Сельскохозяйственная биотехнология

сельскохозяйственных растений и животных
Наиболее распространенные инсектопатогенные бактерии и инфицируемые ими

насекомые

кристаллический белковый δ-эндотоксин проявляют инсектицидное действие по отношению к гусеницам

многих представителей насекомых отрядов Чешуекрылые и Жёсткокрылые, личинкам москитов, мошек, нематод. Используется в биозащите растений, при помощи гена эндотоксина (Cry-токсина) осуществлена трансформация растений и получены ГМ растения, устойчивые к поеданию вредителями. Характерной морфологической особенностью является наличие кристаллов токсинов в цитоплазме, окрашиваемых красителем анилиновым чёрным.

Бактерию впервые выделили из погибших шелковичных червей в начале XX века в Японии.

чешуекрылых насекомых.

Дендробациллин – препарат для защиты леса от сибирского шелкопряда

на основе Bac. thuringiensis var. dendrolimus.

Инсектин – предназначен для борьбы с сибирским шелкопрядом. Получен на основе Bac. thuringiensis var. insectus.

БИП – на основе Bac. thuringiensis var. darmstadiensis; эффективен против вредителей плодовых (молей, пядениц, листоверток, шелкопрядов) и овощных культур (белянок, молей).

Бактулоцид – бактерия, на основе которой выпускается данный препарат, выделена из водоема и отнесена к группе Bt H14.

Бактериальные препараты

Биологические методы и препараты для борьбы с вредителями
и болезнями сельскохозяйственных растений и животных

продолжительность ферментации составляет 35-40 часов. Используют дрожже-полисахаридную среду, содержащую в

процентах: кормовые дрожжи - 2-3; кукурузную муку - 1-1.5; кашалотовый жир - 1. рН составляет около 6.3. , Культивирование заканчивают при степени споруляции 90-95% и титре спор не менее 109 в 1 мл. После сепарации культуральной жидкости получают пасту влажностью 85% с выходом около 100 кг в 1 кубометре культуральной жидкости и титром порядка 20*109 спор в 1 грамме.

лет назад как зеленый мускаридный гриб.

Verticilium lecanii является единственным

грибным энтомопатогеном, на основе которого на западе успешно выпускают препараты в промышленных масштабах.

Hirsutella thompsonii использовали некоторое время
в США для производства препарата «Микар» с целью контроля численности цитрусовых клещей.

Боверин является отечественным грибным препаратом, который изготавливают на основе конидиоспор Beauveria bassiana Vuill.

Грибные препараты

Биологические методы и препараты для борьбы с вредителями
и болезнями сельскохозяйственных растений и животных

защите растений для борьбы с грызунами. Широко известный препарат –

бактороденцид – готовится на основе вида Salmonella intepiditis, патогенного для мышей и водяных крыс. Его дусты содержат 1 млрд жизнеспособных бактериальных клеток на 1г препарата. На практике препараты смешивают с приманкой в зависимости от объекта – с зерном или мелконарезанным картофелем, которая раскладывается в местах скопления грызунов. Норма расхода составляет 2-5 кг/га против водяных крыс и 1-2 кг/га против мышей.

и клеток растений для регенерации растений

(Х. Борман)

Схема клонального размножения Catharantus roseus (Н. Оледзка)

и электрополя (II) ) (Х. Борман, 1991)
Биотехнология

растений

E.coli и Candida;

2 этап – перенос nif-генов из Kleibsella во

вторую плазмиду E.coli, которую внедряют в хромосому дрожжей (Н. Брилл)

сельскохозяйственных растений и животных
«Вирин-ГЯП» (против гусеницы яблоневой плодожорки);

«Вирин-КШ» (против кольчатого

шелкопряда);

«Вирин-ЭНШ» (против непарного шелкопряда);

«Вирин-ЭКС» (против капустной совки);

В США усовершенствован процесс производства
нескольких вирусных препаратов для защиты лесов («ТМ-Биоконтрол» и «Циптек»).

Вирусные препараты

осуществленных на компьютере
ЭТО ТЕХНОЛОГИИ, КОТОРЫЕ ВОЗНИКЛИ НА ОСНОВЕ НАШИХ ЗНАНИЙ

О ГЕНОМАХ ЖИВЫХ СИСТЕМ И, В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ, ГЕНОМА ЧЕЛОВЕКА. ОНИ НЕ ПРИШЛИ НА СМЕНУ СУЩЕСТВОВАВШИМ ГЕНОМНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ, А ЯВЛЯЮТСЯ ИХ ДАЛЬНЕЙШИМ РАЗВИТИЕМ.

КАКИЕ ПОСТГЕНОМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ ВАЖНЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ?
1. ТЕХНОЛОГИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕНОМНОГО ПОЛИМОРФИЗМА.
2. IN SILICO ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ЛЕКАРСТВ.
3. ПРОТЕОМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ РАКА.
4. НАНОБИОТЕХНОЛОГИИ.

ЛИШЬ 30 ГЕНОВ ИЗ 30 ТЫСЯЧ ИЛИ 3 МЛН. ОСНОВАНИЙ

ИЗ 3 МЛРД.
*****
ВОЗМОЖНО 3•106 ВАРИАНТОВ ГЕНОМА
10 2 000 000 КОМБИНАЦИЙ ИЗ ВАРИАНТОВ
*****
НАСЕЛЕНИЕ ЗЕМНОГО ШАРА 6•109
ЧИСЛО АТОМОВ ВО ВСЕЛЕННОЙ 1080

ЗА 10 000$
ИЛИ МЕНЬШЕ.
2. ВОЗМОЖНОСТЬ СЕКВЕНИРОВАТЬ ДНК СО СТОИМОСТЬЮ НА

4-5 ПОРЯДКОВ НИЖЕ, ЧЕМ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ, Т.Е. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ГЕНОМ ДОЛЖЕН СТОИТЬ НЕ БОЛЕЕ 1000$.
3. НЕОБХОДИМО СОЗДАТЬ ТЕХНОЛОГИИ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ
СИНТЕЗИРОВАТЬ ДЛИННЫЕ МОЛЕКУЛЫ ДНК ПО ЦЕНЕ НЕ БОЛЕЕ
10 ЦЕНТОВ ЗА ОСНОВАНИЕ. СТОИМОСТЬ СИНТЕЗА ОДНОГО ГЕНА ДОЛЖНА БЫТЬ НЕ ВЫШЕ 10 000 $.
4. НЕОБХОДИМО СОЗДАТЬ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
МЕТИЛИРОВАНИЯ ВСЕЙ ДНК В ОДНОЙ КЛЕТКЕ.
5. НЕОБХОДИМЫ ТЕХНОЛОГИИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ
ОДНОМОМЕНТНЫЙ МОНИТОРИНГ ВСЕХ БЕЛКОВ В ОДНОЙ КЛЕТКЕ.

сигналы, указывающие на предрасположенность конкретного индивидуума к развитию определенного рода

заболеваний. Сигналы эти зачастую очень незначительны и заключаются в замене одного нуклеотида в цепочке ДНК на другой Эти замены получили название однонуклеотидных - Single Nucleotide Polymorphism (SNP).

среды, снизить вероятность развития заболевания, если провести соответствующие индивидуальные профилактические

мероприятия.

и фармакодинамику лекарств.
создание индивидуального "геномного паспорта". Геномный паспорт позволит выбрать

для каждого индивидуума соответствующий образ жизни. На его основе можно будет определять персонифицированное лечение, воплощая в жизнь золотой стандарт современной медицины: каждому больному - свое лекарство в нужное время и в нужной дозе.
Проведение масштабной геномной паспортизации, хотя бы в рамках мегаполиса.

США около 100 тыс. пациентов умирают от побочного действия лекарств.

Побочные эффекты увеличивают срок пребывания в стационаре в среднем на два дня и затраты на 2500 долл. в расчете на одного пациента. Таким образом, задача создания новых, более эффективных и безопасных лекарств не только актуальна, но и одна из основных в медицине.
среди востребованных медициной постгеномных технологий на первое место выдвигаются вычислительные платформы "от геномов к лекарству"




Основные понятия, используемые в драг-дизайне — это мишень и лекарство. Мишенью называют макромолекулярную биологическую структуру, предположительно связанную с определенной функцией, нарушение которой приводит к заболеванию. Корректно спланированное воздействие на мишень способно улучшить течение заболевания или вылечить его. Наиболее часто встречающиеся мишени — это рецепторы и ферменты. Лекарство — это химическое соединение (как правило, низкомолекулярное), специфически взаимодействующее с мишенью и тем или иным образом модифицирующее воздействие, оказываемое ей на клетку.

перспективных молекулярных мишеней для действия лекарств (например, ферментов или рецепторов,

а также комплексов белковых молекул); получение информации о пространственной структуре отобранных макромолекул мишеней и их комплексов;
поиск в базах данных лигандов, способных связываться с отобранными мишенями и путем связывания препятствовать реализации естественной функции макромолекулы, при этом высокие требования предъявляются как к алгоритмическим средствам моделирования взаимодействия между макромолекулой и лигандом, так и к мощностям вычислительных систем;
экспериментальное тестирование биологической активности обнаруженных лигандов: необходимо убедится, что найденные in silico лиганды действительно работают, как в системах in vitro, так и in vivo;
оптимизация фармакодинамических и фармакокинетических характеристик базовых структур: если вещество планируется как лекарство, то следует оценить его возможную токсичность, канцерогенность, способность к всасыванию и многое другое. Перспективным направлением конструирования лекарств является создание ингибиторов белок-белковых взаимодействий.

ВЫЯВЛЯЕТ БЕЛКИ, ОТВЕТСТВЕННЫЕ ЗА
ТЕ ИЛИ ИНЫЕ ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ.
- наука,

основным предметом изучения которой являются белки и их взаимодействия в живых организмах, в том числе — в человеческом. Учёные, работающие в области протеомики, исследуют «производство» белков, их декомпозицию и замену белков внутри тела. Они также изучают как белки модифицируются после их синтеза в организме

ПРОТЕОМИКА УСТАНАВЛИВАЕТ КОРРЕЛЯЦИЮ МЕЖДУ НАБОРОМ БЕЛКОВ,
НАРАБАТЫВАЕМЫХ В ТКАНИ ИЛИ КЛЕТКЕ, И НАЧАЛОМ ИЛИ РАЗВИТИЕМ БОЛЕЗНИ.


Первоочередные задачи проекта "Протеом человека" - составление протеомных карт плазмы крови, печени и мозга

МОДИФИКАЦИЙ = 6 000 000 БЕЛКОВ. (Задача сходна с геномикой,

где определяется зависимость между болезнью и геномом, но на порядок сложнее. Дело в том, что белков намного больше, чем генов. Количество генов оценивается в 30-40 тыс., однако каждый ген может считываться во множестве (до 200) альтернативных вариантов, а значит, белков может быть значительно больше - до 6-8 млн. в одной клетке.
2. ОГРОМНЫЙ ДИАПАЗОН КОНЦЕНТРАЦИЙ – ОТ НЕСКОЛЬКИХ МОЛЕКУЛ ДО СОТЕН МИЛЛИОНОВ. Каждый конкретный белок может быть экспрессирован как в виде единичных молекулярных копий, так и в огромном количестве - налицо широкий диапазон концентраций белков в клетке и биологических жидкостях.

3.ОТСУТСТВИЕ ПОЛИМЕРАЗНОЙ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ, Т.Е. НЕВОЗМОЖНОСТЬ РАЗМНОЖАТЬ БЕЛКИ И ТАКИМ ОБРАЗОМ РЕШИТЬ ПРОБЛЕМУ НИЗКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ.
методической основой протеомики должен быть подход, при котором чувствительность приборов позволяет регистрировать отдельные молекулы.

сопряженное с роботом, который вырезает отмеченные оператором пятна.
Они переносятся

в ячейки планшета, где происходит ферментативное расщепление белков на пептидные фрагменты.
Содержимое каждой ячейки переносится на фиксированную позицию мишени, которая помещается в масс-спектрометр. За один цикл работы масс-спектрометр снимает спектры со всех позиций мишени. Снятые масс-спектры передаются в программу идентификации белков.

отобраны пять групп людей: контрольная, куда вошли условно здоровые добровольцы,

пациенты с доброкачественной опухолью, пациенты, страдающие раком молочной железы, пациенты с раком яичника и пациенты с раком матки.
В каждой группе было по 10 человек, у каждого проводили забор крови, согласно стандартному протоколу. Сравнительный анализ двумерных электрофореграмм выявил 18 белковых пятен, совокупность которых позволяет статистически значимо различать наличие и природу онкопатологии. После масс-спектрометрической идентификации пятен результаты были сведены в таблицу.

РЫНКЕ:

А\ НАНОМАТЕРИАЛЫ;
Б\НАНОБИОТЕХНОЛОГИЯ;
В\ НАНОЭЛЕКТРОНИКА

спектроскопия единичных молекул и т.д. Интересным представляется подход, в котором

для детекции отдельных молекул используется стандартный привод персонального компьютера для чтения компакт-дисков, превращенных в биочипы. Перспективно также создание биочипов на основе атомно-силовой микроскопии.

НАНОТЕХНОЛОГИИ ЭТО
ТЕХНОЛОГИИ, КОТОРЫЕ
а) ИМЕЮТ ДЕЛО С ОБЪЕКТАМИ
РАЗМЕРОМ НЕ БОЛЕЕ 100nm
б) ИСПОЛЬЗУЮТ ИХ УНИКАЛЬНЫЕ
СВОЙСТВА , ВОЗНИКАЮЩИЕ
ВСЛЕДСТВИЕ ТОГО, ЧТО В
НАНОЧАСТИЦАХ, БЛАГОДАРЯ ИХ
МАЛЫМ РАЗМЕРАМ,СУЩЕСТВЕН-
НО ИЗМЕНЯЮТСЯ ФИЗИКО-
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ВЕЩЕСТВА

в создании наноустройств для изучения биосистем. А так же изучаются

возможности использования живых систем для создания таких устройств.

в наноматериалах, в связи с мелким размером частиц все атомы и молекулы находятся на поверхности структуры, придавая ей реакционоспособость. А в обычных материалах они в основном располагаются внутри.

ЛЕКАРСТВА.
4.СИНТЕТИЧЕСКИЕ ГЕНОМЫ В КАЧЕСТВЕ
САМОРАЗМНОЖАЮЩИХСЯ СИСТЕМ.
5.НАНОРОБОТЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНА-ЧЕНИЯ.
6. НАНОМАТЕРИАЛЫ В РЕГЕНЕРАТИВНОЙ
МЕДИЦИНЕ

ИХ КОМПЛЕКСОВ
СХЕМА РАБОТЫ АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА
“SOLVER P47H” (NT-MDT, РОССИЯ).










АТОМНО-СИЛОВАЯ МИКРОСКОПИЯ ПОЗВОЛЯЕТ

ВИЗУАЛИЗИРОВАТЬ И ПОДСЧИТЫВАТЬ КАК ОТДЕЛЬНЫЕ БЕЛКОВЫЕ МОЛЕКУЛЫ, ТАК И ИХ КОМПЛЕКСЫ

фотодиод

лазер

молекула

Комплекс
Антиген/антитело
~5-7 нм

Антитело
~1,5 нм

Антиген
~3-4 нм

ЛЕКАРСТВА
3.СИНТЕТИЧЕСКИЕ САМОРАЗМНОЖАЮЩИЕСЯ ГЕНОМЫ.
4.НАНОРОБОТЫ – НАНОУСТРОЙСТВА, РАЗЫСКИВАЮЩИЕ ВНУТРИ ОРГАНИЗМА ОЧАГИ

ЗАБОЛЕВАНИЙ И УСТРАНЯЮЩИЕ ИХ.
5.НАНОУСТРОЙСТВА ВЫПОЛНЯЮЩИЕ ФУНКЦИИ ЭРИТРОЦИТОВ, ТРОМБОЦИТОВ И МАКРОФАГОВ.

аденовирус; 2 — полимерная наноструктура; 3 — дендример; 4 —

углеродная нанотрубка

ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВ ПО СРАВНЕНИЮ СО СВОБОДНЫМИ ЛЕКАРСТВАМИ
1.ПОВЫШАЕТСЯ РАСТВОРИМОСТЬ МНОГИХ
ЛЕКАРСТВ.
2.УЛУЧШАЕТСЯ ИХ

ПРОНИКНОВЕНИЕ В КЛЕТКИ.
3.УЛУЧШАЕТСЯ ФАРМАКОКИНЕТИКА.
4. У МНОГИХ ЛЕКАРСТВ ПОЯВЛЯЕТСЯ СПОСОБНОСТЬ ПЕРЕСЕКАТЬ МЕМБРАННЫЕ И
ГЕМАТО-ЭНЦЕФАЛИЧЕСКИЙ БАРЬЕРЫ.
5.УМЕНЬШАЕТСЯ ТОКСИЧНОСТЬ

.

опухоли и очаги воспаления, сильно перфорированы);
3) при включении лекарства

в липосомы объем его распространения в организме значительно уменьшается, при этом увеличивается концентрация

Липосомы проникают через поры капилляров только в "горячих точках".

для получения стерически стабилизированных липосом

не доходят до цели. Но если они соединены с антителами

к белкам-адресатам, то большая их часть успевает прибыть в место назначения раньше, чем произойдет встреча с макрофагом. Еще лучше результаты будут, если вперед пустить липосомы без груза, а следом – с лекарством, тогда первые попадутся макрофагам, а вторые без помех дойдут до цели.

нанометров и длиной до нескольких сантиметров состоят из одной или

нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей (графенов) и заканчиваются обычно полусферической головкой.

Могут легко поглощаться клетками и поэтому могут выступать в роли

средств доставки различных молекул, необходимых для лечения и диагностики. Возможная токсичность этих материалов очень активно обсуждается.
Применения в микроэлектронике: транзисторы, нанопровода, прозрачные проводящие поверхности, топливные элементы
Для создания соединений между биологическими нейронами и электронными устройствами в новейших нейрокомпьютерных разработках
Капиллярные применения: капсулы для активных молекул, хранение металлов и газов, нанопипетки
Оптические применения: дисплеи, светодиоды
Одностенные нанотрубки (индивидуальные, в небольших сборках или в сетях) являются миниатюрными датчиками для обнаружения молекул в газовой среде или в растворах с ультравысокой чувствительностью — при адсорбции на поверхности нанотрубки молекул её электросопротивление, а также характеристики нанотранзистора могут изменяться. Такие нанодатчики могут использоваться для мониторинга окружающей среды, в военных, медицинских и биотехнологических применениях.
Ученым из лаборатории IBM удалось, на основе нанотрубок, создать микросхему, которая в 500 раз меньше аналогичной кремниевой. Исследования ведущих специалистов в данной области показывают, что потенциал кремния, как основы интегральных схем будет исчерпан в течение ближайших 10–20 лет. Материалы из нанотрубок способны обеспечить новому поколению компьютеров практически неограниченные память и быстродействие.

распыления графитовых электродов в плазме дугового разряда. Процесс синтеза осуществляется

в камере, заполненной гелием под давлением около 500 торр. При горении плазмы происходит интенсивное термическое испарение анода, при этом на торцевой поверхности катода образуется осадок, в котором формируются нанотрубки углерода. Наибольшее количество нанотрубок образуется тогда, когда ток плазмы минимален и его плотность составляет около 100 А/см2. В экспериментальных установках напряжение между электродами обычно составляет около 15-25 В, ток разряда несколько десятков ампер, расстояние между концами графитовых электродов 1-2 мм. В процессе синтеза около 90% массы анода осаждается на катоде.

Атомная структура поверхности углеродной нанотрубки

водных растворах и имеют сильную склонность к агрегации (а); нанотрубки

с нанесенными на поверхность амфифильными макромолекулами, например, коньюгатом липид-ПЭГ(b), сополимеров, ПАВ (с) и даже односпиральной ДНК (d), растворимость существенно повышена. Ковалентно модифицированные нанотрубки изготовлены из исходного материала с поверхностью, модифицированной либо по реакции циклоприсоединения для пришивания аммонийных групп (е), либо обработкой сильной кислотой для образования карбоксильных групп (f). Оба способа химической обработки существенно улучшают растворимость в воде.

60 взаимосвязанных атомов углерода) восстанавливают клеточные повреждения от активных форм

кислорода, обладают антибактериальными и антивирусными свойствами. В ряде экспериментов на модельных объектах они показали противоопухолевую активность.

Дендримеры ( от греч. dendron– дерево) – относятся к классу полимерных соединений. Их молекулы имеют большое число разветвлений, что позволяет прикреплять к ним лекарственные соединения для доставки в биомишени, в том числе, в раковые клетки.

МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФУЛЛЕРЕНОВ

НЕСУТ 3 МИЛЛИАРДА АТОМОВ КИСЛОРОДА И УГЛЕ-
КИСЛОГО ГАЗА.ОНИ В 250

РАЗ ЭФФЕКТИВНЕЕ ЭРИТРОЦИТОВ.
5МЛ РЕСПИРОЦИТОВ(5 ТРИЛЛИОНОВ НАНОРОБОТОВ ) УДВАИ-
ВАЕТ КИСЛОРОД ПЕРЕНОСЯЩИЕ ВОЗМОЖНОСТИ 5Л КРОВИ.
2.ТРОМБОЦИТАРНЫЕ НАНОРОБОТЫ –КЛОТТОЦИТЫ.
3.ФАГОЦИТАРНЫЕ НАНОРОБОТЫ-МИКРОБИВОРСЫ-
СФЕРИЧЕСКИЕ ЧАСТИЦЫ С ДИАМЕТРОМ 3.4мкм,СОДЕРЖАЩИЕ
610 МИЛЛИАРДОВ СТРОГО СТРУКТУРИРОВАННЫХ АТОМОВ.ОНИ
В 80 РАЗ БОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫ ПО СРАВНЕНИЮ С МАКРОФАГА-
МИ НА ЕДИНИЦУ ОБЪЕМА.
4.СИНТЕТИЧЕСКИЕ ГЕНОМЫ В КАЧЕСТВЕ
САМОВОСПРОИЗВОДЯЩИХ СЕБЯ СТРУКТУР. МИНИМАЛЬНЫЙ ПО
РАЗМЕРАМ САМОВОСПРОИЗВОДЯЩИЙСЯ ГЕНОМ (5.4кВ) БАКТЕ-
РИОФАГА БЫЛ СИНТЕЗИРОВАН ЗА 14 ДНЕЙ. МИНИМАЛЬНРЫЙ
РАЗМЕР МИКРОБНОГО ГЕНОМА-300 ГЕНОВ ДЛИНОЙ 150кВ.

менее 2 мкм, что позволит быстро очистить кровь животного или

человека от заражения.

(b) нанокристаллы магнетита, соединенные фосфолипидной мембраной. Обратите внимание на разницу

в шкалах (ПЭМ).

магниточувствительные бактерии – бактерии, способные ориентироваться
по силовым линиям магнитного поля Земли (магнитотаксис). Эти бактерии содержат частицы магнетита Fe3O4 толщиной около 150 нм . Грамотрицательные, подвижные.

Magnetobacterium bavaricum

Electron micrographs of magnetosomes in cells of M. gryphiswaldense. (A) Chain of magnetosomes from a cell grown in the presence of a steady concentration of 30 µM FeCl3. Mature crystals, which are prevalently located in the middle of the chain, are cubo-octahedral and 45 nm in diameter.

белок mms6 можно использовать для синтеза in vitro частиц магнетита при комнатной температуре из гидроксида железа(II).

mms6. Красным обозначен белок, синим и серым – неионогенные блок-сополимеры.

использование бактериального белка mms6 для синтеза нанокристаллов феррита кобальта (CoFe2O4), который живые организмы производить не умеют

Белок mms6 включили в состав геля, где его отдельные молекулы были объединены в группы, а группы расположены упорядоченным образом, формируя матрицу для синтеза нанокристаллов. Оказалось, что полноразмерный белок несколько великоват для формирования хорошей матрицы, зато для этих целей отлично подходит небольшой фрагмент белка (25 аминокислотных остатков), содержащий, по сути, только С-концевой железосвязывающий домен.

но без белка; c – в присутствии полимера и белка

mms6, не связанных друг с другом; d – то же для C-концевого фрагмента mms6; e – в присутствии полимера, связанного с mms6; f – в присутствии полимера, связанного с C-концевым фрагментом mms6 (ПЭМ). Размер метки 50 нм. При добавлении солей кобальта и железа (CoCl2 и FeCl2) были получены довольно крупные (50-80 нм) тонкие гексагональные пластинки феррита кобальта. Эти частицы имеют большую степень кристалличности.

culture of M. gryphiswaldense during growth monitored by changes in differential

light scattering (Cmag). Magnetic cells were inoculated into a medium which was constantly agitated and contained 30 µM ferric citrate. , Magnetism (M); , optical density (OD). 2 to 7 µM O2 at 30°C. 2% iron as magnetite crystals in intracytoplasmic vesicles

C - ClaI, E - EcoRI,
H - HindIII, Hp -

HpaI, N - NotI, Ps - PstI, Pv - PvuII, Ss - SstI. Экспрес-
сия cry3A-гена находится под контролем собственного промотора и
двух гетерологичных промоторов: Pm и Pc (промо-тор cry1Ab-гена).
Репликон (rep) и mob-гены принадлежат плазмиде pNM185

целенаправленное манипулирование отдельными атомами, молекулами, вирусами, микроорганизмами другими частицами: видеть

их, считать, диагностировать по ним состояние организма. Это другой мир. И совершенно другие возможности. Кроме того, отличительной особенностью некоторых наноструктур является их способность к самосборке и вполне вероятно в ближайшем будущем к самовоспроизведению, что заполнит ту пропасть, которая существует между живыми и неживыми системами. Даже сейчас для большинства ученых она кажется непреодолимой. А такие геномные самовоспроизводящиеся структуры уже синтезированы.

применимы в диагностике для производства и транспорта лекарств; в разработке

наноматериалов; для создания нанороботов. Это определило появление новой отрасли – наномедицины. Ее развитие позволит контролировать биологические системы человека на молекулярном уровне, вносить в них исправления, восстанавливать повреждения с помощью наноматериалов и наноустройств. Например, в нанодиагностике задействованы высокоточные аналитические технологии, позволяющие с помощью атомно-силовых, сканирующих электронных микроскопов, биосенсоров выявлять единичные молекулы в биоматериале, концентрировать и идентифицировать функционально значимые из них, регистрировать единичные иммунные комплексы. В ближайшем будущем эти методы станут мощным инструментом диагностики онкологических, сердечно-сосудистых, инфекционных, , эндокринных заболеваний, и, в первую очередь, ВИЧ-инфекций, вирусных гепатитов на самых ранних стадиях.

организма. Протеомный анализ позволяет диагностировать развитие патологий в организме на

ранних стадиях и регистрировать новые белки-мишени (биомаркеры), которые могут иметь важное диагностическое и терапевтическое значение. Особенно это важно для онкологии, потому что ранняя диагностика рака одна из основных проблем современной медицины. И здесь определенные надежды возлагаются на нанотехнологии. Если говорить о лечении, то уже появились наноматериалы, из которых делают нанолекарства - препараты нового поколения. Получены данные о возможности использования наночастиц для создания эффективных вакцин. Разработаны новые транспортные наносистемы (контейнеры) для доставки лекарств в органы-мишени. Эти разработки позволяют повысить растворимость, биодоступность, терапевтические возможности препаратов, снизить дозы и побочные эффекты, значительно уменьшив лекарственные нагрузки на организм. Перспективными для терапии, хирургии, травматологии является создание биосовместимых наноматериалов широкого спектра применения (от стоматологии до восстановления костных тканей), обладающих заместительными свойствами. То есть, технологии есть. Есть много заделов, которые разрабатываются. Необходимо, чтобы научное и медицинское сообщество повернулось к ним лицом.

молекулы ДНК, Нобелевского лауреата Джеймса Уотсона (James Watson) недавно было

произведено за 2 месяца и стоило миллион долларов, в то время как расшифровка первого генома продолжалась 10-12 лет и обошлась в 3 миллиарда. Но и это сейчас, все-равно, дорого и долго. Пока не реализован проект: персональный геном за сутки, за тысячу долларов, впечатляющих медицинских успехов ждать сложно.

биосовместимые наноматериалы, нанолекарства, нанотранспорные системы для лекарств. Надо формировать федеральные базы

криобиоматериалов в медицине . Без них использование нанотехнологий не будет эффективным. Вот сейчас во всем мире, с появлением нанотехнологий возникла проблема их безопасности. Требуется развивать систему тестирования. Чтобы не оказаться в решении этой проблемы на отшибе - надо входить с мировое сообщество. Является ли наша страна членом этого сообщества, планирует ли им стать – я об этом не слышал. На повестке дня проект : “ПРОТЕОМ ЧЕЛОВЕКА“ . А ведь именно при его выполнении НАНОТЕХНОЛОГИИ могут играть решающую роль.