Расшифровка генома поможет создать лекарство от коронавируса. В России расшифровали геном коронавируса и готовы производить тесты миллионами

Расшифровка генома поможет создать лекарство от коронавируса. В России расшифровали геном коронавируса и готовы производить тесты миллионами

В НИИ гриппа имени Смородинцева впервые в России расшифровали полный геном коронавируса SARS-CoV-2, вызывающего заболевание COVID-19. Тем временем химики МГУ имени М. В. Ломоносова обещают быстро развернуть производство ключевого компонента тест-систем, что позволит сделать миллионы тестов на эту инфекцию.

Снова геном? Зачем?

Напомним, что молекула ДНК похожа на слово, записанное с помощью четырёх букв А, Г, Т, Ц. Эти "буквы" – строительные блоки молекулы ДНК (нуклеотиды) аденин, гуанин, тимин и цитозин. Расшифровать геном – значит разобрать слово по буквам, выяснить, какой нуклеотид идёт за каким в конкретной молекуле ДНК. Это многое говорит о свойствах носителя этих генов.

Вирус SARS-CoV-2 хранит наследственную информацию не в ДНК, а в РНК. Она очень похожа на ДНК, только место тимина занимает другое основание, урацил.

Геном SARS-CoV-2 был впервые полностью расшифрован ещё в декабре 2019 года. Зачем же это сделали ещё раз?

Дело в том, что вирусы легко мутируют. Вот и SARS-CoV-2 уже разделился как минимум на два штамма (разновидности). Разные штаммы могут отличаться друг от друга по вирулентности (заразности) и летальности. К тому же вакцины и лекарства, эффективные против одного штамма, могут и не справиться с другим. Вот почему за генетическими изменениями в опасном патогене важно следить, желательно в реальном времени.

На сегодняшний день в базе данных GenBank 98 полных и 75 частично расшифрованных геномов SARS-CoV-2. Однако специалисты из Петербурга впервые расшифровали РНК вируса , обнаруженного в организме нашего соотечественника. Такие данные нужны, чтобы понять, какие штаммы распространяются на территории нашей страны. Это поможет разобраться не только в том, как с ними бороться, но и в том, откуда они к нам приходят.

Учёные уже передали собранную информацию в базу данных EpiCoV GISAID, к которой имеют доступ вирусологи всего мира.

Информация о геноме коронавируса поможет в разработке вакцин и лекарств.

Иллюстрация Pixabay.

Найти, чтобы обезвредить

Сегодня тест-систем, определяющих наличие коронавируса, как пряников сладких, не хватает на всех. Пациентов тестируют, когда симптомы заставляют медиков подозревать инфицирование COVID-19. Кроме того, провериться может гражданин, в течение последних двух недель посещавший неблагополучную в этом отношении страну . Всем остальным остаётся надеяться, что патогена в их организме нет. Между тем человек, переносящий инфекцию бессимптомно или в лёгкой форме, может заразить окружающих, сам об этом не зная .

Но ситуацию можно изменить. Химики МГУ готовы развернуть производство ключевого компонента тест-систем, чтобы обеспечить если и не всех желающих, то значительную их часть.

Поясним, о чём речь. Тест-системы на разные вирусы устроены почти одинаково. Друг от друга они отличаются так называемыми праймерами. Это короткие фрагменты ДНК (или РНК), которые "прилипают" к ДНК (или РНК) целевого патогена за счёт комплементарности , оставаясь при этом равнодушными к любой другой ДНК (или РНК). Тест-система похожа на руку, держащую ключ от замка. Достаточно заменить ключ (праймер), и с её помощью можно будет открывать другие замки (распознавать другие вирусы).

Именно изготовление праймеров, нацеленных на SARS-CoV-2, готовы наладить специалисты из Московского университета. Как утверждается в пресс-релизе вуза, производство может быть развёрнуто буквально за неделю. При этом в России уже выпускаются в достаточном количестве универсальные тест-системы ("руки без ключа"), которым не хватает лишь нужных праймеров. Химики МГУ обещают, что их продукт в сочетании со стандартными компонентами даст миллионы тестов, готовых к выявлению SARS-CoV-2.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, что в США уже начались клинические испытания вакцины от COVID-19. Свой вариант вакцины разрабатывают и в Казани .

Расшифровка генома человека сообщение. Что такое ДНК?

ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота, в форме двойной спирали, находящаяся в ядре клетки. ДНК содержит генетическую информацию, с помощью которой происходит огромное количество клеточных процессов, передача генетической информации при делении и построении клетки.

Если «раскрутить» молекулу ДНК, то ее длина составит около 3 метров. ДНК хранит в себе такой большой объем информации, что если принять одну молекулу за символ (букву алфавита, пробел или знак препинания), то получиться книга объемом в 27 триллионов страниц.

В 1990 году Министерство энергетики США совместно с Национальным институтом здравоохранения США инвестировали 3 млрд. долларов в программу по расшифровке генома человека. Программа была рассчитана на 15 лет. Уже через 13 лет, работа по декодированию была выполнена и получена информация о полном геноме человека. Интересно то, что ученые расшифровали полную последовательность молекул ДНК, но не смогли получить информацию о том, что каждая из них «кодирует». На сегодняшний день считается, что в клетке ДНК человека закодировано порядка  20-25 тысяч генов, т.е. последовательных молекул ДНК, отвечающих за определенные функции.

Хотя человечество стоит только на пороге понимания всего кода ДНК, уже сегодня мы можем более подробно разобраться в исследованиях теории человека и определить свой генотип, узнать  предрасположенность к некоторым болезням и причины возникновения генетических заболеваний.

Расшифровка ДНК, в обозримом будущем, может изменить медицину и открыть дверь к «персонализированной медицине», использующей новые терапевтические методы и процедуры, вплоть до замены некоторых генов в организме. Определенные методы исследования ДНК направлены на получение информации о предрасположенностях к различным навыкам. На уровне государства, расшифровка генома человека может оказаться весьма полезной. Было бы очень удобно иметь такой «багаж» знаний о населении страны. Например, обрабатывая полученные данные, спрогнозировать предрасположенности к заболеваниям каждого индивидуума и внедрить точечные программы по профилактике болезней. Как оказалось, расшифровка своего ДНК может стать совсем обыденной процедурой, наравне с получением номера ИНН.

Конечно, в понимании генома остается еще много пробелов, но декодирование собственного ДНК уже сегодня является полезным знанием. С открытием новых генов, в будущем можно будет произвести «ап грейд» знаний по имеющемуся коду.

Расшифровка генома человека кратко. Расшифровка генома человека

Новые исследования по расшифровке генома человека показали удивительные результаты. Оказывается, огромное количество вариантов ДНК человека возникло лишь в последние 5000 лет. Новый взгляд на происхождение человеческой ДНК показал, что геном человека был совсем не тот, что был во времена неолита.

Большинство отличительных генетических отличий людей появилось всего лишь в течение последних примерно 5000 лет недавно сообщили учёные. Человеческая популяция внезапно разрослась с нескольких миллионов до 7 миллиардов, в основном благодаря росту сельского хозяйства.

Исследователи изучили более 15000 генов в каждом из 6515 людей американо-европейского и афро-американского происхождения, ища различные генетические варианты. Ранее учёные сообщали об обнаружении множества редких генетических вариантов в меньшем количестве добровольцев. Теперь, исследователи полностью уверены в данной гипотезе, когда уже из генов возникло большинство вариантов.

Из 709816 генетических вариантов, найденных в американцах европейского происхожения, участвовавших в исследовании, более 81 процентов возникло лишь в прошлые 5000 лет, по данным исследователей. У Афро-американцев, участвовавших в массовом исследовании, было найдено 643128 генетических вариантов, более 58 процентов из которых составляют изменения ранее 5000 лет."Это может показаться большим промежутком времени, но всего лишь около 5 процентов времени люди существовали в современном виде",- говорит соавтор исследования Джошуа Экей, генетик из Университета Вашингтона в Сиэтле.

Хотя демографический взрыв у людей был очевиден со взгляда демографов, этот рост был почти невидимым для изучения генетиками общих генетических вариантов. Нужно время, чтобы выявить не отброшенные генетические варианты. Общие варианты - те, что в 5 и более процентов населения - как правило, старые изменения, которые в основном остались, как правило, потому что обычно не имеют большого влияния на здоровье.

"В новом исследовании учёных появилось чёткое представление о влияниии недавнего демографического взрыва на гены человека",- говорит Сара Тишкофф, генетик из университета Пенсильвании в Филадельфии. "Работа может помочь отследить варианты, которые влияют на риск появления общих заболеваний для человечества",- говорит она. В настоящее время, связав распространенные варианты болезней, учёные могут объяснить лишь небольшую генетической роль в риске развития заболеваний.

Исследователи обнаружили, что когда люди мигрировали из Африки около 70000 лет назад, они несли с собой мутировавшие версии генов, естественный отбор, возможно, отсеял бы гены, если бы они остались в Африке. Случайно, многие из потенциально вредных мутаций перенесли мигранты, а затем были переданы множеству потомков, как только они начали эмигрировать в Европу. Но многие другие потенциально вредные мутации - если они были только у малой части древних мигрантов - были потеряны, как только небольшие группы людей вышли c Африканского континента для заполнения остального мира.

На европейских американцев, генетические варианты по прогнозам, оказывают вредное воздействие, как правило, раньше, чем на афро-американцев - 3000 лет в среднем в европейских американцах по сравнению с 6200 годами в афро-американцах. (Африканское население выросло в последние тысячелетия, но не настолько, как население за пределами Африки, которое пошло от нуля до миллиардов меньше, чем за 100000 лет). Эволюции не было времени, чтобы очистить новейшие вредоносные изменения в обеих группах, чтобы многие из них не представляли опасности с точки зрения риска развития заболеваний.

"Хотя большинство генетических вариантов, по прогнозам исследователей, могут изменить свойства белков в худшую сторону, некоторые из генетических настроек могут когда-нибудь дать людям эволюционное преимущество",- говорит Джошуа Экей. Какие именно варианты оказываются хорошие, а какие могут дать проблемы предугадать невозможно. "Трудно рассуждать о генетическом здоровье нашего вида, когда среда меняется",- говорит он. "Мы должны проверить еще несколько тысяч лет." Но, добавляет он, одно можно сказать точно: "Если мы перестанем изменяться, мы станем эволюционно мертвы".

Расшифровка генома коронавируса в России. Материалы по теме

При этом Лиознов отметил, что институт продолжит исследовать данный вирус. Кроме того, НИИ будет помогать клиникам с лабораторной диагностикой инфекции.

О том, что российские ученые смогли расшифровать полный геном коронавируса, стало известно ранее 19 марта. Сообщалось, что генетические данные загружены в международную базу данных EpiCoV GISAID, которую используют Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и ведущие мировые исследовательские группы для мониторинга глобальной эволюции коронавируса.

По последним данным, всего в России выявлено 199 случаев заражения коронавирусом, большинство из них зафиксировано в Москве. В связи с распространением инфекции, на всей территории России начал действовать режим повышенной готовности. В столице приняты наиболее жесткие меры: на три недели закрыты государственные школы, запрещены массовые мероприятия с числом участников свыше 50.

Расшифровка генома человека доклад. Расшифровка генома человека и спорт

Расшифровка генома человека и спорт

В феврале 2001 года два наиболее авторитетных научных журнала в мире "Nature" и "Science" опубликовали отчеты двух научных групп, расшифровавших геном человека. В журнале "Nature" от 12 февраля 2001 года приведены подробные данные о структуре генома человека, полученные международным консорциумом под руководством Френсиса Коллинза, в котором работали ученые Англии, Германии, Китая, США, Франции и Японии в рамках международной программы "Геном человека" с привлечением государственного финансирования. Эта группа выделила в ДНК особые маркеры, легко распознаваемые участки, и по ним определила нуклеотидные последовательности генома человека.

В журнале "Science" от 16 февраля 2001 года ученые частной фирмы "Celera Genomics" под руководством Крэга Вентера опубликовали результаты расшифровки генома человека, полученные с применением другой стратегии исследований, в основе которой лежит анализ последовательностей нуклеотидных оснований в коротких участках ДНК человека. Таким образом, при расшифровке генома человека были использованы два научных подхода, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Важно отметить, что получены близко совпадающие результаты, которые взаимно дополняют друг друга и свидетельствуют об их достоверности. Вопрос о точности изучения последовательностей ДНК особенно важен в отношении генома человека. В нашем геноме существует большое число повторов нуклеотидов. Кроме них в хромосомах есть теломеры, центромеры и зоны гетерохроматина, где секвенирование затруднено и они пока исключены из исследований. Предварительный анализ опубликованных материалов по расшифровке генома человека позволяет отметить несколько особенностей. Количество генов у человека оказалось сущестенно меньше, чем предполагали ученые несколько лет назад, называя величины 80-100 000 генов. По данным, опубликованным в журнале "Nature", у человека около 32 000 генов, тогда как в геноме мухи дрозофил их 13 000, круглого червя нематоды - 19 100, а растения арабидопсиса - 25 000 генов. При сопоставлении этих величин следует иметь в виду, что расчетное число генов человека получено методами компьютерной геномики и не у всех генов выявлены конечные продукты. Кроме того, в геноме человека действует принцип "один ген - много белков", то есть многие гены кодируют семейство родственных, но существенно различающихся белков. Следует также иметь в виду процесс посттрансляционной модификации белков за счет различных химических групп - ацетильных, гликозильных, метильных, фосфатных и других. Поскольку таких групп в молекуле белка много, то и разнообразие может быть практически безграничным. Другой особенностью генома человека является наличие в нем генов различных вирусов и бактерий, которые постепенно накапливались в процессе многомиллионной эволюции человека. По образному выражению академика Л.Л. Киселева, "…геном человека представляет собой молекулярное кладбище, на котором покоятся вирусные и бактериальные гены, большинство из них молчит и не функционирует".

Расшифровка генома коронавируса. Ученые, расшифровавшие геном коронавируса, объяснили исключительную важность открытия

Расшифрован первый полный геном коронавируса SARS-CoV-2, выделенный из пациента в России. Это сделали сотрудники Национального исследовательского института (НИИ) гриппа им. А. А. Смородинцева Минздрава РФ. Чем этот геном может отличаться от ранее уже расшифрованного генома в Китае, мы узнали на кафедре вирусологии МГУ им. Ломоносова.

Как известно, геном коронавируса SARS-CoV-2 был расшифрован почти через неделю об объявлении эпидемии COVID-19 в Китае. Ученые из Поднебесной сразу выложили последовательность нуклеотидов нового вируса в международную базу данных, используемую Всемирной организацией здравоохранения, но самим живым вирусом делиться не спешили. Между тем, как объясняли российские вирусологи, без живого образца вируса испытание создаваемых вакцин и противовирусных препаратов затруднительно.

В начале марта глава Роспотребнадзора Анна Попова объявила о том, что в Россию поступил вирус, но все-таки не из Китая. Как удалось узнать «МК», наше ведомство купило его в Германии. То есть, это был живой вирус, с которым можно было начинать серьезно работать.

Однако, выделение своего, российского вируса по-прежнему оставалось важной задачей для вирусологов.

Как пояснил на официальной странице института и.о. директора НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева доктор медицинских наук Дмитрий Лиознов, «оперативный генетический анализ вирусов SARS-CoV-2 исключительно важен для понимания эволюции нового коронавируса и динамики его распространения».

– Мы все были заинтересованы в выделении нашего национальной разновидности вируса, - говорит доктор биологических наук, профессор кафедры "Вирусология" МГУ им. Ломоносова Алексей Аграновский. - Несмотря на то, что последовательность генома была расшифрована ранее, вирус за два месяца мог поменяться, а при переходе из одной страны в другую — приобрести национальные отличительные черты. Поэтому работа специалистов НИИ гриппа очень важна с точки зрения изучения изменчивости вируса. Эти знания не повлияют на схему лечения, как правило она остается прежней при различных вариантах вируса, но вот про его патогенность, чем она отличается, к примеру, в Китае, в Германии и у нас, в России, новые расшифрованные данные могут сказать многое. Также можно определить по нему и пути распространения болезни по миру. Безусловно, это приблизит нас к созданию эффективных отечественных препаратов и вакцин против SARS-CoV-2.

Кстати, наши данные также переданы в международный банк данных.