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.
21. okt. 2010
14. okt. 2010
Prvo poskusno zdravljenje z izvornimi celicami
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.
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.
4. okt. 2010
...in nagrado dobi Robert Edwards
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!
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!
22. sep. 2010
Ugibanja o Nobelovih nagradah
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.
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.
13. sep. 2010
Ko bo nafta spet malo dražja...
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.
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.
16. avg. 2010
O grozljivi novi bakteriji (NDM-1)
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 blaNDM-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 (oziromablaNDM-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.
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 blaNDM-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 (oziromablaNDM-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.
10. avg. 2010
GS ogrščica ob ameriških cestah
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.
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.
Naročite se na:
Objave (Atom)