino,
- odkritje magnetnih enopolov (monopolov) v titanovih spojinah,
- odkritje, da imunosupresivno zdravilo rapamicin podaljšuje življenjsko dobo miši,
- dokaz, da je v globokih kraterjih na Luninih polih zmrznjena voda,
- ponovni uspehi pri genskem zdravljenju nekaterih bolezni,
- nove raziskave lastnosti grafena,
- prenova in izboljšano delovanje teleskopa Hubble,
- zagon visokozmogljivega rentgenskega laserja (LCLS).

Hkrati uredniki pogledajo tudi v novo leto in opozorijo na tista področja, kjer je pričakovati pomembna odkritja. Ta so tokrat inducirane pluripotentne celice (o katerih sem lani že večkrat pisal), alfa-magnetni spektrometer na mednarodni vesoljski postaji, raziskave eksoma, boj proti raku na osnovi vplivanja na metabolični proces glikolize [1], odločanje o novem ciklu človekovih poletov v vesolje.

Med dosežki je morda več tem s področja astronomije, kar je morda tudi posledica tega, da se izteka mednarodno leto astronomije. Vseeno pa je še vedno med najpomembnejšimi veliko molekularnobioloških tem. Dela je še veliko!

Članki (1, 2, 3) z opisi dosežkov so žal dostopni samo naročnikom in z računalnikov univerz in inštitutov.

Novosti v molekularni biologiji

2010-01-07T22:29:00.002+01:00

Tako kot lani sem tudi v tem študijskem letu študentom 2. letnika Biokemije pri seminarjih dal nalogo, da si izberejo neko novico s področja biokemije in molekularne biologije in jo predstavijo letniku, vsaj na kratko pa tudi na spletu. Razširjenih seminarjev sicer ni na spletu, so pa povzetki, in če koga zanima, katere teme se zdijo zanimive študentom, ki so si izbrali študij biokemije, si lahko kazalo novic po področjih ogleda na (novem in še precej nedodelanem) wikiju Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo UL.

S kazala lahko kliknete na naslove in prišli boste do povzetkov - praktično, če zadnja dva meseca niste uspeli prebirati znanstvenih revij s tega področja :-)

Kot vsako leto je tudi letos največje zanimanje za teme, povezane z boleznimi, delovanjem živčnega sistema in s področja celične biokemije. Uvrstitev v kategorijo je bila prepuščena študentom, pri izboru teme pa je bil edini pogoj, da na dan predstavitve novica ni starejša kot dva meseca.

... in je tu 2010

2010-01-07T22:25:00.002+01:00

Če ste mislili, da je blog zamrl - ni zamrl, se je pa malo umiril... Enostavno se je nabralo veliko rednega dela, načrtovanja, sestavljanja idej... tako da je novo leto prišlo prav na hitro in potihem.

Če je še kje kdo, ki kdaj pogleda na te strani, mu želim veliko uspeha v letu 2010, pa od časa do časa le malo poglejte, če je kaj novega!

Predstavitev raziskovalne naloge s tekmovanja iGEM 2009

2009-12-10T09:17:00.002+01:00

V petek, 11. decembra 2009, bo ob 13. uri v veliki predavalnici Kemijskega inštituta predstavitev raziskovalne naloge, s katero so se študenti Ljubljanske univerze predstavili prejšnji mesec na tekmovanju iGEM v Cambridgu (ZDA).

Raziskave so opravljali čez vse poletje in praktično do odhoda na tekmovanje iz sintezne biologije, ves čas pa so delali pod mentorskim vodstvom sodelavcev Laboratorija za biotehnologijo Kemijskega inštituta.

Čeprav jim ni uspel preboj v finale, so za uspešno opravljene naloge prejeli zlato medaljo. Glede na izredno obsežno delo, ki so ga opravili, bo predstavitev gotovo zanimiva. Naslov predavanja je nanoBRICKs[pro] - nanomateriali nove generacije od nano do makro.

Nagrajena dva molekularna biologa

2009-11-23T22:16:00.002+01:00

Na razglasitvi dobitnikov letošnjih Zoisovih nagrad in priznanj sta bila danes med nagrajenci dva molekularna biologa. Priznanje je dobila Damjana Rozman, ki vodi Center za funkcijsko genomiko in biočipe na Medicinski fakulteti Univerze v Ljubljani.
Zoisovo nagrado pa je prejel Roman Jerala, ki vodi Laboratorij za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu. Njegova skupina je v zadnjih letih dosegla odmevne uspehe na področju prepoznavanja patogenov in mehanizma obrambe pred okužbami.

Zmagal je Cambridge

2009-11-02T20:48:00.004+01:00

Zmagovalec letošnjega tekmovanja iGEM je ekipa univerze Cambridge. V svoji raziskovalni nalogi so pripravili dva kompleta biokock za pripravo biosenzorjev. Bakterije (imenovali so jih E. chromi) se odzivajo na različne koncentracije snovi v okolju na tak način, da ob prisotnosti višje koncentracije snovi spremenijo barvo. Na osnovi barve bakterijskih kolonij lahko brez posebne opreme ocenijo, kakšna je koncentracija te snovi. Da so dosegli ta cilj, so morali razviti koncentracijsko odvisen sistem za sintezo mRNA (občutljivostni tuner) in izražanje treh različnih barvil v bakterijah (barvni generator), s čimer lahko generirajo sedem različnih barv.

Ekipo je sestavljalo 7 študentov prvih treh letnikov študijev inženirstva, biokemije, fizike in genetike in 6 mentorjev. Pripravili in posredovali v register bioloških delov so nekaj čez 20 konstruktov, kar morda ni veliko, so pa med njimi nekateri zelo veliki sestavljeni sistemi s preverjeno funkcijo.

Za svoje delo so pridobili kar 20 sponzorjev, z zmago pa so pripravili lepo darilo svoji univerzi ob 800-letnici obstoja. Mimogrede, naša univerza letos praznuje 90-letnico :-)

-------------
(3.11.) Drugo mesto je zasedla ekipa Heidelberga, tretja pa je bila Valencia. Kot je bilo pričakovati je v kategoriji, kjer je nastopala tudi ekipa Slovenije, prvo mesto zasedel Imperial College London, naše ekipe pa ni niti med dobitniki posebnih nagrad. Upam, da bo po povratku ekipe vseeno kakšna predstavitev rezultatov, ki so jih dobili naši študenti med raziskovalnim delom na Kemijskem inštitutu.

Znani finalisti na iGEM 2009

2009-11-02T16:45:00.002+01:00

Pravkar sem na blogu Synthesis prebral, kdo so letošnji finalisti tekmovanja študentskih ekip iz sintezne biologije. To so ekipe univerz Cambridge (okolje), Freiburg (reagenti, kategorija Temeljne raziskave), Groningen (okolje), Heidelberg (biokocke za sesalske sisteme, kategorija Osnovne raziskave), Imperial College London (usmerjanje učinkovin v črevesne celice) in Valencia (kvasovke, ki se odzivajo na svetlobo, kategorija Nove aplikacije). Presentljivo je, da so vse ekipe v finalu z evropskih univerz.

Ni čudno, kot pravi Rob Carlson, da so se ocenjevalci včeraj zvečer prerekali dolge ure, saj je bilo nekatere igre v ozadju čutiti že pretekla leta. Razglasitev finalistov so opravili šele danes zjutraj, imena ekip pa so se pojavila (foto: KU Leuven) na velikem platnu dvorane Kresge v kampusu MIT-ja.

Žal slovenske ekipe ni med finalisti, čeprav je iz opisa njihove naloge jasno, da so opravili ogromno dela. V kategoriji Načini priprave (Manufacturing) je v finale prišla ekipa Imperial Collegea iz Londona, ki je tudi najresnejši kandidat za osvojitev prvega mesta v tej kategoriji. Še vedno pa to ne pomeni, da 'naši' ne bodo dobili nobenega priznanja - najverjetneje bodo dobili zlato medaljo za izpolnjene vse predpisane naloge, mogoče pa še kaj več - počakajmo še par ur...

iGEM 2009 je pred vrati

2009-10-27T22:02:00.003+01:00

Letošnje srečanje študentskih raziskovalnih ekip s področja sintezne biologije bo potekalo med 31. oktobrom in 2. novembrom na univerzi MIT v Cambridgu v ZDA. Med več kot stotimi ekipami, ki so dokončale svoje naloge (vsi povzetki so zbrani na enem mestu), je tudi tokrat slovenska ekipa. Za razliko od preteklih let, ko so naši študenti obravnavali tele s področja biomedicine, so se tokrat odločili za nalogo z drugega področja, nanomaterialov. Predstavitev dela slovenske ekipe je na sporedu kot zadnja v nedeljo pozno popoldne po lokalnem času. Tudi letos bodo izbrali šest finalistov, ki se bodo ponovno predstavili v ponedeljek dopoldne.

Ekipa študentov ljubljanske univerze je pod mentorstvom sodelavcev Kemijskega inštituta pripravila projekt z naslovom 'nanoKocke [pro]' (nanoBricks [pro] - think outside the box]) s temeljito spletno predstavitvijo. Gre za pripravo pametnih sintetičnih nanomaterialov, ki so sposobni samozdruževanja v mikroskopske sestavljene strukture. Osnovo predstavljajo peptidi in proteinske domene, kar je doslej veljalo za nepraktično, saj je lažje oblikovati nanostrukture na osnovi nukleinskih kislin. Ekipa pa se je odločila ubrati na videz težjo pot, saj je menila, da imajo proteini nekatere nezamenljive prednosti pred nukleinskimi kislinami, tako da je DNA uporabila samo kot zapis za proteinske module, ki so jih poimenovali nanoKocke (po analogiji z bioKockami, osnovnimi genetskimi elementi, ki jih v sintezni biologiji sestavljamo v nove funkcije).

Na ravni proteinov je osnovna nanostruktura polipeptidna veriga, zvita v obliki obvitega klobčiča. Z združevanjem tovrstnih elementov nastanejo čvrste paličaste strukture, nanje pa lahko vežejo bolj fleksibilne elemente, ki delujejo kot zglobi, tako da se nastale verige lahko povezujejo v ploska ali poliedrska tridimenzionalna omrežja (nanoškatle). S tako pripravljenimi proteinskimi agregati so pripravili membrano za ultrafiltracijo, s katero je mogoče filtrirati viruse.

Razen tega osnovnega projekta so raziskave privedle še do nekaterih drugih rezultatov, ki jim jih bo, upam, uspelo ustrezno vključiti v predstavitev.

Sponzorirajte znanstvenka

2009-10-19T22:45:00.003+02:00

Ne vem, ali je šlo za poskus iz obupa, iz naivnosti ali iz prepričanja, da je mogoče na eBayu dobiti vsaj 25.000 USD za raziskovalno delo enega mladega raziskovalca, ki bi eno leto delal na genetskem inštitutu v ZDA. Morda pa je šlo samo za inventiven način promocije, saj verjetno pred tem ni veliko ljudi slišalo za organizacijo SHRO (Sbarro Health Research Organization). Ta organizacija v resnici samo zagotavlja sredstva za Sbarrov inštitut za raziskovanje raka in molekularno medicino v okviru univerze Temple v Filadelfiji in očitno dobro skrbi za lastno reklamo. Nenazadnje so januarja lani odprli svoje prostore tudi v Second Lifu, ki jih je seveda opremilo specializirano računalniško podjetje. S poskusom dražbe za štipendijo, ki bi jo lahko najboljši ponudnik poimenoval po sebi ali svojih bližnjih, se je SHRO predstavil širši skupnosti, saj je o dražbi kot o zanimivosti poročal celo Nature.

Ne glede na to, kako uspešni so bili tokrat (dražba na eBayu se je že iztekla), je v tujini mogoče zbrati dovolj privatnih sredstev za raziskovalno delo. Ista organizacija bo tako na primer naslednji teden odprla nov raziskovalni center. Po drugi strani pa smo te dni lahko brali, da je mogoče biotehnološko raziskovalno-razvojno podjetje z malo iznajdljivosti in ob pomoči prijateljev v najeti garaži odpreti s 40.000 USD - in ne samo odpreti, baje tudi uspešno poslovati, kot poroča The Scientist.

Nobelovci za kemijo 2009

2009-10-07T22:42:00.003+02:00

Kot edinemu biologu na fakulteti za kemijo :-) mi je v posebno veselje, kadar kakšno nagrado za kemijo poberejo raziskovalci, ki se ukvarjajo z najbolj osnovnimi vidiki življenja. To me še dodatno prepričuje, da nisem pristal na napačni obali.

Letošnjo Nobelovo nagrado za kemijo so podelili trem znanstvenikom, ki so razložili zgradbo ribosoma, velikega kompleksa proteinov in ribonukelinskih kislin, ki deluje kot molekulski stroj za sintezo proteinov. Venkatraman Ramakrishnan, Thomas Steitz in Ada Yonath so vsak dobili tretjino nagrade za prispevek k razumevanju strukture in funkcije ribosoma.

Ramakrishnan je diplomiral iz fizike v Indiji in doktoriral iz fizike v ZDA, po doktoratu pa je študiral še biologijo in podoktorski staž opravil na oddelku za kemijo. Pred sedmimi leti je njegova skupina določila zgradbo male podenote (30 S) ribosoma z atomsko ločljivostjo, leta 2006 pa še zgradbo celotnega ribosoma. Pri tem so ugotovili tudi, kam v ribosom se vežejo nekateri antibiotiki, pomožni proteini, ki sodelujejo v procesu sinteze polipeptidne verige in molekule RNA.

Steitz se že dolgo ukvarja s kristalografskimi raziskavami proteinov in nukleinskih kislin. Njegova skupina je bistveno prispevala k pravilni interpretaciji kristalografskih podatkov in določila prostorsko zgradbo velike podenote ribosoma, pa tudi nekaterih encimov in drugih proteinov, ki omogočajo sintezo proteinov na ribosomskih kompleksih.

Yonathova je diplomirala iz kemije, magistrirala iz biokemije in doktorirala iz rentgenske kristalografije v Izraelu, kjer je osnovala prvi kristalografski laboratorij in že leta 1989 objavila članek o postopku kristalizacije ribosomov. Ugotovila je, da sintezo proteinov katalizira molekula RNA, določila je mehanizem delovanja številnih antibiotikov, ki imajo za tarčo ribosom in identificirala 'tunel' , skozi katerega proteinska veriga izhaja iz ribosoma.

Ribosom je makromolekulski kompleks, ki ima premer približno 20 nm in ga sestavlja več verig ribosomske RNA in več deset proteinskih verig. Pri sintezi proteinov se velika in mala podenota ribosoma povežeta na tak način, da je med njima ujeta veriga mRNA, ki prenaša kopijo genskega zapisa za posamezen protein. Poenostavljeno povedano se nato v strukturo ribosoma zaporedoma vežejo molekule tRNA, ki imajo nase vezano po eno aminokislino. V notranjosti ribosoma pride do povezave med aminokislinami in po številnih ponovitvah procesa se nastala proteinska veriga začne pomikati iz ribosomskega kompleksa - lahko prehaja v notranjost endoplazemskega retikuluma, lahko pa se sprosti v citoplazmo.

Ker je ribosom tako pomemben za življenje vsake celice, je seveda logično, da je njegovo natančno razumevanje ključnega pomena za celovit vpogled v biokemijske procese ohranjanja življenja. Dober prikaz mehanizma in fleksibilnosti ribosomske strukture prikazuje animacija (čeprav je precej poenostavljena).

In še medalje za znanost

2009-10-07T21:02:00.005+02:00

Danes v Beli hiši v Washingtonu podeljujejo državne medalje za zasluge za znanost. Dobijo jih raziskovalci, ki so izjemno prispevali k razvoju znanosti, hkrati pa podeljujejo še medalje za tehnologijo in inovacije. Letos so podelili devet medalj za znanost, od teh jih je šlo šest v roke raziskovalcem s področja ved o življenju. Dobili so jih Craig Venter in Francis Collins, ki sta bila pred desetletjem tekmeca pri razjasnitvi človekovega genoma, Joanna Fowler, ki raziskuje procese v živčnem sistemu, povezane z zasvojenostjo, Elaine Fuchs, razvojna celične biologinja, ki se ukvarja s kožnimi izvornimi celicami, JoAnne Stubbe za raziskave encimov, ki sodelujejo pri podvojevanju in popravljanju DNA in Michael Posner, nevrolog, ki je s tomografskimi analizami raziskoval možganske funkcije med povečano pozornostjo.
Medalje so dobili še računalničar Berni Alder, astronom James Gunn in elektroinženir Rudolf Kalman.

To, da je dve tretjini nagrad šlo za raziskave živega sveta, kaže, kakšen pomen dajejo vedam o življenju. Kot zanimivost navajam, kaj so študirali prejemniki šestih medalj z 'našega' področja. Venter je diplomiral iz biokemije in doktoriral iz fiziologije in farmakologije. Collins je diplomiral iz kemije in doktoriral iz fizikalne kemije, nato pa je postal še doktor medicine. Fowlerjeva je diplomirala in doktorirala iz kemije, Fuchsova je diplomirala iz kemije in doktorirala iz biokemije, Stubbejeva je diplomirala iz kemije in doktorirala iz organske kemije, Posner pa je diplomiral iz fizike in doktoriral iz psihologije. S tem želim pokazati, kako je smiselno, da temeljno znanje z enega področja nadgrajujemo z znanji z drugh področij. Zanimivo pa je, da nihče od nagrajencev za biološke raziskave sploh ni študiral biologije...

Nobelovci za medicino 2009

2009-10-05T22:55:00.002+02:00

Nobelove nagrade za fiziologijo oziroma medicino so prve, ki jih razglasijo vsako leto. Ravno v začetku semestra je kar prekmalu, da bi s študenti prav natančno predelali nagrajeno raziskovalno temo, a bo pred zimo tudi to še prišlo na vrsto.

Me prav zanima, ob kateri uri so razglasili letošnje nagrajence... Malo po 13. uri je prišlo prvo sporočilo po e-pošti, da je med nagrajenci Jack Szostak, znan sintezni biolog s Harvarda, čeprav je nagrada letos seveda za bolj klasično genetsko področje, za telomere. Kakšno uro kasneje je pisal Jure iz Lunda, da so 'kvasovke spet dobile Nobelovo' - seveda mu nisem hotel dati prav. Spletni portal RTV SLO pa je spet pokazal, da nima ravno občutka za molekularno biologijo, saj so objavili tako razlago nagrajenih odkritij, da človek samo gleda; v dveh odstavkih je kakšnih pet napak, pa tega ni nihče opazil, ali pa vsaj ni komentiral.

Skupna tema vseh treh nagrajencev so konci kromosomov, ki se imenujejo telomeri. Medtem ko za veliko večino kromosomske DNA način podvojevanja poznamo že dokaj dolgo (to pomeni kakšnih 35 let), pa mehanizem, ki deluje za skoraj celoten kromosom, pri koncih ne pride v poštev. Nagrajenci so ugotovili, da so ti konci zelo pomembni, saj po eni strani preprečujejo, da bi encimi napadli proste konce verig DNA, hkrati preprečujejo lepljenje kromosomov med sabo, omogočajo pa tudi, da poseben encim - telomeraza - konce kromosomov vendarle uspe vzdrževati tudi ob podvojevanju preostale verige DNA v kromosomu.

Problem kromosomskih koncev poznamo le pri evkariontih, saj imajo prokarionti (bakterije) praviloma krožne kromosome. Linearni kromosomi pa so drugačni in ugotovili so, da so pri celicah, ki so se že velikokrat delile, telomeri zelo kratki. Lahko bi celo rekli, da je dolžina telomerov neke vrste merilo celične kondicije. Stare celice, ki se ne morejo več deliti, imajo zelo kratke telomere, take celice pa se torej ne bodo več mogle deliti in s tem bo pešalo delovanje organa, ki ga take celice sestavljajo. Če bi bila telomeraza aktivna, se to ne bi zgodilo. Vendar pa je telomeraza dvorezen meč: veliko aktivnost tega encima povezujemo z intenzivno celično delitvijo, ta pa je značilna za rakave celice.

Raziskave, ki so privedle do nagrade, so opravili konec sedemdesetih in v prvi polovici osemdesetih let prejšnjega stoletja. Obe dobitnici letošnje nagrade, Elisabeth Blackburn in Carol Greider, še vedno raziskujeta predvsem telomere in telomerazo, Jack Szostak pa se je preusmeril na nova področja, ki so vsaj deloma povezana s sintezno biologijo, v osnovi pa so genetska.

Tokratna nagrada za medicino je stota po vrsti in tokrat ponovno sega prav v temelje molekularne biologije.

Očetovsto po pošti

2009-09-28T21:05:00.003+02:00

Naslov je seveda malo zavajajoč :-) , a gotovo veste, o čem bom govoril. Vsi smo brali ali slišali novico, da je odslej mogoče 'kar od doma ugotoviti, ali je nekdo oče otroka', kar da omogoča kot prvi v Sloveniji Inštitut za DNK analize (RTV SLO, SI21, Večer, Dnevnik). Na spletni strani tega inštituta piše, da ponujajo storitve, ki jih v Sloveniji še ni (kar ne drži povsem) in da imajo akreditiran laboratorij (v kar dvomim, vsaj če govorijo o genetsko-diagnostičnem laboratoriju) ter dostopne cene (kar je relativno).

Testiranje očetovstva je vedno nekoliko vroča tema. Na pravne in etične vidike tovrstnih analiz od doma je opozoril prof. Balažic (Žurnal24), a pri tem ne gre pozabiti, da je analiza, ki ima pravno težo in jo opravlja Inštitut za sodno medicino Medicinske fakultete v Ljubljani, bistveno dražja (1003 EUR).

Seveda me je zanimalo, kdo opravlja omenjene analize, tembolj ker na svoji spletni strani piše, da analize opravljajo v certificiranih laboratorijih. Sedež podjetja je na naslovu Tržaška 132 v Ljubljani (za Ljubljančane: za bencinsko črpalko, kjer je med drugim salon Toyota). Domeno dnk4you.com je registriralo podjetje Inštitut za telekomunikacije, Tržaška 132, kontaktna telefonska številka Inštituta za DNK analize (0590 70780) pa je v Telefonskem imeniku Slovenije številka Inštituta za telekomunikacije. V registru podjetij obstaja Inštitut za DNK analize, zavod za raziskave DNK, s sedežem na Tržaški 132, ki pa je registrirano za dejavnost 'drugo podjetniško in poslovno svetovanje'. Registrirano je bilo že leta 2002, ustanovil pa ga je Marko Smolič (podatki iz PIRS), ki je danes vodja oddelja za aplikacije in programske rešitve in je univ. dipl. inž. strojništva. S tem seveda ni nič narobe - podjetje lahko ustanovi, kdor hoče, analize pa naj bi opravljali strokovnjaki. Nerodno je, ker podjetje nima zaposlenih,...

Dokaj logičen zaključek je, da laboratoriji, kjer opravljajo analize očetovstva, niso niti na Tržaški 132 niti kje drugje v Sloveniji, pač pa v tujini. To pa pomeni, da podjetje brez zaposlenih samo zbira vzorce in jih pošilja nekam, odkoder dobi rezultate in jih, upam, prevede v slovenščino, preden jih posreduje naročniku. Sicer pa morda niti ni kaj dosti prevajati, saj je ključni izsledek analize mogoče povzeti v DA (oče) ali NE (oče). Tovrstne analize v Evropi - npr. pri NIMBL Diagnostics (ki ima, začuda, enako certificirane laboratorije kot 'naš' inštitut) - stanejo 179 EUR. Samo v Nemčiji naj bi bilo več kot 100 ponudnikov tovrstnih analiz, vednar jih velika večina predstavlja podjetja brez lastnega laboratorija. Mogoče bi torej vse skupaj lahko uvrstili v kategorijo 'dober posel', ne pa pod 'novo biologijo'.

Samo še en protein do izvornih celic

2009-09-15T22:19:00.002+02:00

Komaj štiri mesece po zadnji 'veliki novici' povezani z induciranimi pluripotentnimi celicami (Od iPSa do piPSa) je tu nadaljevanje zgodbe, ki pomeni nadaljnjo poenostavitev postopka priprave tovrstnih celic. Revija Nature je konec avgusta kot predhodno objavo na spletu predstavila raziskavo, ki kaže, da je za pretvorbo zrele (diferencirane) celice v pluripotentno celico dovolj prisotnost enega samega proteina, ki nosi oznako OCT4.

Še lani je kazalo, da je za spremembo celičnega fenotipa v pluripotentnega potrebno vsaj prehodno izražanje štirih različnih proteinov. Letos pa so s poskusi na miših ugotovili, da zadošča za pretvorbo samo en protein, to je transkripcijski faktor OCT4 in samo vprašanje časa je bilo, kdaj bodo poskus izpeljali tudi s človeškimi celicami, kjer bi lahko deloval isti protein.

Natančnejše branje članka pa razkirje nekatere pomembne dodatne podatke. Tako na primer kot izhodišče tokrat niso vzeli v celoti diferencirane celice, pač pa so izhajali iz živčne izvorne celice. Res da se bi ta bila sposobna diferencirati le v celice živčnega sistema (ne pa na primer v kožne, krvne ali jetrne celice), vseeno pa ne gre za dokončno diferencirano celico. Celice so okužili z retrovirusom, ki so mu pred tem vstavili zapis za protein OCT4, ki se je v transficiranih celicah tudi izražal. Ugotovili so, da so te celice pridobile lastnost, da so se lahko razvile ne samo v živčne, pač pa tudi v vse druge tipe celic. Vendar pa to še ne pomeni, da je mogoče isti transkripcijski faktor uspešno uporabiti za pripravo induciranih pluripotentnih celic iz katerihkoli drugih delno specializiranih izvornih celic.

Razlog, da so živčne izvorne celice tako primerne za pretvorbo v iPS je v tem, da te celice tako ali tako že same izražajo tri ostale proteine, ki so ob OCT4 potrebni za prehod v pluripotentno stanje. Ob tem pa je revolucionarnost tokratnega odkritja morda malo manj prepričljiva kot bi morda sklepali iz naslova...

O odkritju si lahko več preberete tudi v The Scientistu.

GS rastline - kaj v resnici ni dovoljeno...

2009-08-28T15:01:00.005+02:00

Rad bi le opozoril na zanimive komentarje k prispevku o domnevnem omejevanju raziskav na GS rastlinah, o čemer sem pisal par tednov nazaj. Ameriška revija Scientific American je namreč objavila članek, v katerem uredniki trdijo, da podjetje Monsanto ne dovoljuje objav rezultatov, ki bi lahko njihove gensko spremenjene (GS) rastline prikazale kot kakorkoli sporne.

Pri reviji Mladina (podatke pa je kot komentar posredoval Okapi) so o tem zahtevali pojasnila neposredno pri Monsantu. Iz odgovorov je mogoče razbrati, da obstajajo trije tipi pogodb za uporabo GS semena. En tip je za kmetovalce in ti po določilih pogodbe seme lahko uporabijo samo za pridelavo poljščin, ne pa za raziskave. Drugi tip je pogodba za raziskave tistih semen ali rastlin, ki so že patentirani oz. na trgu in ta vključuje nekatere omejitve, ki pa niso pretirane. Tretji tip pa so pogodbe za semena v fazi razvoja, te pogodbe pa vsebujejo posebna določila (kar je s stališča varovanja industrijske lastnine razumljivo). Pri standardnih pogodbah za raziskovanje ni navedenih nobenih preverjanj vsebine izsledkov s strani Monsanta in v pogodbi izrecno piše, da je rezultate dovoljeno objaviti. To je torej v nasprotju s tem, kar je pisalo v ameriški reviji.

Omejitve, ki ji vseeno postavlja Monsanto za raziskave že patentiranih GS rastlin, so glede namena raziskav, saj ne dovoljuje genetskih raziskav, ki bi vključevale križanje, raziskave postopka vnosa novih genov v konkretne rastline, vnos dodatnih genskih sprememb, razvoj metod za ugotavljanje prisotnosti ali odsotnosti patentiranih vključenih lastnosti, in uporabo nekomercialnih metod za ugotavljanje prisotnosti novih genov v semenih. Za tovrstne raziskave bi bilo treba skleniti posebno pogodbo.

Kot zaključuje Okapi v svojem komentarju torej očitno uredniški članek v SciAm temelji na napačnih informacijah. Ne moremo pa tudi izključiti možnosti, da Monsanto morda poskuša v okviru splošne omejitve, da je dovoljeno opravljati le raziskave za posredovanje informacij pridelovalcem, študentom in kmetijski javnosti, kakšne raziskave vseeno omejiti s tem, da ne podpiše pogodbe z raziskovalcem, v katerega verodostojnost dvomi, ali ki je bil v preteklosti podjetju nenaklonjen. Po mojem bi tovrstne pogodbe morale biti manj restriktivne in bi veljale avtomatsko, z uporabo izdelka (semena GS rastline), podobno kot to velja pri računalniških programih, kjer podjetje v resnici ne more preprečiti, da bi nek program, ki ste ga legalno kupili, tudi uporabili. Če pa kršite pogodbo, pa vas lahko tožijo - imate vsaj možnost, da dokažete, da niste naredili nič narobe, kar trenutno v primeru Monsanta očitno ne gre.

Ko smo ravno pri GS rastlinah: verjetno nihče ne ve, je pa res, da je še do 25. septembra v javni razpravi predlog Uredbe o podrobnih ukrepih za pridelavo GS koruze v Republiki Sloveniji. Najbolj omejujoče postavke tako ali tako vsebuje že sam zakon, predlagana uredba - ki bo morala prestati vsaj zelo natančen redakcijski poseg, preden bo zrela za sprejemanje - pa predvsem predpisuje podrobnosti glede širine varovalnega oz. zadrževalnega pasu med poljem z GS koruzo in drugimi koruznimi polji in glede velikosti pribežališčnega pasu (20 % površine !), kjer bodo koruzne vešče lahko po mili volji delale škodo. Sicer nikjer ne piše, da tam ni dovoljeno škropiti proti vešči,... če pa je dovoljeno, pa vprašanje, če to sploh še je pravi pribežališčni pas.

P.S. (14.4.2010): Problem omejevanja dostopa do GS semen za raziskave so kritično obdelali tudi pri reviji Nature Biotechnology (ni prosto dostopna). Članek je dostopen na spletni strani avtorice Emily Waltz.

Črtna koda DNA za kopenske rastline

2009-08-19T22:38:00.003+02:00

Bloger Franc, ki vestno piše MikroB(io)log, me je pred časom opozoril na članek, ki se mi je res zdel zanimiv, zato sem mu obljubil, da ga bom predstavil v Novih biologijah. Točno dva tedna nazaj je v reviji PNAS izšel kratek članek z 52 avtorji - kar že samo po sebi nakazuje, da gre za pomembno zadevo. In res - čeprav morda metodološko gledano ne gre za uporabo neke nove tehnologije ali za povsem nov pristop, je sporočilo članka jasno in daljnosežno. Avtorji, ki sestavljajo mednarodni konzorcij CBoL (konzorcij za črtno kodo življenja), sodelujejo že štiri leta, osnovni cilj raziskav pa je določiti tista zaporedja na ravni DNA, ki so med posameznimi vrstami tako različna, da bi lahko samo na osnovi teh nukleotidnih zaporedij ločili vrste med seboj.

Praktično to pomeni, da bi lahko neko vrsto živega bitja določili samo na osnovi nekaj miligramov tkiva (ali, teoretično, ene same celice). Izolirali bi DNA, nato pa bi pomnožili točno določeno regijo, ki naj ne bi bila daljša od 1000 nukleotidov (to je trenutno meja sorazmerno zanesljivega določanja zaporedja v eni reakciji) in ki bi bila med vrstami tako različna, da bi, ko bi prebrali zaporedje, natančno vedeli, za katere vrsto živega bitja gre. Dokler razmišljamo samo o medvedih in lisicah, se zdi vse skupaj precej nepotrebno, zato pomislimo recimo na vijolice. Če se še prav spomnim, v Sloveniji raste kakšnih deset različnih vrst, ki se nekatere med seboj razlikujejo po malenkostih, ki zahtevajo natančnega poznavalca rastlinske morfologije in dobrega taksonoma. Kako bi se znašli, ko bi vas določevalni ključ spraševal, ali je ostroga ozka, priostrena, ukrivljena navzdol, so priveski čašnih listov kratki, hkrati pa so listi širokojajčasti, ter ali so plodnica in plodovi goli in prilisti stebelnih listov mnogo krajši od listnih pecljev? Težko. Tudi če točno veste, kaj vsi ti izrazi pomenijo, je pogoj, da imate pred sabo hkrati olistano cvetočo rastlino in rastlino s plodovi, sicer ne bo šlo. Včasih se boste morali vrniti na teren čez par mesecev in botanizirati naprej... Kar želijo raziskovalci v konzorciju, pa je, da iz rastline, ki niti nujno ne cveti, niti nima plodov, s standardnim postopkom izolirate DNA in jo pošljete na nezahtevno analizo. Podatke primerjate z bazo zaporedij in že veste, za katero rastlino je šlo.

Rastline so si med seboj zelo različne, zato je bilo treba poiskati tiste dele DNA, ki so si med seboj vendarle dovolj podobni, da za pomnožitev zaporedja ni potrebno dolgotrajno iskanje, kje so ta zaporedja skrita. Ugotovili so, da so taka zaporedja na kloroplastni DNA (rastline imajo razen jedrne DNA še precej krajše molekule DNA v mitohondrijih in v kloroplastih), zaporedij, ki bi lahko bila uporabna, pa so v dosedanjih analizah našli sedem. Že leta 2005 so raziskovali nekatere regije kloroplastne DNA, ki bi lahko predstavljale razločevalna zaporedja in s tem služila kot črtna koda za cvetoče rastline. V letošnjem članku pa so analizo bistveno razširili, saj govorijo o kopenskih rastlinah (vodne so na ravni DNA toliko drugačne, da izbrana zaporedja niso dala uporabnih rezultatov).

Črtna koda DNA sicer obstaja tudi za živali, temelji pa na zaporedju mitohondrijske regije CO1. Že pred 6 leti so ugotovili, da je na tak način mogoče razlikovati med živalmi, baza podatkov pa danes vključuje že skoraj 60.000 živalskih vrst. Ker je pri rastlinah mitohondrijska DNA v tej regiji zelo ohranjena, je bilo treba poiskati drugo, bolj heterogeno zaporedje. Izmed 7 predhodno evidentiranih kandidatnih zaporedij so kot standard za razlikovanje med vrstami določili dva lokusa, rbcL in matK, ki sicer ne zapisujeta za proteine. Čeprav vsi člani konzorcija niso bili enotnega mnenja, so se vseeno podpisali pod kompromisni predlog, ki bo omogočil nadaljnje delo na samo eni regiji DNA in s tem čimprejšnjo optimizacijo postopka in razvoj baze podatkov.

Pri svoji analizi so izhajali iz 907 rastlinskih vzorcev, za katere so točno vedeli, katerim vrstam pripadajo. Skupaj so imeli 445 vrst kritosemenk, 38 vrst golosemenk in 67 vrst nižjih rastlin (talofitov). Ugotovili so, da je z določitvijo nukleotidnega zaporedja obeh izbranih segmentov DNA bilo mogoče nedvoumno določiti vrsto pri 72 % vzorcev (izmed 397, pri kolikor so lahko določili zaporedje vseh 7 evidentiranih regij), preostale pa je mogoče uvrstiti v skupine, na osnovi drugih lastnosti (npr. rastišča) pa z veliko verjetnostjo lahko določimo tudi vrsto.

Na Zemlji naj bi bilo okrog 400.000 različnih vrst kopenskih rastlin, med temi je 100.000 dreves, ki jih bodo v nadaljevanju poskušali raziskati z opisano metodo bolj natančno.

S tem je vse bliže dan, ko sistematika ne bo več temeljila na anatomiji in morfologiji, pač pa bo postala domena molekularnih biologov. Ali drugače, taksonomi in ekologi bodo uporabljali predvsem molekularne metode za lažje razumevanje raznolikosti ekosistemov. To bo mogoče malo manj arhetipska biologija, zato pa bolj natančna. Taksonomija bo še dolgo pomemben predmet v okviru študija biologije, pot do nje pa ne bo več rezervirana le za botanike in zoologe, pač pa bodo o tem lahko enakopravno razpravljali tudi molekularni biologi in biokemiki.

Gotovo bo podoben pristop v prihodnje na voljo tudi za mikroorganizme, kjer pa bo delo še bolj zahtevno, saj ni tako ohranjenih, pa vendar heterogenih zaporedij kot pri mitohondrijih in kloroplastih višjih organizmov.

Cenzurirane raziskave GS rastlin

2009-08-06T22:24:00.002+02:00

Novinar Staš Zgonik, ki piše za Mladino, me je opozoril na sestavek v avgustovski številki ugledne poljudnoznanstvene revije Scientific American, ki je v praktično celoti (samo z drugim naslovom kot v tiskani reviji, str. 22) dostopen tudi na spletu.

Članek ima nadnaslov Mnenje urednikov, v njem pa opozarjajo, da agrobiotehnološka podjetja, ki so razvila in tržijo semena gensko spremenjenih rastlin, od raziskovalcev zahtevajo, da pred objavo rezultatov, dobljenih z njihovimo semeni, članke pošljejo v odobritev podjetju, to pa lahko objavo tudi zavrne. Osnova za tovrstno kontrolo je pogodbeno določilo o končnem uporabniku, ki ga mora podpisati vsak kupec.

Skupina entomologov, ki se ukvarja z žuželkami, ki so vezane na koruzo, se je glede tega pritožila ameriški Agenciji za varstvo okolja, saj menijo, da podjetja dovolijo raziskave na njihovih izdelkih samo tistim znanstvenikom, za katere menijo, da so naklonjeni rastlinski genski tehnologiji.

Če se izkaže, da so trditve entomologov resnične, pa tudi če je res, da podjetja lahko filtrirajo, kateri rezultati smejo v objavo in kateri ne, potem to pomeni (pre)velik poseg v neodvisnost raziskovalnega dela in neodvisno preverjanje novih tehnologij. Podjetja, ki že tako nimajo velikega ugleda v javnosti, s tem še dodatno izgubljajo svojo verodostojnost.

Čeprav je do rezultatov o vplivu na okolje in zdravje mogoče priti tudi posredno, brez neposrednega dela z GS semeni, je vsakršno omejevanje raziskovalnega dela z GS rastlinami, ki so dovoljene za sajenje, nedopustno in brez prave primere v svetu novih tehnologij. Varovanje intelektualne lastnine, na katerega se izgovarjajo proizvajalci, je tu povsem irelevantno.

Ali ekološka živila res niso bolj zdrava od običajnih?

2009-07-30T22:08:00.003+02:00

V reviji American Journal of Clinical Nutrition je 29. julija kot predobjava izšel članek britanskih znanstvenikov, ki so izmed več kot 52.000 raziskovalnih člankov, ki so izšli v zadnjih 50 letih, izbrali tiste, ki obravnavajo primerjavo ekoloških ('organskih') živil s standardnimi. Našli so 162 tovrstnih analiz, vendar so ustrezno kakovostne kvantitativne podatke objavili le v 55 izmed teh člankov.

Skupen imenovalec izbranih 55 analiz je, da je konvencionalno pridelana rastlinska hrana bogatejša z dušikom, ekološko pridelana pa vsebuje več fosforja in kislin. Pri 8 drugih sestavinah razlike niso bile statistično pomembne. Primerjalnih analiz mesa je bilo sorazmerno malo in niso pokazale značilnih razlik glede sestavin.

Na osnovi te študije so zaključili, da so razlike v sestavi zelo majhne in so predvsem posledica različnega načina pridelave. Reuters je v svoji novici dodal, da ekološka živila ne le, da nimajo nobene prehranske prednosti pred konvencionalnimi, pač pa tudi niso nič bolj zdrava. To je vsaj zanimivo, saj je svetovno tržišče ekološke hrane vredno 48 milijard USD.

Vprašanje pa je, ali je o tem, kako vpliva neko živilo na zdravje posameznika, dovolj pogledati vsebnost 11 sestavin hrane. Morda bi se pred 20 leti to zdelo dovolj, današnje razumevanje uravnavanja izražanja genov in zapletenih signalnih poti v celicah in med celicami pa kažejo, da lahko nekatere sestavine v sledovih pomembno vplivajo na fiziološke procese. Vsebnost teh sestavin pa je težko določiti, nenazadnje zato, ker so nekatere snovi dokaj nestabilne in so v različno starih in različno hranjenih rastlinskih živilih prisotne v zelo različnih koncentracijah.

Nasvet: ne glede na objavljeno raziskavo uživajte sveže nabrano zelenjavo in sadje (pa tudi če ni ekološko pridelano). Poletje je kot nalašč za to.

40 let "sintezne biologije"

2009-07-29T22:16:00.002+02:00

Dober mesec nazaj je umrl Ralph Hirschmann, vodja raziskovalne skupine, ki je pred 40 leti objavila članek o sintezi encima. Leta 1969 so namreč v isti številki revije Journal of the American Chemical Society objavili prispevke dveh konkurenčnih skupin, ki sta obe sintetizirali isti encim, a na povsem različna načina. Medtem ko je Hirschmannova skupina iz podjetja Merck v skupaj 5 kratkih člankih razložila, kako so sintetizirali posamezne peptide in jih na koncu povezali v aktivno encimsko molekulo, je ekipa Roberta Merrifielda sintezo 124 aminokislinskih ostankov dolgega encima opravila v enem kosu (in objavila en članek).

Robert Merrifield je delal na Rockefellerjevi univerzi v New Yorku in je že pred tem razvil postopek za organsko sintezo proteinov v brezvodnem okolju. Samo vprašanje časa je bilo, kdaj bodo poskusili metodo uporabiti za sintezo enega od encimov. Ribonukleaza A je bila za obe skupini povsem logična izbira, saj je bilo njeno aminokislinsko zaporedje znano, 124 ostankov pa predstavlja (tudi po današnjem znanju) enega od najmanjših encimov. Hirschmann je s sodelavci za uspešno sintezo rabil 18 mesecev.

Čeprav je bil dosežek za tisti čas tako pomemben, da se je znašel na naslovnici New York Timesa, pa danes encimov seveda ne sintetiziramo na tak način. Z razvojem genskega inženirstva v drugi polovici sedemdesetih in v osemdesetih letih je sinteza daljših proteinskih molekul s kemijskimi metodami postala stvar preteklosti, takrat pa je rezultat obeh ekip pomenil pomemben povezovalni element med kemijo in biologijo.

Merrifieldov prispevek k razvoju kemije je Nobelova fundacija nagradila z Nobelovo nagrado za kemijo leta 1984, Hirschmann pa je dobil nekatera druga pomemba priznanja, predvsem v ZDA.

Povzeto po prispevkih v New York Timesu in The Scientistu.

O (ne)varnosti cepiva proti mehiški gripi

2009-07-21T23:09:00.005+02:00

Ste tudi vi dobili v teh dneh po e-pošti sporočilo glede okuženega cepiva proti novi obliki gripe H1N1? Omenjena je novinarka Jane Burgermeister, ki je odkrila svetovno zaroto, v kateri sodelujejo Združeni narodi, Svetovna zdravstvena organizacija in ameriški predsednik. Vložila naj bi tožbo proti vsem tem, ker je zarota popolna, pa jo poskušajo utišati in so ji dali odpoved v službi... Svetovne zarote so dobre v filmih, v resnici pa - ali se spomnite kakšne, ki je uspela? Najbrž ne in tako bo tudi s to. Zarote v resnici ni.

Poglejmo po vrsti. V pisanju je preprosto preveč očitnih nepravilnosti, da bi ga lahko jemali kot resno. Podatek, da bo cepivo okuženo, ne drži, saj temelji na dogodku iz februarja letos, ko je avstrijska podružnica podjetja Baxter (ki je eden od proizvajalcev cepiva) na več naslovov raziskovalnih in zdravstvenih organizacij iz treh držav (tudi v Slovenijo) poslala vzorce sezonskega virusa, ki so bili onesnaženi z virusom ptičje gripe. Ni šlo za cepivo, pač pa za vzorce virusov H3N2, v katerih se je znašel H5N1. Ne prvih ne drugih ne bo v cepivu proti mehiški gripi. Ne bo tudi držalo, da je mehiška gripa podobna ptičji (no, pač, vsi virusi influence so si med seboj relativno podobni...) in da celo iz nje izhaja. Gre za drug tip virusa in njegovo postopno evolucijo v vzorcih iz okuženih prašičev so že dokazali. Seveda pa bi bilo filmsko, če bi virus res ustvarili v laboratoriju in ga potem razširili po vsem planetu... Vseeno pa mehiška gripa ni dober način za iztrebljenje 5 milijard ljudi, kot piše v tistem sestavku, saj bi bilo gotovo bolj učinkovito sprostiti kar virus španske gripe, ki je bila leta 1918 smrtna pri kar 20 % okuženih (mehiška je pri približno 0,5 %).

Klasični način priprave cepiva je tak, da z izbranim virusnim sevom okužijo oplojena kokošja jajca. Virusi influence se v jajcih namnožijo in po nekaj dneh jih izolirajo in inaktivirajo, potem pa testirajo učinkovitost procesa in odsotnost nečistoč. Za eno dozo cepiva sta potrebni dve, včasih tri jajca. Proizvodne zmogljivosti naj bi bila pretekla leta okrog 300 milijonov doz letno. Letošnja pandemija pa je seveda povečala naročila, ki naj bi jih bilo letos okrog 1 milijardo doz (po nekaterih podatkih celo dvakrat toliko). V tako kratkem času je nemogoče dobiti 2 milijardi oplojenih jajc, posebej zato, ker naročniki želijo, da bi cepivo bilo na voljo že zgodaj jeseni (na severni polobli).

Od sredine devetdesetih let že razvijajo alternativni postopek, pri katerem za namnožitev virusov ne uporabljajo več kokošjih jajc, pač pa celice v kulturi. Najbolje so se izkazale celice ledvičnega epitela, ki izhajajo iz afriških zelenih opic (zelenih morskih mačk), to so tako imenovane celice vero. Gojijo jih v bioreaktorjih, kar pomeni, da je možna proizvodnja v velikem obsegu, vendar pa so predpriprave procesa sorazmerno dolge, predvsem v primerjavi z ustaljenim robotiziranim postopkom priprave v jajcih.

Cepiva, pripravljenega v jajcih, ne dajejo tistim, ki so alergični na kokošja jajca, ker obstaja nevarnost, da cepivo vsebuje nekatere ostanke jajčnih beljakovin. Tega problema pri cepivu, pripravljenem v celicah vero, ni. Obstaja pa potencialna možnost, da bi tako cepivo lahko vsebovalo morebitne opičje viruse in tu ni mogoče v celoti izključiti možnosti, da bi virus lahko okužil tudi človeka. Seveda se to ne bi smelo zgoditi - celična linija bi morala biti preverjeno prosta virusov in izolacijski postopek bi moral biti tak, da tudi če bi virusi bili prisotni, ti ne bi pristali v frakciji virusa influence. Ostaja pa morda nekoliko nelagoden občutek, da cepivo, ki je potrebno v tako kratkem času, ne bo šlo skozi enako natančno kontrolo kot bi sicer, če bi bilo časa dovolj. Medtem ko naj bi za severnoameriško tržišče večina cepiva še vedno prišla iz proizvodnje v jajcih, kaže da bo v Evropi več cepiva iz celičnih kultur. Ker pa je proizvodnja virusov mehiške gripe v jajcih baje manj uspešna kot je pri sezonskih sevih (za vsakoletna cepiva zmešajo inaktivirane viruse treh sevov, ki jih pripravijo ločeno), bo trajalo dalj časa, da bodo lahko dobavili naročene količine cepiva. Lahko se zgodi, da bodo dobave kasnile za več mesecev in se zavlekle v zimo, ko bo verjetno višek pandemije na severni polobli že mimo.

Cepljenje ljudi, ki so že preboleli (mehiško) gripo, ni smiselno in če bo cepivo kasnilo, bo to lahko zmanjšalo število doz, ki bodo potrebne. Vseeno pa razmišljajo, da bi potrebno število doz zagotovili na tak način, da bi namesto dveh injekcij dobili samo eno, a v kombinaciji z ojačevalnim sredstvom (žargonsko mu rečemo 'buster'), ki pospeši nastajanje protiteles v organizmu. Vendar se nekateri bojijo, da je ojačevalno sredstvo za zdravje prej nevarno kot pa koristno.

Podatki iz ZDA kažejo, da tam vsako leto zaradi okužbe z gripo in zaradi kasnejših zapletov umre okrog 40.000 ljudi. Mehiška gripa je doslej na svetu direktno ubila okrog 700 ljudi, tako da situacija še zdaleč ni kritična. Bolj zaskrbljeni smo morda lahko zaradi stališča, da novo cepivo ni primerno za mlajše od 18 let in za starejše od 60 let, saj je iz epidemioloških raziskav znano, da sta prav ti dve skupini tisti, ki ob pravočasnem cepljenju najbolj pozitivno vplivata na zmanjšanje smrtnih primerov bolezni. Več o tem pa piše tudi v Wikipedijinem sestavku o cepivih proti gripi.

Afriške korenine

2009-07-20T20:40:00.002+02:00

V ZDA deluje podjetje African Ancestry, ki se je specializiralo na 'iskanje korenin' za temnopolte, seveda na osnovi analize DNA. V šestih letih delovanja so ustvarili lastno bazo podatkov, po kateri naj bi bili sposobni z veliko gotovostjo ugotoviti, odkod v Afriki izhajajo predniki. Sicer je njihova spletna stran zelo prijazna do uporabnika in počasi in nazorno razlaga, kakšno je genetsko ozadje analiz, ki jih opravljajo, vseeno pa so mnogi do njihovih storitev skeptični. Morda upravičeno...

Za razliko od večine na videz podobnih analiz drugih ponudnikov genskih analiz svoje omejuje na dve tarči: na majhne razlike v mitohondrijski DNA in na kromosom Y. Mitohondrije dedujemo vedno od matere in število polimorfnih mest je na mitohondriju zelo majhno. Ker ima vsak od nas enako zaporedje mitohondrijske DNA kot njegova prapraprapra...babica, je mogoče s primerjavo teh zaporedij med različnim afriškimi narodi z določeno mero gotovosti reči, kje na afriški celini se določeno zaporedje najpogosteje pojavlja. Moški potomci pa dedujejo po očetih kromosom Y. Ker ta nima para v genomu, praktično ne izmenjuje delov kromosomov, zato lahko z analizo polimorfizmov na tem kromosomu zasledujemo moške prednike; seveda moramo imeti dovolj podatkov od pripadnikov različnih narodov, da lahko preiskovane polimorfizme primerjamo z bazo podatkov.

Teorija je sorazmerno preprosta. Kaj pa potem lahko očitamo podjetju, ki na videz dela s povsem odprtimi kartami? Podjetje za 299 USD ponuja analizo prednikov po materini strani in za isto ceno analizo prednikov po očetovi strani. To ni malo, če razumemo, kaj je za tako analizo treba narediti. Kot zanimivost: če že imate zaporedje mitohondrijske DNA ali podatke o markerjih na kromosomu Y, vam analizo opravijo za samo 200 USD ;-) kar verjetno pomeni, da je cena analize DNA kvečjemu 99 USD. Res je morda končni rezultat lepo zapakiran in okrašen (pismo, izpis nukleotidnega zaporedja, certifikat, barvni zemljevid Afrike, vodič po prednikih iz zahodne in srednje Afrike, članstvo v spletnem portalu podjetja), vendar pa obstaja vprašanje, kako zanesljiv je v resnici rezultat.

Prvi dvom se nanaša na podatek o prednikih, saj rezultat pomeni, da vam sporočijo, v kateri današnji afriški državi so prebivalci, ki so po DNA podobni vam. Glede na zgodovino nastajanja držav po logiki kolonijalnih delitev in ne prav redke selitve narodov po celini bi bil bolj logičen rezultat podatek o tem, kateremu afriškemu narodu ali etnični skupini so najverjetneje pripadali predniki. Drugič, nekateri menijo, da baza podatkov še vedno ni dovolj velika, da bi lahko bili rezultati res zanesljivi. Tretjič pa: če res opravijo analizo mitohondrijske DNA, potem to v resnici ni tako ogromno delo kot se morda zdi po dolžini nukleotidnega zaporedja, ki ga dobijo naročniki. Mitohondrijski genom je res dolg 16.595 nukleotidnih parov, a v resnici je med posamezniki zelo malo razlik. Trenutno je znanih kar 5734 celotnih nukleotidnih zaporedij mitohondrijske DNA različnih ljudi (ja, tudi neandertalcev), vendar so razlike skoncentrirane na nekaterih polimorfnih mestih, zato zadošča analiza le teh, vse ostalo pa je mogoče z veliko zanesljivostjo prepisati od kogarkoli drugega. Vendar pa tudi za te analize najverjetneje uporabljajo biočipe - cene tovrstnih analiz pa se postopno nižajo, kot kaže tudi nedavni podatek na blogu BioNovice.

Tri tedne nazaj je o tej temi poročal tudi BBC. Med drugim so navedli podatek, da se je za gensko testiranje doslej odločilo že pol milijona Američanov (med njimi 35.000 Afroameričanov).

Barjanski koliščarji in DNA iz grozdnih pečk

2009-07-15T22:01:00.005+02:00

Kot veste, so pred davnimi časi na robu Ljubljanskega barja, ki je bilo takrat še jezero, živeli koliščarji. Ukvarjali so se baje s poljedeljstvom, živinorejo, lovom in ribolovom, žgali so izdelke iz gline, se prevažali z drevaki in vozovi. Ti davni časi so bili pred približno 5000 leti, torej davno davno pred prihodom Rimljanov v naše kraje. Ostanke kolišč so našli prvič v bližini Iga že leta 1875, do danes pa poznamo že okrog 4o najdbišč, kjer so stala kolišča. Večina jih je na južnem robu Barja. Ko odkrijejo kakšno novo (kako poteka taka raziskava, si lahko preberete na primer v Arheološkem vestniku), ga natančno raziščejo arheologi, ki pa ne odkopljejo samo lesenih ostankov, keramike in kakšnih živalskih kosti, pač pa tudi kakšne drobnarije - recimo grozdne pečke. Tako kot ostale rastlinske ostanke jih natančno pregledajo paleobotaniki in na osnovi rastlinskega materiala je mogoče marsikaj reči o načinu življenja, pa tudi o vegetaciji, ki je prevladovala v tistem času.

Stvar z grozdnimi pečkami pa ni tako postranska kot se morda zdi. Za trto so dolgo menili, da so jo v naše kraje prinesli šele Rimljani, torej pred približno 2000 leti. Vendar pa obstaja več paleobotaničnih dokazov, ki kažejo, da je vinska trta rasla v naših krajih že davno pred tem. Današnja vinska trta, kakršno vidimo v vinogradih po Evropi, je vrste Vitis vinifera, podvrste vinifera. Razvila se je verjetno pod vplivom človeka iz druge podvrste, V. vinifera sylvestris, ki ji rečemo divja trta (nekateri jo sistematizirajo po starem še vedno kot posebno vrsto V. sylvestris). Ta še danes raste na nekaterih redkih rastiščih v Srednji Evropi, tudi v Sloveniji, na primer (baje) v Posavju in na Vipavskem, običajno na peščenih rečnih bregovih, znano pa je tudi rastičje v Vinjah pri Dolu, kjer divja trta raste v gozdu.

Koliščarji so seveda lahko nabirali grozdje divje trte. Grozdi so sicer bolj redki in jagode niso tako mesnate, vseeno pa so sladke. Vendar pa ne moremo izključiti, da so trto udomačili in jo gojili. Znano je, da so trto gojili v Vzhodnem Sredozemlju že v času pred koliščarji, pa tudi to, da so koliščarji trgovali s sredozemskimi in severnoevropskimi kulturami. Tako bi lahko iz Male Azije dobili tudi sadike žlahtne trte in se spoznali z načinom gojenja trte. Kako bi torej lahko ugotovili, ali so na Barju v bakreni dobi nabirali jagode divje trte ali so imeli takrat že gojeno trto? Na prvi pogled se zdi to povsem nemogoče.

Pri sistematični analizi kolišča Hočevarice pri Verdu - izkopavanja so se začela že leta 1998 - so prvič pri nas izvedli sejanje tistih plasti, ki jih je bilo mogoče povezati z ostanki človeškega bivanja, skozi sita treh različnih gradacij. Našli so več kot 30.000 semen in drugih rastlinskih ostankov s premerom nad 3 mm ter še dosti več manjših. Med velikimi semeni je bilo največ, kar 27 %, grozdnih pečk. Z radiokarbonskim datiranjem so ugotovili, da so stare 4800 let in so torej najstarejše grozdne peške, kar so jih našli na območju Slovenije. Raziskavo o tem so objavili slovenski raziskovalci v reviji Vegetation History and Archaeobotany decembra lani. Članek je prosto dostopen.

Divja trta ima semena, ki so pretežno okrogle oblike, medtem ko ima gojena trta semena hruškaste oblike. Zato so paleobotaniki najprej primerjali obliko semen, ki so jih izkopali v Hočevarici s semeni iz rimskega obdobja (1. stol. n. št.), ki so jih našli na Vrhniki. Sliši se preveč preprosto, da bi bilo res... Če primerjamo obliko pečk (slika 2), vidimo da so nekatera semena iz neolitika nekoliko srčaste, pa tudi rahlo hruškaste oblike, niso pa res okrogla. Današnja trta ima res pretežno hruškasto obliko semen (slika 3); pregledali so 50 semen petih različnih sort, tudi take, ki izhajajo iz vrste V. lambrusca.

Biometrična analiza, pri kateri so določili nekatera značilna razmerja dimenzij semen, so pokazala na preveliko raznolikost znotraj vsake od analiziranih skupin semen, da bi bilo mogoče dati nedvoumne zaključke. Velikost semen (slika 6) je bila pri neolitski trti največja, vendar tudi rimska in sodobna trta nista imeli enako majhnih semen, zato sama velikost ne more biti merilo, ki bi zadoščalo za uvrstitev v podvrsto. Razen tega je četrtina neolitskih semen bila enako majhnih kot moderna semena. Torej samo na osnovi oblike semen ne moremo priti do dokončnega odgovora, za katero podvrsto trte je šlo. Šele ob uporabi štirih različnih biometričnih formul so ugotovili, da sta od analiziranih 142 neolitskih semen samo dve taki, ki bi ju bilo mogoče uvrstiti v skupino gojene trte. Vendar je tudi pri rimskih semenih največ 20 od analiziranih 66 semen takih, ki jih je mogoče imeti po izvoru iz gojene trte, to pa ni pričakovano. Celo pri modernih vzorcih je za skoraj polovico semen mogoče na osnovi biometričnih analiz dvomiti, da res pripadajo gojenim sortam, zato so tovrstne analize neprepričljive.

Ker se drugi deli rastline niso ohranili, so poskusili iz semen izolirati DNA in izvesti analizo značilnih zaporedij. Žal se je izkazalo, da iz tako starih vzorcev ni bilo mogoče dobiti dovolj kvalitetne DNA, da bi lahko opravili molekularnobiološke preiskave. Tudi iz vzorcev iz 1. stoletja jim ni uspelo dobiti ustrezne DNA, medtem ko so bili kontrolni poskusi s semeni različnih sort sodobne trte uspešni. Glede na to, da je švicarskim in francoskim paleobotanikom uspelo izvesti delno analizo mikrosatelitskih zaporedij kloroplastne DNA iz vzorcev starih okrog 2400 let, še ni čas, da bi vrgli puško v koruzo. Verjetno bo treba naslednjič vzorce takoj po izkopanju zamrzniti in izolacijo DNA opraviti v kar najkrajšem času, analizirati pa bo treba zelo kratka polimorfna zaporedja. Recimo, da še nismo slišali zadnje besede glede bronastodobnega vinogradništva na Barju.

O tistem novozelandskem ptiču

2009-07-09T22:53:00.003+02:00

Po dopustu poskušam ugotoviti, kaj vse se je dogajalo v času, ko me ni bilo. In kaj preberem danes na straneh RTV SLO? Da so avstralski znanstveniki na osnovi DNA, izolirane iz perja izumrle ptice moa ugotovili, kakšna je bila ta ptica v resnici. Prispevek naj bi povzeli po agenciji Reuters, objavili pa so ga 4. julija. Ampak ali je to sploh mogoče? In ali so res na osnovi DNA iz perja ugotovili, kakšno je bilo perje? In da je bila ptica visoka več kot 2 metra?

Poglejmo lepo po vrsti, kaj pravijo na portalu RTV SLO:

1. S pomočjo DNK so rekonstruirali videz velikanskega ptiča tekača, ki je živel do 13. stoletja na Novi Zelandiji.
2. DNK so dobili iz 2500 let starega perja iz več jam.
3. Ptice moa so zrasle do višine dveh metrov in pol in so tehtale do 250 kg.
4. Ptice so iztebili Maori okrog leta 1280.
5. DNK je pripadala pticam iz štirih vrst od desetih, kolikor jih je nekoč živelo.
6. S primerjavo DNK ptic moa z današnjimi pticami, so dobili predstavo o moah.
7. Moe so bile rjave barve, nekatera peresa pa so bila na koncih bela, zato so bile ptice videti grahaste.

Reuters je o moah pisal že 14. januarja in sicer, da so v jamah našli ptičje iztrebke, ki so jih analizirali na ravni DNA in ugotovili, s čim so se te velike ptice, ki so merile v višino tudi do tri metre, prehranjevale. V iztrebkih so namreč našli semena in liste, na osnovi DNA pa so ugotovili, za katere rastlinske vrste gre. Pri tem so našli nekatere znane rastline, nekaterih pa niso uspeli določiti in so menili, da gre za že izumrle vrste rastlin (iztrebki so bili stari od nekaj sto do 4000 let). Polovica od znanih rastlin je sorazmerno nizkih (do 30 cm), kar pomeni, da se je moa morala sklanjati skoraj do tal - pred tem so namreč menili, da je objedala grme in drevesa. V tej novici torej ni bilo ničesar o perju, samo o iztrebkih. Sicer pa na spletni strani Reutersa iskanje 'moa DNA' ne vrne nobenega drugega zadetka. Iskati bo treba drugje...

ABC Science nam pove bolj realno zgodbo:
Cilj raziskave je bil ugotoviti, ali je na osnovi DNA mogoče rekonstruirati barvo perja. To je bila osrednja tema doktorske naloge Nicolasa Rawlenca, rezultate pa je objavil v britanski reviji Proceedings of the Royal Society B. Peresa, iz katerih so izolirali DNA, so bila stara 2000 do 3000 let, našli pa so jih v skalnih spodmolih na več mestih po Novi Zelandiji. Na osnovi DNA so zgolj določili, katerim vrstam moj so posamezna peresa pripadala, niso pa iz DNA sklepali na barvo peres. V istih skalnih zavetiščih so namreč našli tudi enako stara peresa papig Cyanoramphus novaezelandiae, ki živijo tudi še danes. Ugotovili so, da se barve kljub starosti niso spremenile, zato so enako sklepali tudi za peresa moe. Za peresa težkonoge moe so na primer ugotovili, da so zelo podobna perju kivija, zato so z malo umetniške žilice pripravili rekonstrukcijo moe, ki je podobno grahaste barve kot kiviji. Raziskovalci se zavedajo, da so lahko bila peresa na različnih delih telesa različna, pa tudi da so se samci in samice lahko razlikovali. Razen tega so bile druge vrste moj lahko drugačne barve, vendar predpostavljajo, da so bili pustih varovalnih barv.

Edina novost, ki se zdi pomembna za analize starih vzorcev DNA iz perja, je ta, da so ugotovili, da je DNA mogoče uspešno izolirati tudi iz konic peres, medtem ko so prej menili, da je to možno samo iz votlih tulcev, kjer so peresa vstavljena v kožo. To pa je za dragocene muzejske primerke neprimerno, saj je treba izpuliti celotno pero. Sedanja raziskava torej kaže, da je mogoče le odrezati del peresa in izolirati dovolj DNA za bioarheološke raziskave. V primeru moj nameravajo na osnovi DNA kasneje preučiti, ali so klimatske spremembe vplivale na te ptice še pred prihodom človeka na novozelandske otoke.

Torej na osnovi DNA niso rekonstruirali videza izumrlih ptic in to vsaj nekaj (dest) let še ne bo mogoče. Rekonstrukcija ptic temelji na fosilnih ostankih kosti in najdenih peres, za katera menijo, da se v več tisoč letih niso barvno spremenila. Velika večina naslovov v spletnih novicah je torej zavajajočih, saj je bila analiza DNA le v pomoč pri določitvi ptičje vrste in nič več kot to.

Danes na radiu in v časopisih

2009-07-09T08:38:00.003+02:00

Prav na kratko bi rad opozoril na dva prispevka v današnji Delovi rubriki Znanost: Dragica Bošnjak piše o ustanovitvi konzorcija za matične celice in razvoj naprednih oblik zdravljenja na Nacionalnem inštitutu za biologijo, na isti strani pa Damjana Rozman opisuje delo Centra za funkcijsko genomiko in biočipe na Inštitutu za biokemijo Medicinske fakultete v Ljubljani.
Danes malo po 17. uri pa lahko na 2. programu Radia Slovenija spremljate oddajo Frekvenca X, v kateri bo osrednje mesto pripadlo sintezni biologiji; govoril bo Roman Jerala.
PS: Posnetek je na spletu.

iGEM 2009

2009-07-08T21:58:00.002+02:00

Seveda tekmovanje študentskih ekip iz sintezne biologije tudi letos bo! Srečanje ekip bo med 30. oktobrom in 2. novembrom na univerzi MIT, tako da imajo ekipe še dovolj časa za raziskovalno delo. Mnoge (tudi slovenska) so glede vsebine projekta zelo skrivnostne, saj gre vendarle za tekmovanje in prezgodnje odkrivanje kart ne predstavlja nobene prednosti, vseeno pa so se nekatere ekipe odločile, da že objavijo svoje zamisli.

Za letošnje tekmovanje se je prijavilo 112 ekip, kar pomeni tretjino več kot lani. Zato so morali organizatorji srečanje podaljšati za pol dneva, predstavitve pa bodo potekale v petih vzporednih sekcijah. Tudi letos bodo razen skupnega zmagovalca razglasili še drugo in tretje mesto izmed 3-10 finalistov. Razen teh priznanj bodo podelili še nagrade za najboljše projekte na področjih, ki bodo letos: Hrana in energija, Okolje, Zdravje in medicina, Proizvodnja, Nove uporabe sintezne biologije, Temeljne raziskave v sintezni biologiji.

Slovenska ekipa, ki jo tudi letos vodi prof. Roman Jerala, ima deset mentorjev (s Kemijskega inštituta) in sedem študentov. Letos so se v ekipo uvrstili: Marko Verce (Biotehnologija), Sabina Božič (Biokemija), Anja Lukan (Biokemija), Tibor Doles (Biologija), Nika Debeljak (Biotehnologija), Špela Miklavič (Mikrobiologija) in Urška Jelerčič (Fizika). O tem, kaj bodo delali, ne vemo še nič uradnega in verjetno bo treba za kaj več počakati do 1. avgusta, ko je rok za objavo osnovnega opisa projekta.

Zaenkrat si lahko ogledate zanimivo (a vprašanje, če res prav smiselno) idejo študentov iz škotskega Aberdeena, ki bodo pripravili bakterije Escherichia coli, ki bodo sposobne zaznati mesta v ceveh, ki so korodirana in bodo na mestu luknje v ceveh sintetizirale dvokomponentno proteinsko lepilo, ki naj bi zamašilo mesto puščanja cevi. Svoje projekte že predstavljajo tudi ekipe Bristola, Britanske Kolumbije, Groningena, Illinoisa, Lethbridga, Newcastla in druge. Do začetka avgusta bodo osnovni opisi na voljo za večino prijavljenih ekip.

Prav gotovo bo slovenska ekipa tudi letos predstavila zanimiv projekt in s tem prispevala k imidžu Slovenije kot biotehnološko naprednega okolja (čeprav bi se o tem dalo razpravljati...). Trenutno nas na svetovnem zemljevidu sintezne biologije še ni, čeprav bi nas vsaj glede na dosedanje uspehe na tekmovanjih iGEM tja lahko uvrstili. Sicer sem 'napako' že javil, ne vem pa, če se bo kaj zgodilo...

Prve poletne počitnice

2009-06-17T23:53:00.002+02:00

Včeraj sem bil gost na okrogli mizi o GSO-jih, ki jo je organiziral Evropski forum Socialnih demokratov v Centru Evropa v Ljubljani - mogoče res nisem stresal navdušenja nad GS rastlinami, a upam, da je bilo jasno, da sem za in da imam za to resne argumente... pri nekaterih razpravljalcih pa razen tega, da so zaskrbljeni in da so proti, argumentov v glavnem nismo slišali... Treba se bo še veliko pogovarjati; tokrat je bila ena ura in pol povsem premalo, da bi osvetlili vse vidike (ne)varnosti GS rastlin.

Jutri in pojutrišnjem bom v Bruslju na sestanku o novih biotehnoloških tehnikah (upam, da se bomo izvlekli iz razprav, v katerih na koncu ni več konsenza niti o tem, kaj je nukleinska kislina), potem pa dva tedna počitnic!
Upam, da greste kmalu tudi vi! Se vidimo po 6. juliju!

Odkod se je vzela mehiška gripa?

2009-06-15T22:53:00.003+02:00

Angleški in hongkonški raziskovalci s področja molekularne evolucije so s sodelavci analizirali nukleotidna zaporedja različnih doslej znanih oblik virusov influence A, ki so napadali prašiče in ta zaporedja primerjali z zdaj pandemično 'prašičjo gripo' (H1N1), ki lahko okuži človeka. Izkazalo se je, da je skupni prednik prašičjih in sedanje mehiške gripe razvil v obdobju med 9 in 17 leti (pri virusih gre evolucija seveda precej hitreje kot pri rastlinah ali živalih, pa tudi razlike med izolati so lahko zelo majhne). Članek bo objavljen v reviji Nature, spletna verzija pa je bila objavljena prejšnji četrtek. Poljuden komentar so objavili med drugim pri Reutersu.

Avtorji menijo, da bi morali biti bolj pozorni na razvoj virusa gripe pri prašičih, saj bi bilo mogoče že pred leti napovedati razvoj nove, za človeka nevarne oblike virusa. Ko se je nekaj let nazaj v Aziji pojavila ptičja gripa (H5N1), so mnogi epidemiologi in virologi svarili, da bi ta oblika lahko mutirala v za človeka visokopatogeno obliko - pa vendar se to ni zgodilo.

Natančna analiza zaporedij je pokazala, da so pri prašičih že prej obstajale oblike virusa, za katere bi lahko rekli, da so kombinacija človeških, ptičjih in prašičjih virusov, do okužb ljudi pa je najverjetneje prišlo že več mesecev preden so sprožili alarm zaradi širjenja bolezni med ljudmi v Mehiki - predvidevajo, da je to bilo januarja letos. Za hiter razvoj novih oblik virusa naj bi bilo delno krivo tudi živahno trgovanje z živimi živalmi med različnimi deli sveta. Ob tem avtorji omenjajo, da se je virus razvil postopno, preko več podobnih predhodnih oblik in da to ne podpira teorije, da je bil virus pripravljen umetno.

Sejem tržne genetike

2009-06-09T22:32:00.002+02:00

Danes se je v Bostonu začela prva konferenca tržne genetike, ob tem pa bo potekal tudi sejem izdelkov in predstavitev uslug s področja genetike za široki trg. V treh dneh se bodo zvrstila predavanja in delavnice, ki bodo osvetlile pravne in ekonomske vidike dajanja genetskih testov na trg, hkrati pa se bodo predstavila podjetja z novimi in inovativnimi izdelki. Na spremljajoči razstavi se predstavljajo nekateri največji proizvajalci s tega področja, pa tudi raziskovalne organizacije, ki odkrivajo nove tarče za zdravljenje in diagnostiko.
Poročilo s kraja dogajanja je objavljeno na straneh časopisa Technology Review.

BioNovice

2009-06-09T22:16:00.002+02:00

Že nekaj časa je na spletu nov blog - BioNovice, ki precej redno poroča o novostih iz sveta ved o življenju v povezavi z industrijo - "kjer se srečata bioznanost in bioindustrija", kot pravi avtor v podnaslovu. Blog ureja mladi raziskovalec na Institutu "Jožef Stefan", mikrobiolog Borut Jerman. Tem mu gotovo ne bo zmanjkalo, zato vas vabim k ogledu tudi jaz.

Zakaj se mak ne opraši sam?

2009-06-02T21:59:00.004+02:00

Tri dni nazaj je kot spletna predhodna objava pri reviji Nature izšel članek britanske raziskovalne ekipe, v katerem avtorji razlagajo, zakaj se pri poljskem maku ne more zgoditi, da bi prišlo do oprašitve z lastnim pelodom. Še posebej zanimivo se mi je zdelo, da je med avtorji tudi pred leti naša študentka (diplomirala je avgusta 2007) Sabina Vatovec, ki zdaj pripravlja doktorat na Univerzi v Birminghamu.

S tem, ko so številne višje rastline razvile sistem, ki preprečuje oploditev s pelodom iste rastline, se je zmanjšala nevarnost izgubljanja genetske raznolikosti, izražanja recesivnih genov in akumulacije dednih anomalij (t.im. 'inbriding'). Mehanizem, ki onemogoča samooprašitev, pa je zelo zapleten. Odločilne so razlike v lokusu S, za katerega obstaja veliko različnih alelov. Če sta proteina, zapisana v lokusu S, pri pelodu in pestiču (slika) enaka, ne pride do oploditve, če pa sta različna, je oploditev mogoča. Protein, zapisan na lokusu S pri pestiču je sorazmerno majhen, njegovo delovanje pa je v primeru, da prepozna pelod iste rastline, povezano s signalno kaskado, ki vključuje kalcijeve ione in ki privede do programirane celične smrti.

V članku, ki ga omenjam, so opisali, kako so klonirali gene za tri variante alelov z lokusa S cvetnega prahu. Ugotovili so, da so ti sorodni alelom lokusa S pestiča in da so se verjetno v evoluciji razvili sočasno. Protein z maso 20 kDa je predvidoma vsidran v celično membrano, zunajcelični del pa interagira z zrcalno površino proteina pestiča.

Glede na to, da se zdi, da so rastline preprosti organizmi, je na prvi pogled nenavadno, da tako dolgo znanega pojava kot je nekompatibilnost lastnega peloda, niso raziskali že prej. V resnici pa so rastline s svojimi velikimi in pogosto podvojenimi genomi, počasno rastjo in razmnoževanjem relativno slabo raziskani organizmi, ki gotovo skrivajo še precej zanimivosti.

Gensko spremenjeni lososi

2009-05-27T21:57:00.002+02:00

Eden najuglednejših kanadskih časopisov The Globe and Mail (ki v Torontu izhaja že 165 let) je prejšnji teden objavil novico, da je tik pred odobritvijo za uporabo v prehrani prva gensko spremenjena žival. To ne bo govedo, kot so nekateri menili, pač pa losos.

Ameriško biotehnološko podjetje Aqua Bounty Technologies je razvilo atlantskega lososa, ki pridobiva na masi dvakrat hitreje kot naravni. To bo pomenilo povečanje proizvodnje in njeno pocenitev, kvaliteta mesa pa naj bi ostala nespremenjena, pravijo. S tehnologijo, ki so jo razvili kanadski raziskovalci, so atlantskemu lososu vgradili gene iz pacifiškega lososa imenovanega čavič in iz ameriške ogorčice, ki živi v hladnih atlantskih vodah. Čavič je sicer večji od atlantskega lososa in je njegov sorodnik, ogorčica pa je filogenetsko nekoliko bolj oddaljena. Znana je po tem, da proizvaja proteine, ki delujejo kot antifriz in omogočajo, da je riba aktivna tudi v zelo hladni vodi.

Gensko spremenjeni losos bi se naj bil sposoben intenzivno prehranjevati tudi pozimi in bi tudi takrat pridobival na teži, kar je pomemben dejavnik pri gojenju lososov. Po nekaterih drugih podatkih (1) pa so iz ameriške ogorčice vzeli le promotor, tako da njegovo izražanje ni več odvisno od svetlobe in se ta sintetizira skozi vse leto. Iz čaviča naj bi bil gen za rastni hormon (2).

Kanadčani se bojijo, da bi odobritev gensko spremenjenega lososa za prehrano v ZDA pomenila pritisk na Kanado, da sprejme enako odločitev, čeprav mnogi napovedujejo negativne odzive na morebitno dovoljenje za prodajo. Največja skrb je vprašanje morebitnih pobegov GS lososov iz mrež, v katerih jih gojijo, v morje, kjer bi se lahko parili z naravnimi lososi in bi s tem prenesli nelastne gene na divjo populacijo rib. Problem so rešili tako, da bi bili GS lososi za gojenje samo triploidne samice, ki pa sploh ne morejo razviti jajčnikov in so torej sterilne.

Čeprav je bila vloga za odobritev vložena že leta 1996, dokončnega pozitivnega mnenja še ni, predvidevajo pa, da se bo to zgodilo v letošnjem letu.

Parlament uredil ali omejil sajenje GS rastlin?

2009-05-21T22:59:00.003+02:00

Po dolgem pripravljalnem postopku je v slovenski parlament danes prišel predlog zakona o soobstoju gensko spremenjenih rastlin z ostalimi kmetijskimi rastlinami. Poslanci so ga sprejeli s 45 glasovi za, 8 jih je bilo proti. Zakon je kontroverzen že dolgo časa. Pristojno ministrstvo je predlog zakona poslalo v javno razpravo že avgusta 2006 [1], a so ga pri Evropski komisiji ocenili kot preveč omejujočega in od Slovenije zahtevali nekatere obrazložitve. Maja 2008 ga je nato Ministrstvo za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano posredovalo v parlamentarni postopek [2]. Vseeno je na skupščinske klopi prišel v nujnem postopku šele danes, ko je, če nič drugega, letošnja koruza že posajena.

Čeprav pristojno ministrstvo ves čas poudarja, da je namen zakona urediti sajenje gensko spremenjenih rastlin v Sloveniji, pa se je v izjavi za javnost [3] danes zapisalo, kar ni tako daleč od resnice - da namreč zakon 'ne dovoljuje gojenja gensko spremenjenih rastlin, ampak tako pridelavo ureja'... in res zakon s predvidenimi ukrepi gojenje predvsem omejuje, saj postavlja velike prepreke kmetom, ki bi želeli posejati GS koruzo. Zakon omenja šolanje, plačevanje dajatve v poseben sklad za odpravljanje morebitnih posledic gojenja GS rastlin, in obvezno pridobitev soglasja lastnikov bližnjih zemljišč. Lahko bi rekli, da obravnava GS rastline kot zelo nevarne tujke, kar bi moralo biti ekološkim aktivistom po godu. Očitno pa so nezadovoljni tudi ti, saj so se nekateri zbrali pred parlamentom [4] in zahtevali baje celo prepoved uporabe GS organizmov [5] v Sloveniji (upam, da so pri tem mislili samo na GS rastline).

Ob obravnavi zakona so na Valu 202 pripravili oddajo Aktualna tema o gensko spremenjenih rastlinah. Na sporedu je bila danes opoldne [avdio] , v njej pa je novinar Luka Hvalc zbral mnenja zagovornikov in nasprotnikov GS rastlin. V oddaji so me sicer predstavili kot kemika s Fakultete za kemijo (v resnici sem edini biolog na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani) in pristal sem na strani zagovornikov genetskega spreminjanja rastlin, kar tudi ni tako strašno ;-) predvsem pa mislim, da je moje stališče argumentirano in podprto z znanstvenimi rezultati. Edino en stavek se mi je zarekel in bi ga najraje vzel nazaj, ker bi ga utegnil kdo narobe razumeti: da namreč ni vseeno, kakšne gene jemo. Čeprav sem v nadaljevanju razložil, da se molekule DNA (geni) v našem prebavnem sistemu razgradijo, bi kdo utegnil razumeti, da so nekateri geni, ki jih pojemo, vseeno lahko nevarni. Mišljeno je bilo seveda drugače - da ni vseeno, kaj jemo. Sicer pa je bila oddaja objektivna, čeprav bi z veseljem skočil v razpravo, ko je kdo 'z one strani' povedal kakšno neutemeljeno. Ampak to je radio in izjave so bile posnete vnaprej, zato si mora vsak ustvariti svojo sliko. Želel bi si le, da bi ljudje bolje razumeli, kaj pomeni, če rastlinam dodamo en gen - da to ne more biti nevarno za človeka, ki tako rastlino poje, ne za okolje, v katerem taka rastlina raste. Dobro, tu poenostavljam - toksin je v rastlinah in na polju ne razpade takoj, a njegov spekter delovanja je ozek in potrebne so dovolj visoke koncentracije, da je aktiven. Vprašati se je treba tudi, kaj je alternativa genskemu spreminjanju - trenutno predvsem vse večja uporaba sintetičnih preparatov, ki so manj selektivni in so lahko nevarni tudi človeku.

Razmisliti bi bilo treba tudi o tem, da so na poti GS rastline, ki bodo tržno bolj zanimive kot je koruza, ki je v Evropski skupnosti trenutno dovoljena za gojenje. S tako omejujočo zakonodajo, kot so jo danes sprejeli poslanci, bodo verjetno zaprli poti za sajenje teh rastlin v Sloveniji in jih bomo zato uvažali od drugod. A do takrat bo preteklo še nekaj Save in mogoče se do takrat še kaj spremeni v glavah mojih in vaših sosedov.

Lancet o novi gripi

2009-05-15T08:49:00.002+02:00

Čeprav se je prva panika glede novega seva virusa gripe že polegla in vse kaže, da smrtnost med obolelimi ni nič večja kot pri večini gripoznih obolenj, pa je zaradi svoje nenavadne kombinacije lastnosti in kljub vsemu dokaj hitrega širjenja bolezni pritegnila pozornost strokovnjakov.

Pri ugledni medicinski reviji Lancet so se zato odločili, da tej novi obliki gripe posvetijo poseben portal, ki vključuje tudi vrsto zdaj prosto dostopnih člankov s področja raziskav virusov influence. Če si boste vzeli nekaj časa, boste ugotovili, da širitev virusa s prašiča na človeka ni nekaj nenavadnega in da tudi prašiči lahko zbolijo zaradi okužbe s človeškimi oblikami virusa.

Pri celotni zgodbi je zanimiv in malo nenavaden tudi tisti del, v katerem razvijajo vsa mogoča imena za novi virus gripe podtipa H1N1. Če virus imenujemo 'novi', je to seveda precej nesmiselno, saj se nove oblike virusa pojavljajo vsako leto. Morda je tokratna oblika res nenavadna zaradi tako različne sestave proteinov v svoji strukturi, vseeno pa ne vem, zakaj nove / (ne samo) prašičje gripe ne bi preprosto imenovali mehiška gripa. Tudi doslej so se epidemije imenovale po državah in krajih, kjer so jih odkrili oziroma kjer so se epidemije začele. Tako poznamo špansko gripo, hongkonško gripo,... pa tudi virusni izolati imajo oznake npr. Teksas, Panama, Singapur, Čile, Peking, Sydney itd.

Mimogrede, saj verjetno veste, kaj oznaki N in H pomenita, pa vendar...
N je oznaka tipa encima nevraminidaze, H pa proteina hemaglutinina - to sta dva od enajstih proteinov, ki sta zapisana v virusni RNA in sta poglavitna proteina virusne ovojnice, zato ju je tudi najlažje zaznati. Hemaglutinin je pomemben za pripenjanje virusa na tarčno celico, nevraminidaza pa odcepi novonastale virusne delce z receptorja, da se ti lahko sprostijo iz okužene celice.

200 novih vrst žab

2009-05-06T23:03:00.002+02:00

Tokrat pa nekaj, kar boste rekli, da ni nobena nova biologija, ampak čisto navadna zoologija. Na Madagaskarju so odkrili 200 novih vrst žab, piše Reuters. Dvesto novih vrst vretenčarjev na en mah, to pa je novica! Si kar predstavljate, kako skupina zoologov brodi do pasu v vodi po madagaskarskih močvarah in lovi žabe, zvečer pa, ko sušijo pri tabornem ognju premočene obleke, po vseh mogočih ključih določajo, kaj so čez dan ujeli. In ko gredo čez par tednov na letališče, preštejejo, kaj vse so našli in rečejo, evo, pa imamo dvesto novih vrst.

Ampak ni bilo tako. Časi so drugi in zoologi so svoje lovilne naprave nadgradili z molekularnimi orodji. V članku, ki je kot predčasna objava od včeraj dostopen na spletni strani revije Proceedings of the National Academy of Sciences, piše, da so na 170 lokacijah na otoku Madagaskar jemali vzorce (skupaj jih je bilo 2850) in odkrili, da je ob 244 doslej znanih vrstah dvoživk na tem otoku verjetno prisotnih še med 129 in 221 novih vrst, ki doslej še niso bile opisane. Če so našli nove vrste, potem bi pričakovali, da so jih tudi uvrstili v sistem, jim dali imena in jih opisali... Kako je torej mogoče, da je število novih vrst podano v razponu, od 129 do 221? Odgovor je skriva v vrsti vzorcev, ki so jih španski in nemški raziskovalci odvzeli in kasneje analizirali. Gre za analizo nukleotidnih zaporedij fragmenta gena za mitohondrijsko ribosomsko RNA 16 S.

Mitohondriji so celični organeli, ki imajo ne samo lastne kromosome (vsak mitohondrij ima 2 - 10 kopij enega krožnega kromosoma s približno 16.000 baznimi pari), pač pa tudi lastne ribosome, ti pa so po svojih lastnostih precej podobni bakterijskim ribosomom. V mali podenoti imajo eno verigo RNA z relativno velikostjo 16 Svedbergovih enot (gre za enoto, ki predstavlja hitrost posedanja med centrifugiranjem - večja, ko je vrednost, hitreje se delec poseda, to pa pomeni, da je večji in/ali bolj kompakten). Prav rRNA 16 S je tista, ki jo pogosto uporabljajo za populacijske analize. Ni torej potrebno, da bi izolirali ribosome in iz njih izolirali rRNA, pač pa lahko izoliramo krožno mitohondrijsko DNA, ki je dokaj stabilna in preživi v okolju dalj časa kot bi npr. RNA ali proteini. Da bi analizirali mitohondrijsko DNA torej sploh ne rabite celic živega organizma, pač pa lahko vzamete okoljske vzorce, npr. vzorec vode ali zemlje in poskusite iz tega izolirati mitohondrijsko DNA. No, v raziskavi, ki je tokrat objavljena, so vendarle uporabili živalske vzorce in to od 1700 odraslih živali in od 1150 paglavcev. Analize so opravili v razponu 8 let (2000-2008), določali pa so nukleotidno zaporedje segmenta gena za rRNA 16 S, ki so ga predhodno pomnožili s PCR.

Za prave zoologe pa so seveda tu tudi drugi načini določanja vrst. Že v devetdesetih letih so prišli do pomembnih podatkov o vrstah z zasledovanjem oglašanja žab, pa seveda z analizo morfoloških lastnosti ujetih živali.

Od iPSa do piPSa

2009-04-23T21:45:00.002+02:00

Novic s področja izvornih celic kar ni konca. Pred tremi leti so odkrili postopek, po katerem je možno diferencirano celico spremeniti v pluripotentno, vendar so ugotovili, da taka sprememba lahko povzroči pretvorbo zdrave celice v rakavo. O novostih, ki so v glavnem pomenile zmanjševanje nevarnosti tovrstne pretvorbe, sem tudi sproti pisal na tem blogu (junija 2007, septembra 2008 in marca letos). Dva meseca po zadnji 'veliki' novici je tu že nova: za pripravo induciranih pluripotentnih celic (iPS) v diferencirano celico ni več treba vnesti DNA z zapisi za transkripcijske faktorje. Ti so namreč odgovorni za spremembo lastnosti celice, saj uravnavajo izražanje točno določenih genov. Današnja novica je, da je mogoče vse štiri potrebne transkripcijske faktorje v celico vnesti tudi kot proteine. Transkripcijske faktorje so proizvedli v rekombinantnih bakterijah, jih očistili in vnesli v mišje kožne fibroblaste. Vendar samo to ni zadoščalo. Ugotovili so, da je treba dodati še valprojsko kislino, za katero so lani odkrili, da poveča učinkovitost reprogramiranja. Tako deluje, ker je inhibitor posebnih encimov, imenovanih histon-deacetilaze, te pa odcepljajo acetilne skupine z aminokislinskih ostankov na histonih (proteinih, okrog katerih je v kromosomih navita DNA). Ravno preko (de)acetiliranja histonov celice lahko uravnavajo izražanje genov, zato ni čudno, da valprojska kislina lahko vpliva zaviralno na nekatere tumorje.

Pluripotentne celice, ki jih dobijo le z dodajanjem proteinov (in valprojske kisline), s kratico označujejo piPS. Čeprav se zdi, da s tem odpade nevarnost pretvorbe celic v rakave, saj je mogoče celicam dati le toliko proteinov kolikor je nujno potrebno, pa je novi postopek še daleč od idealnega. Predvsem je desetkrat manj učinkovit kot klasični postopek z uporabo retrovirusnih vektorjev (izpred treh let), to pa pomeni da je pravzaprav reprogramiranje zelo redek pojav: spremeniti je mogoče le 0,006 % celic. Vendar raziskovalci, ki so svoje odkritje objavili v današnji spletni izdaji revije Cell Stem Cell, menijo, da gre za prve rezultate in da bo mogoče postopek še precej izboljšati. Za trženje nove tehnologije so se že dogovorili z dvema podjetjema, piše The Scientist v članku, ki tudi na razumljiv način razlaga ozadje tokratne raziskave.

Recesija ni obšla sintezne biologije

2009-04-21T22:32:00.002+02:00

Kaže, da je finančna kriza terjala prvo večjo žrtev na področju sintezne biologije. Ameriško podjetje Codon Devices je po novicah na forumih (te pa temeljijo na članku, objavljenem v časopisu The Boston Globe) zašlo v težave in ga bodo ukinili.

Codon Devices je bilo eno prvih podjetij, ki so začela delovati na področju sintezne biologije, saj so ga ustanovili že leta 2004. Med ustanovitelji sta tudi Drew Endy in George Church, veliki imeni sintezne biologije. Kljub temu, da jim je doslej uspelo zbrati vsaj 31 milijonov USD kapitala, to ne zadošča za razvoj produktov, ki bi bili tržno uspešni. Kaže, da se je trg kapitala za razvoj novih (bio)tehnologij in na njih temelječih izdelkov močno skrčil, kar ni dobra novica, saj je jasno, da je napredek mogoč le z uvajanjem novih tehnološko zahtevnih izdelkov.

Osebna genomika na Valu 202

2009-04-16T09:19:00.003+02:00

Danes (16.2.) pozno popoldne bo na Valu 202 na sporedu oddaja Frekvenca X, pri kateri sodeluje tudi kolega biokemik Nejc Jelen, avtor bloga Kavarna ob robu vesolja. Ena od današnjih tem bo osebna genomika. Včeraj sem se na kratko pogovarjal z novinarjem Matejem Praprotnikom, ki vodi oddajo, in mu - upam da na dovolj preprost način - povedal, kaj mislim o tej zadevi. Kdor se na osebno genomiko dobro spozna, bo verjetno rekel, da sem preveč poenostavil, ampak Val 202 pač ni program, ki bi ga poslušali sami strokovnjaki.

(21.4.) Povezava do arhivirane oddaje na RTVSLO.

Srce se regenerira

2009-04-06T22:12:00.002+02:00

Če pride do usodne okvare srca, poskušajo pacientom srce presaditi, seveda pa rabimo biokemijsko komaptibilnega donorja. Doslej je namreč veljalo, da se srčna mišica ni sposobna regenerirati. Najnovejše raziskave pa so pokazale (kot poroča Reuters), da se srce vendarle je sposobno regenerirati, čeprav počasi. Vsako leto se zamenja približno 1 % srčnomišičnih celic, kar pomeni, da bi morda lahko proces pospešili, če bi ga v celoti razumeli in razvili ustrezna zdravila.

Zanimivo je, kako so določili hitrost regeneracije srca. Pri 50 prostovoljcih so merili delež radioaktivno označene DNA v srčnih celicah. Radioaktivnost ogljika 14 izhaja iz časa hladne vojne, ko so preizkušali jedrsko orožje. C-14 se je razširil po vsem planetu in se vgrajeval v makromolekule enako kot naravni C-12. Tako se je vgradil tudi v DNA, kjer ga najdemo v pentozah in nukleinskih bazah. Če se srčne celice pri nekem človeku res ne bi obnavljale, bi vsa DNA vsebovala toliko C-14, kolikor je tega izotopa bilo v času, ko smo se rodili. Rezultati pa so pokazali, da je delež tega izotopa v srčnih celicah nižji, kar pomeni, da so celice v resnici mlajše. Pri mladih ljudeh je hitrost obnavljanja 1 % letno, pri starih pa se zmanjša približno na polovico. Tako se v človeškem življenju zamenja približno polovica mišičnih celic srca.

Originalna objava je izšla v četrtek v reviji Science.