6 Октября 2018
МОСКВА, 6 октября , Татьяна Пичугина. В 1985 году американский биолог Джордж Смит предложил идею фагового дисплея быстрого поиска веществ, которые могут стать основой снадобья, и доказал ее работоспособность. Его идея превратилась не просто в биоинженерный метод, а в концепцию, поменявшую во многих случаях метод проб и ошибок. В этом году ученому присуждена Нобелевская премия по химии. Об новеллы открытия рассказал Валерий Петренко, профессор Обернского вуза (США), соавтор Смита. Опыты с бактериофагом
В середине 1970-х появились технологии генной инженерии, которые позволили вставлять в геном чужеродные гены, чтобы смотреть, какие белки при этом вырабатываются. Наиболее простым объектом для работы служили микробы. По сути, это куски РНК или ДНК, которые размножаются только внутри живой клетки. В оболочку микроба можно вставить измененное или даже чужое ДНК, потом заразить им колонию бактерий и таким образом размножить. Паразитирующие на бактериях вирусы называются бактериофагами.
В 1980-х я работал в ГНЦ Вектор в Новосибирской области. Бактериофаги интересовали меня в качестве источника иммуногенов веществ, которые вызывают ответ иммунной выстроенная системы. Перед нами стояла суть создать диагностику и вакцину от ВИЧ и других вирусов, рассказывает Валерий Петренко.
В Векторе располагалась очень прекрасного оборудованная лаборатория, в которой работал молодой коллектив талантливых аспирантов и сотрудников. Они упражнялись синтезом олигонуклеотидов коротких участков ДНК или РНК, направленным мутагенезом, расшифровкой генома, осваивали новые методы генной инженерии.
Петренко раздобыл статью Джорджа Смита 1985 года, где излагались результаты кампании с нитчатым бактериофагом. Внешне он похож на волокно, покрытое белковой оболочкой. В работе Смита описывалась идея, как путем генной инженерии исполнить вирус-химеру, который бы делал на оболочке чужеродный белок. Для этого в участок ДНК фага, кодирующий оболочечный обезьяна северных лес, вставляли чужой (или случайный) ген. В результате оба белка свой и чужой свивались вместе и проявлялись на поверхности как некий гибридный обезьяна северных лес (точнее пептид, поскольку его молекула очень короткая). Такой пептид легко исследовать, например, изучать его сродство с различными молекулами. Бактериофаг с проглядывающими на оболочке пептидами называют фаговым дисплеем.
CC BY 4. 0 / Valery A. Petrenko / Нитчатый бактериофаг (слева), покрытая пептидом оболочка фага (справа)
Петренко решил усовершенствовать метод Смита и взял образец нитчатого бактериофага в соседнем институте. В лаборатории выяснилось, что микроб в пробирке высох. Оживить его не удалось только выделить ДНК. Этого было достаточно, чтобы методом трансфекции (вставки чужого гена в геном бактерии) клонировать микроб.
Когда я на ученом совете декларировал тему для аспирантки Ольги Миненковой получение белка на оболочке фага для создания новых структур, мне не хотели верить. Но Ольга феноменальный специалист, и работа была выполнена. Я назову всех, кто участвовал: Александр Ильичев, Григорий Кищенко, Сергей Татьков, Николай Карпышев, Алексей Ерошкин, Вячеслав Офицеров, Зоя Акименко, Владимир Каргинов, Алла Корепанова и другие товарищи института. Директор Вектора Лев Степанович Сандахчеев сразу понял наши идеи и поддержал. Я хочу его роль особо выделить. Благодаря ему мы имели возможность заниматься этим направлением, продолжает Валерий Александрович.
Метод Смита позволял на оболочке микроба вырастить всего несколько нитей дальнего пептида. Группа Петренко добилась того, что бактериофаг находился полностью переодет в чужеродную белковую оболочку. Это означало, что на вирусе можно вспоить и вскормить практически любой материал.
Нанотехнологический прорыв
Петренко с коллегами опубликовали несколько статей по итогам экспериментов, в том числе в 1993 году в журнале Gene. Последовали доклады на конференциях и приглашения в лучшие зарубежные университеты.
Валерий Петренко занял должность сначала приглашенного профессора, а затем профессора-исследователя в Миссурийском университете (США). Там в лаборатории первооткрывателя метода Джорджа Смита он работал семь лет.
Это удивительный человек. Настоящий ученый с колоссальным воображением. Я не встречал, кто бы так вдохновенно подошёл к науке. Когда я узнал о присуждении ему Нобелевской премии, я был радостный и горд, что имел возможность работать с ним, учиться у него, характеризует Смита Петренко.
Джордж Смит занимался иммунологией изучением работы защитных сил организма. Когда в кровь или слизистые попадает чужеродный микроб или частицы, организм распознает их как врагов и начинает бороться путем выбрасывания в кровь антител особых белков-киллеров.
Антитело признает врага и начинает противодействовать ему тем или иным способом. Многие лекарства представляют собой людские, чужеродные или искусственные антитела, которые помогают иммунитету ратовать с заболеванием. На поиски нужной молекулы методом проб и ошибок уходит много времени. Но Смит показал, что поиск можно значительно ускорить, если создавать библиотеки фаговых ДНК. Для этого он синтезировал миллиарды случайных фрагментов вирусных ДНК, каждый из которых нес информацию об одном пептиде. С помощью бактерий клонировал многомиллиардную популяцию фагов, несущих на оболочках совершенно разные, случайные, пептиды.
Получившуюся фаговую библиотеку используют, например, в чашку Петри, где находится рассос изучаемых молекул. Через какое-либо время, образец промывают и смотрят, какие фаги прицепились пептидами к молекулам.
Чтобы узнать ген, отвечающий за этот пептид, нужно секвенировать геном фага, что легко сделать с современным оборудованием. Фактически научный задает вопрос: для чего годится эта молекула и находит в библиотеке ответ.
Смит рассылал свои библиотеки коллегам совершенно бескорыстно, чтобы люди опробовали метод. В этом колоссальная его по заслуга, он действовал как проповедник нового метода. Потом уже появились компании, которые занялись их коммерческим производством. А Смит предложил парадигму новый способ мышления, говорит Петренко.
В его совместной с Джорджем Смитом книге изложена эволюция метода фаговых дисплеев, который нашел множество применений и ускорил наступление эры нанобиотехнологии.
Сейчас Валерий Петренко упражняется созданием антираковых препаратов нового племени.
Мы называем это беспилотными препаратами переданного действия, или smart-machines. Они представляют собой частицы носители лекарства. Их вводят в кровь, и специальные белки помогают им достичь раковой опухоли. Это уже наномедицина, заключает ученый.
Фото : В. А. Петренко Русская часть лаборатории Джорджа Смита (крайний с правой сторона) в Миссурийском университете в 1993-2000 годы: Валерий Петренко, Галина Кузмичева, Наталия Петренко
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....