Ameriški predsednik Obama je v ponedeljek podpisal ukaz, s katerim je preklical prepoved financiranja raziskav izvornih celic z državnim denarjem. Šlo je za ceremonial, pri katerem so med drugimi prisostvovali ugledni raziskovalci in bolniki s težkimi boleznimi. V svojem govoru je poudaril, da razume pomisleke glede raziskav embrionalnih izvornih celic, da pa je večina Američanov spoznala, da je te raziskave treba izvesti. Zavzel se je za ustrezne ukrepe, ki bi preprečevali zlorabe in odločno izjavil, da kloniranja ljudi ne smemo dovoliti, ker je to "nevarno, globoko napačno in zanj ni prostora v naši družbi in v katerikoli družbi" - povzema New York Times.
Odpiranje poti raziskavam izvornih celic je znak, da gre za pomembno raziskovalno področje, ki bo lahko prineslo velike spremembe v zdravljenju nekaterih najtežjih bolezni. Zanimivo je, da ZDA kljub dosedanji prepovedi financiranja raziskav embrionalnih izvornih celic ni zaostala za drugimi državami, ki takih omejitev niso uvedle. Razlogov za to je več: delo na starih celičnih linijah izvornih celic je bilo mogoče skraj brez omejitev, prepoved financiranja ni veljala za privatni sektor, nekatere zvezne države so intenzivno podpirale raziskave z lastnimi sredstvi, po drugi strani pa tudi v ostalih razvitih državah niso v tovrstne raziskave vlagali toliko, kot bi lahko.
Ankete med Američani so pokazale, da večina podpira predsednikovo odločitev. Spletni portal AOL News je v dobrih dveh dneh po objavi novice sprejel več kot 7000 komentarjev svojih bralcev, ki so povedali, kaj mislijo o izvornih celicah.
Kontroverznost in potencial raziskav izvornih celic naj bi 16.3. obravnavala tudi oddaja Studio city na 2. programu TVS.
12. mar. 2009
5. mar. 2009
Določanje prostorske zgradbe proteinov v živih celicah
Določitev prostorske strukture proteina je v proteinski biokemiji (še vedno) raziskovalni dosežek, ki daje odgovore na številna vprašanja o delovanju proteina, omogoča racionalno načrtovanje molekul, ki bi zavrle aktivnost proteina in podobno. Doslej je veljalo, da je za določanje strukture treba pripraviti zadostne količine proteina v povsem čisti obliki. Zadostne količine pomeni pogosto vsaj 10 mg... kar se mogoče marsikomu zdi zelo malo, saj je komaj mogoče stehtati. Vendar pa si morate predstavljati, da so proteini v celicah lahko izredno aktivni in za normalno delovanje celic zadošča že nekaj deset ali nekaj sto kopij nekega proteina v posamezni celici. Zdaj pa malo matematike:
Ena bakterijska celica vsebuje približno 10E(-10) mg proteinov in v 1 litru bakterijske kulture je približno 10E9 celic. To pomeni, da iz enega litra bakterijske kulture lahko dobimo okrog 100 mg proteinov. Toda gre za vse bakterijske proteine skupaj. Če nek protein, ki nas zanima, predstavlja 0,1 % od vseh proteinov v celici (kar niti ni tako malo), potem iz enega litra, če ne bi bilo nobenih izgub pri izolaciji, lahko dobimo 0,1 mg tega proteina. Z drugimi besedami: za 10 mg tega proteina bi morali pripraviti 100 litrov bakterijske kulture. Lahko si predstavljate, da so raziskovalni laboratoriji večinoma opremljeni za delo z največ par litri kulture hkrati. Problem je nadalje v tem, da pri izolaciji proteinov iz celičnih lizatov vedno prihaja do izgub. Izpleni, ki dosežejo več kot 20-30 %, veljajo za visoke, kar spet pomeni, da bi morda izolacijo morali začeti iz 300 litrov bakterijske kulture - nepredstavljivo za veliko večino laboratorijev, razen industrijskih.
Ta dolg uvod je bil potreben, da bi bolje razumeli pomen dveh člankov, ki sta objavljena v današnji izdaji revije Nature. Raziskovalcem je uspelo določiti prostorsko strukturo proteina, ki ni bil izoliran. V bakterijah so pripravili rekombinantni protein na tak način, da so bakterije med rastjo v proteine vgrajevale z izotopoma N-15 in C-13 označene hidrofobne aminokisline, protein pa so prekomerno izrazili (to pomeni, da je protein dosegel v celici >20 % mase vseh celičnih proteinov). Z jedrsko magnetno resonanco (NMR) so nato določili spektre proteina, ko je bil ta še v celici, torej brez izolacije.
Pomen tovrstnih eksperimentov je vsaj dvojen. Prvič, ni potrebno včasih zahtevno čiščenje proteina iz celičnih lizatov, in drugič, proteini v celicah imajo lahko nekoliko drugačno prostorsko strukturo, ko so v naravnem okolju in vstopajo v interakcije z drugimi molekulami, kot pa v izolirani obliki.
Eden od člankov opisuje delo z bakterijami, drugi pa določitev treh struktur v živih človeških celicah. Čeprav se zdi, da so s tem odprte poti za enostavno in hitro določanje strukture kateregakoli proteina v živi celici, pa temu ni tako, saj je predpogoj, da so signali proteina, ki ga preučujemo, dovolj močni in da meritve lahko opravimo v dovolj kratkem času, da celice preživijo. Do rutinskega določanja novih struktur poljubnih proteinov v živih celicah bo preteko še precej vode.
Predstavitev dosežka je na straneh revije Nature, opis ene od raziskav pa tudi na EurekAlert.
Ena bakterijska celica vsebuje približno 10E(-10) mg proteinov in v 1 litru bakterijske kulture je približno 10E9 celic. To pomeni, da iz enega litra bakterijske kulture lahko dobimo okrog 100 mg proteinov. Toda gre za vse bakterijske proteine skupaj. Če nek protein, ki nas zanima, predstavlja 0,1 % od vseh proteinov v celici (kar niti ni tako malo), potem iz enega litra, če ne bi bilo nobenih izgub pri izolaciji, lahko dobimo 0,1 mg tega proteina. Z drugimi besedami: za 10 mg tega proteina bi morali pripraviti 100 litrov bakterijske kulture. Lahko si predstavljate, da so raziskovalni laboratoriji večinoma opremljeni za delo z največ par litri kulture hkrati. Problem je nadalje v tem, da pri izolaciji proteinov iz celičnih lizatov vedno prihaja do izgub. Izpleni, ki dosežejo več kot 20-30 %, veljajo za visoke, kar spet pomeni, da bi morda izolacijo morali začeti iz 300 litrov bakterijske kulture - nepredstavljivo za veliko večino laboratorijev, razen industrijskih.
Ta dolg uvod je bil potreben, da bi bolje razumeli pomen dveh člankov, ki sta objavljena v današnji izdaji revije Nature. Raziskovalcem je uspelo določiti prostorsko strukturo proteina, ki ni bil izoliran. V bakterijah so pripravili rekombinantni protein na tak način, da so bakterije med rastjo v proteine vgrajevale z izotopoma N-15 in C-13 označene hidrofobne aminokisline, protein pa so prekomerno izrazili (to pomeni, da je protein dosegel v celici >20 % mase vseh celičnih proteinov). Z jedrsko magnetno resonanco (NMR) so nato določili spektre proteina, ko je bil ta še v celici, torej brez izolacije.
Pomen tovrstnih eksperimentov je vsaj dvojen. Prvič, ni potrebno včasih zahtevno čiščenje proteina iz celičnih lizatov, in drugič, proteini v celicah imajo lahko nekoliko drugačno prostorsko strukturo, ko so v naravnem okolju in vstopajo v interakcije z drugimi molekulami, kot pa v izolirani obliki.
Eden od člankov opisuje delo z bakterijami, drugi pa določitev treh struktur v živih človeških celicah. Čeprav se zdi, da so s tem odprte poti za enostavno in hitro določanje strukture kateregakoli proteina v živi celici, pa temu ni tako, saj je predpogoj, da so signali proteina, ki ga preučujemo, dovolj močni in da meritve lahko opravimo v dovolj kratkem času, da celice preživijo. Do rutinskega določanja novih struktur poljubnih proteinov v živih celicah bo preteko še precej vode.
Predstavitev dosežka je na straneh revije Nature, opis ene od raziskav pa tudi na EurekAlert.
1. mar. 2009
Pluripotentnost s pomočjo transpozonov
Mogoče se kdo še spomni zgodbe o izvornih celicah, ki se lahko diferencirajo v katerikoli tip celic in bi bile lahko zelo uporabne pri zdravljenju bolezni in posledic poškodb. Kako so včasih mislili, da jih lahko dobimo samo iz zarodkov, potem pa so ugotovili, da zelo podobne celice najdemo tudi v tkivih odraslih ljudi (a jih je malo in jih je težko dobiti). Nato so ugotovili, da je somatske celice (na primer kožne) mogoče spremeniti v pluripotentne preprosto tako, da vanje spravimo štiri gene, ki zapisujejo za transkripcijske aktivatorje. Pred petimi meseci je bila velika novica, da pri pripravi induciranih pluripotentnih celic (iPS) namesto retrovirusov lahko uporabijo adenoviruse. S tem so zmanjšali nevarnost pretvorbe celic v rakave.
Današnja novica dneva pa je, da so uspeli potrebne gene v celice vstaviti brez posredovanja virusov, s transpozoni. Novico je Reuters povzel po najavi članka (pravzaprav dveh) v reviji Nature, o njej pa piše tudi EurekAlert. Čeprav agencije navajajo, da je stari način vnosa aktivnih genov z virusi neustrezen, ker lahko pride do aktivacije virusnih genov, je to le delno res. Na začetku je bil večji problem prekomerna aktivnost vstavljenih genov, pri retrovirusih pa tudi, da je lahko prišlo do vgradnje v genom na takih mestih, da se je spremenilo izražanje nekih drugih genov. Tega pri adenovirusnih vektorjih ne bi pričakovali. Zato pa je vprašljivo, ali nova tehnologija, pri kateri uporabljajo transpozone, res povsem varna.
Transpozoni so sicer zelo heterogena skupina genetskih elementov, za katere je značilno, da se lahko premikajo po genomu - lahko se izrežejo z nekega mesta na kromosomu in se vstavijo drugje na istem ali drugem kromosomu. Nekateri se kopirajo in se na novo mesto preseli kopija, drugi pa ne. Nakateri se vstavljajo v znana zaporedja, drugi pa naključno. Zelo verjetno so kot vektor tokrat izbrali transpozon, ki se vstavlja v znano zaporedje, vseeno pa transpozone štejemo med mutagene, saj se pri svoji selitvi lahko tudi spreminjajo, pa tudi s tem, ko se vgradijo v neko zaporedje, lahko spremenijo izražanje posameznih ali skupine genov. Dokler poskusi potekajo na ravni celičnih kultur človeških in mišjih celic, se morda zdi vse v redu, kasneje pa se zna izkazati, da uporaba transpozonov vendarle ni tako uporabna in nenevarna, kot so to napisali danes. Vseeno pa bo več jasnega že, ko bosta na voljo celotna članka. Glede na aktualnost raziskav se zna zgoditi, da bomo že čez pol leta lahko prebrali še kaj bolj uporabnega in vsekakor zanimivega o induciranih pluripotentnih celicah.
Današnja novica dneva pa je, da so uspeli potrebne gene v celice vstaviti brez posredovanja virusov, s transpozoni. Novico je Reuters povzel po najavi članka (pravzaprav dveh) v reviji Nature, o njej pa piše tudi EurekAlert. Čeprav agencije navajajo, da je stari način vnosa aktivnih genov z virusi neustrezen, ker lahko pride do aktivacije virusnih genov, je to le delno res. Na začetku je bil večji problem prekomerna aktivnost vstavljenih genov, pri retrovirusih pa tudi, da je lahko prišlo do vgradnje v genom na takih mestih, da se je spremenilo izražanje nekih drugih genov. Tega pri adenovirusnih vektorjih ne bi pričakovali. Zato pa je vprašljivo, ali nova tehnologija, pri kateri uporabljajo transpozone, res povsem varna.
Transpozoni so sicer zelo heterogena skupina genetskih elementov, za katere je značilno, da se lahko premikajo po genomu - lahko se izrežejo z nekega mesta na kromosomu in se vstavijo drugje na istem ali drugem kromosomu. Nekateri se kopirajo in se na novo mesto preseli kopija, drugi pa ne. Nakateri se vstavljajo v znana zaporedja, drugi pa naključno. Zelo verjetno so kot vektor tokrat izbrali transpozon, ki se vstavlja v znano zaporedje, vseeno pa transpozone štejemo med mutagene, saj se pri svoji selitvi lahko tudi spreminjajo, pa tudi s tem, ko se vgradijo v neko zaporedje, lahko spremenijo izražanje posameznih ali skupine genov. Dokler poskusi potekajo na ravni celičnih kultur človeških in mišjih celic, se morda zdi vse v redu, kasneje pa se zna izkazati, da uporaba transpozonov vendarle ni tako uporabna in nenevarna, kot so to napisali danes. Vseeno pa bo več jasnega že, ko bosta na voljo celotna članka. Glede na aktualnost raziskav se zna zgoditi, da bomo že čez pol leta lahko prebrali še kaj bolj uporabnega in vsekakor zanimivega o induciranih pluripotentnih celicah.
23. feb. 2009
Nova stavba fakultete... ne, samo animacija
Najbrž nihče ne ve, koliko let še bomo novo stavbo Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo gledali samo na računalniški animaciji. Najbrž ni pretirana napoved, da se bomo v nove prostore lahko vselili leta 2013, do takrat pa se bomo po novih prostorih lahko sprehajali samo virtualno. Pa pojdimo!
UL FKKT - nova zgradba from UL FKKT on Vimeo.
UL FKKT - nova zgradba from UL FKKT on Vimeo.
17. feb. 2009
Sintezna biologija v Državnem zboru!
Ko sem to zvedel, sem najprej pomislil, če ni slučajno prvi april. Ni. Potem je res.
Pred sejo Državnega zbora 2. marca bo uvodno predavanje iz niza Znanje žanje (ne, o tem danes ne boste našli še ničesar na spletu), ki ga uvaja minister Golobič. O sintezni biologiji bo predaval Roman Jerala. Predavanje bo prenašala tudi televizija, tako da si boste vsi, ki vas tema zanima, predavanje lahko ogledali (verjetno na parlamentarnem kanalu) - čeprav bo na sporedu ob 12:30. Žal imam ravno takrat seminar za četrte letnike, me pa prav zanima, koliko poslancev bo prišlo v dvorano pred začetkom sestanka in ali bodo res spremljali predavanje...
Postavimo se za korak, dva, iz konteksta in si predstavljajmo, da smo v kakšni drugi državi, v kakšnem drugem parlamentu, v letu 2009. Kaj težav z domišljijo? Zdi se mi, da smo res v nenavadni državi neomejenih možnosti --- čeprav ni kaj, za sintezno biologijo je to vendarle priznanje posebne vrste, ki je v veliki meri rezultat velikih uspehov naših študentskih ekip na mednarodnih tekmovanjih iGEM v zadnjih treh letih. Upam, da bodo poslanci razumeli, kakšne razvojne možnosti prinaša nova disciplina in uvideli, da imamo pri nas strokovnjake, ki so na tem področju sposobni prispevati pomembne rezultate.
Ob tem naj omenim, da bo kolega Jerala vodil sekcijo o temeljnih raziskavah v sintezni biologiji na konferenci Uporabna industrijska sintezna biologija v Evropi, ki bo potekala sredi aprila v Freiburgu v Nemčiji. Tam bo imel tudi predavanje na temo modificiranega celičnega signaliziranja in cepiv v sintezni biologiji. Tudi to je kar pomembno priznanje za slovensko sintezno biologijo, čeprav bo verjetno ostalo neopaženo v širši javnosti.
Pred sejo Državnega zbora 2. marca bo uvodno predavanje iz niza Znanje žanje (ne, o tem danes ne boste našli še ničesar na spletu), ki ga uvaja minister Golobič. O sintezni biologiji bo predaval Roman Jerala. Predavanje bo prenašala tudi televizija, tako da si boste vsi, ki vas tema zanima, predavanje lahko ogledali (verjetno na parlamentarnem kanalu) - čeprav bo na sporedu ob 12:30. Žal imam ravno takrat seminar za četrte letnike, me pa prav zanima, koliko poslancev bo prišlo v dvorano pred začetkom sestanka in ali bodo res spremljali predavanje...
Postavimo se za korak, dva, iz konteksta in si predstavljajmo, da smo v kakšni drugi državi, v kakšnem drugem parlamentu, v letu 2009. Kaj težav z domišljijo? Zdi se mi, da smo res v nenavadni državi neomejenih možnosti --- čeprav ni kaj, za sintezno biologijo je to vendarle priznanje posebne vrste, ki je v veliki meri rezultat velikih uspehov naših študentskih ekip na mednarodnih tekmovanjih iGEM v zadnjih treh letih. Upam, da bodo poslanci razumeli, kakšne razvojne možnosti prinaša nova disciplina in uvideli, da imamo pri nas strokovnjake, ki so na tem področju sposobni prispevati pomembne rezultate.
Ob tem naj omenim, da bo kolega Jerala vodil sekcijo o temeljnih raziskavah v sintezni biologiji na konferenci Uporabna industrijska sintezna biologija v Evropi, ki bo potekala sredi aprila v Freiburgu v Nemčiji. Tam bo imel tudi predavanje na temo modificiranega celičnega signaliziranja in cepiv v sintezni biologiji. Tudi to je kar pomembno priznanje za slovensko sintezno biologijo, čeprav bo verjetno ostalo neopaženo v širši javnosti.
11. feb. 2009
Prvo zdravilo iz GS živali
Reuters je v petek poročal o tem, da je ameriška Uprava za hrano in zdravila (FDA) odobrila za uporabo prvo zdravilo, pridobljeno iz gensko spremenjenih živali. Gre za zdravilo proti prekomernemu strjevanju krvi atrin, ki ga transgenske koze proizvajajo in izločajo v mleko. Iz mleka morajo učinkovino, ki je rekombinantni protein antitrombin (inhibitor trombina, ki katalizira nastajanje krvnih strdkov), najprej izolirati in stabilizirati ter pripraviti raztopino, ki jo nato injicirajo bolnikom z dednim pomanjkanjem antitrombina. Zdravilo dobijo le v primerih, ko je nevarnost prekomernega strjevanja še posebej velika, kot je na primer porod ali operativni poseg.
Odobritev prvega zdravila iz GS živali sovpada z obdobjem, ko so tudi v ZDA postali bolj pozorni na varnost GS hrane, saj se bojijo, da bo meso GS živali kmalu prišlo na police njihovih trgovin. Zato so pri odobritvi zdravila precej pozornosti posvetili tudi skrbi, da transgenske koze, ki proizvajajo antitrombin, ne bi slučajno pristale v klavnici in na krožnikih, pa tudi temu, da ne bi pobegnile s farme, kjer jih gojijo. Imajo jih okrog dvesto, računajo pa, da bodo z zdravilom zaslužili okrog 45 milijonov dolarjev letno.
Odobritev prvega zdravila iz GS živali sovpada z obdobjem, ko so tudi v ZDA postali bolj pozorni na varnost GS hrane, saj se bojijo, da bo meso GS živali kmalu prišlo na police njihovih trgovin. Zato so pri odobritvi zdravila precej pozornosti posvetili tudi skrbi, da transgenske koze, ki proizvajajo antitrombin, ne bi slučajno pristale v klavnici in na krožnikih, pa tudi temu, da ne bi pobegnile s farme, kjer jih gojijo. Imajo jih okrog dvesto, računajo pa, da bodo z zdravilom zaslužili okrog 45 milijonov dolarjev letno.
4. feb. 2009
Hibridni zarodki, tretjič
Dve leti je, odkar sem prvič pisal o načrtih, da bi s spojitvijo živalskih jajčnih celic in človeške jedrne DNA pridobili zgodnje zarodke, iz njih pa celične linije embionalnih izvornih celic. V Veliki Britaniji so zaradi aktualnosti problematike septembra 2007 predčasno dovolili tovrstne raziskave. Včeraj pa je Reuters poročal o rezultatih ameriških raziskovalcev, objavljenih v reviji Cloning and Stem Cells. Na kratko: rezultati so slabši, kot so sprva pričakovali. Hibridni zarodki se niso razvili dalj kot do stopnje morule, čeprav so se sprva celice normalno delile. Različni hibridi so se obnašali različno, v nobenem primeru pa niso uspeli vzgojiti zarodkov, ki bi se normalno razvili vsaj do 100-celičnega stadija. Menda naj bi tovrste raziskave v ZDA opravljali že celo desetletje.
Sodobne raziskovalne metode omogočajo vpogled v aktivnost posameznih genov, zato so avtorji članka poskusili ugotoviti, zakaj se človeški zarodki razvijajo normalno, hibridni pa ne. V članku sicer poskuse priprave hibridnih zarodkov imenujejo postopek reprogramiranja somatskih celic, vendar tega ne smemo mešati z reprogramiranjem, ki privede do induciranih pluripotentnih celic (iPS). Analiza aktivacije genov je pokazala, da je več kot 2000 genov, ki se pri hibridnih zgodnjih zarodkih izražajo drugače kot pri jajčni celici, pri čemer jih je večina manj aktivnih, medtem ko so pri spojitvi človeškega jedra s človeško jajčno celico tisti geni, ki se izražajo drugače kot v jajčni celici, večinoma bolj aktivni.
Razlike v aktivnosti genov, ki so jih ugotovili, so med medvrstnimi hibiridi (kunčje ali kravje jajčece in človeška jedrna DNA) in istovrstnimi hibridi (človeško jajčece in človeška jedrna DNA) tako velike, da kaže, da z medvrstnimi hibridi ne bo mogoče pripraviti celičnih linij pluripotentnih celic in da verjetno tovrstne raziskave nimajo druge vrednosti kot le akademske, saj je celovito razumevanje procesov, ki vodijo razvoj zgodnjih zarodkov, še vedno precej oddaljeno. Za pripravo terapevtsko pomembnih celičnih linij pa bo treba izbrati kakšen drug pristop.
Sodobne raziskovalne metode omogočajo vpogled v aktivnost posameznih genov, zato so avtorji članka poskusili ugotoviti, zakaj se človeški zarodki razvijajo normalno, hibridni pa ne. V članku sicer poskuse priprave hibridnih zarodkov imenujejo postopek reprogramiranja somatskih celic, vendar tega ne smemo mešati z reprogramiranjem, ki privede do induciranih pluripotentnih celic (iPS). Analiza aktivacije genov je pokazala, da je več kot 2000 genov, ki se pri hibridnih zgodnjih zarodkih izražajo drugače kot pri jajčni celici, pri čemer jih je večina manj aktivnih, medtem ko so pri spojitvi človeškega jedra s človeško jajčno celico tisti geni, ki se izražajo drugače kot v jajčni celici, večinoma bolj aktivni.
Razlike v aktivnosti genov, ki so jih ugotovili, so med medvrstnimi hibiridi (kunčje ali kravje jajčece in človeška jedrna DNA) in istovrstnimi hibridi (človeško jajčece in človeška jedrna DNA) tako velike, da kaže, da z medvrstnimi hibridi ne bo mogoče pripraviti celičnih linij pluripotentnih celic in da verjetno tovrstne raziskave nimajo druge vrednosti kot le akademske, saj je celovito razumevanje procesov, ki vodijo razvoj zgodnjih zarodkov, še vedno precej oddaljeno. Za pripravo terapevtsko pomembnih celičnih linij pa bo treba izbrati kakšen drug pristop.
Naročite se na:
Objave (Atom)