Новости медицины

Биохимики предложили новый метод записи информации на естественные молекулы ДНК, в котором кодирование происходит за счет положения места одноцепочечного разрыва. Запись информации в такую ячейку память застрахована от ошибок при кодировании и происходит гораздо быстрее, чем синтетическое кодирование нуклеотидами, однако пока что новый способ проигрывает в плотности записи. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Впервые идею о хранении цифровой информации в молекуле ДНК затронул в 1959 году американский физик Ричард Фейнман в своей лекции под названием «Внизу полным-полно места: приглашение в новый мир физики». Хранение информации на молекулах ДНК интересно за счет своей колоссальной информационной емкости — в прошлом году ученые записали 16 гигабайт текста английской версии Википедии в одной молекуле ДНК. Кодирование в таких системах происходит за счет синтеза молекулы из определенной последовательности нуклеотидов: аденина, тимина, цитозина и гуанина. Однако у этого подхода есть много ограничений и неудобств. За один цикл к молекуле ДНК добавляется только один нуклеотид, а потому процесс протекает значительное время и требует больших затрат относительно распространенных оптических и магнитных средств записи. Более того сам синтез подвержен ошибкам и даже при оптимальном процессе количество ошибок может достигать 21 процента.

Ольгица Миленкович (Olgica Milenkovic) со своими коллегами предложила новый способ записи информации на молекулы ДНК, полученные из живых организмов, основанный на одноцепочечном разрыве молекулы ДНК с помощью фермента. Ученые таким образом записали и считали информацию на ДНК бактерии кишечной палочки (Escherichia coli) Геттисбергскую речь Линкольна (0,4 килобайта) и фотографию мемориала Линкольна (14 килобайт).

Процесс записи , хранения и чтения информации на разрывах молекул ДНК

Olgica Milenkovic et al. / Nature Communications, 2020

Поделиться

Известные разрывные ферменты — никазы — способны распознавать и связывать только определенные последовательности в цепи ДНК, которые сильно ограничены их окружением. Например, разрывные эндонуклеазы признают только специфические последовательности длиной в шесть пар нуклеотидов, что ограничивает их использование для масштабной записи. Никаза SpCas9n пиогенного стрептококка (Streptococcus pyogenes) часто используется в генной инженерии, но для ее работы требуется два гуанина в цепи подряд, что ограничивает емкость в 16 раз. В качестве такого фермента биофизики предложили использовать фермент пирококка (Pyrococcus furiosus) PfAgo — высокоточный искусственный ограничительный фермент с возможностью расщепления на произвольных частях цепи ДНК. Этот фермент за время своего действия способен совершить сотни разрывов в отличие от SpCas9n и ранее уже использовался для сборки генома и распознавании цепи ДНК.

Кодирование информации с помощью фермента PfAgo

В качестве основы для записи ученые выделили ДНК бактерии кишечной палочки штамма K12 MG1655. При выборе длины цепочки в 450 пар азотистых оснований они руководствовались двумя ограничениями: не менее десяти позиций обрыва с промежутками не менее 25 нуклеотидов и отсутствие диссоциации между участками обрыва.

Для проверки качества записи биофизики закодировали Геттисбергскую речь Авраама Линкольна и фотографию мемориала Линкольна в двоичную последовательность из десятибитовых строк, в которой единица — наличие разрыва, а ноль — его отсутствие в возможном месте разрыва. Затем полученные строки переводили в позиционную систему для сжатия информации вдвое. Чтобы достичь быстрой и эффективной записи данных ученые для каждого регистра создавали библиотеку возможных направляющих фрагментов ДНК для фермента автоматизированной комбинацией вариантов.

Биофизики для хранения информации поместили регистры в сеть микропланшетов, которые обеспечивают произвольный доступ к регистрам и организуют доступ к данным, аналогично дорожкам на CD-дисках и магнитных лентах. Однако авторы признают, что такой метод хранения не годится для масштабируемого производства, тем не менее они надеются на разработку масштабируемых систем позиционного хранения данных с использованием МАЛДИ-пластин или микрофлюидных устройств. Чтобы своими силами улучшить емкостную способность позиционного хранения ученые предложили три варианта улучшения: использование в одной ячейке нескольких регистров, в которых крайне мало пересечение в последовательностях, введение специфичного разрыва в зависимости от цепи — увеличение емкости одного разрыва на 58 процентов, комбинаторное смешивание молекул одного регистра по специальным схемам.

 

Для считывания информации биофизики подвергали цепь ДНК денатурации и получали одноцепочечные молекулы ДНК с разной длиной в зависимости от положения разрыва. Эти последовательности они сравнивали с известной последовательностью регистра и выстраивали цепочку, определяли возможные позиции разрывов и присваивали ноль, если разрыв в этом потенциальном месте отсутствовал. В качестве неразрушающего метода считывания информации авторы рассмотрели два варианта: внедрение в разрыв флуоресцентного гена или прохождение молекулы ДНК сквозь двумерную нанопористую мембрану дисульфида молибдена — на зависимости ионного тока от времени отчетливо заметно положение одноцепочечного разрыва. А для подтверждения своей гипотезы они смоделировали прохождение молекулы ДНК через нанопору.

Схема прикрепления в место разрыва зацепки с флуорисцирующим компонентом

Измерения ионного тока и проводимости мембраны в процессе прохождения молекулы ДНК через нанопору, t_dna – время прохождения всей молекулы, t_n – время прохождения разрыва

1/2
ДНК уже несколько лет используется в качестве экзотического средства записи. Два года назад группа Massive Attack к 20-летнему юбилею своего альбома «Mezzanine» записала его в ДНК.

Артем Моськин

Очень сложно найти мужчину, который понимает, что гармония в сексе зависит далеко не от размера его достоинства. Вот представители сильного пола уверены, что чем больше сантиметров детородный орган, там выигрышнее с ними находиться в постели. Это глубочайшее заблуждение, поскольку единицы прекрасного пола подтвердят, что обращают внимание при выборе партнера, исключительно на его физиологические данные. Все зависит от пресловутого “главное умение”, а не от впечатляющих цифр длины и диаметра.
(далее…)

Кларк Мартин всю жизнь считал, что хорошо знает традиционные методы для лечения депрессий: до выхода на пенсию он работал клиническим психологом. Но когда Кларк сам столкнулся с депрессией, он понял, что вылечить себя не может.

В это время у Кларка обнаружили рак почек, он получал химиотерапию и другое необходимое лечение, и снять депрессию не могли ни консультации психолога, ни антидепрессанты. (далее…)

ОБНАРУЖЕНО ВЕЩЕСТВО, СПОСОБНОЕ БОРОТЬСЯ С ЛЕКАРСТВЕННО-УСТОЙЧИВЫМ ТУБЕРКУЛЕЗОМ

Ежегодно от туберкулеза умирает 1,5 млн человек по всему миру. Терапию тяжелого заболевания осложняет распространение лекарственной устойчивости микобактериий к имеющимся сейчас препаратам. Возможно, разработанный корейскими учеными антибиотик нового класса позволит решить эту проблему. Пока лабораторные данные подтвердили, что разработка активно воздействует на лекарственно-устойчивые штаммы микобактерий. Если это будет также доказано в клинических исследованиях, то новый класс лекарств станет большим прорывом в лечении туберкулеза.

В рамках работы над новым препаратом ученые проанализировали большое количество различных растительных экстрактов и нашли один с наиболее выраженной активностью в отношении микобактерий. Вещество деоксипергуларинин (Deoxypergularinine – DPG) было получено из корня растения Цинанхум острый (Cynanchum atratum), используемого в традиционной китайской медицине.

В мышиной модели была показана высокая активность нового вещества против микобактерий, при этом не было выявлено серьезных нежелательных явлений на протяжении четырех недель применения.

Почему не нужно беспокоиться о новом штамме Кентавр На свет появляются всё более заразные варианты коронавируса, которым учёные дают разные звучные названия. Отмечен быстрый рост заболеваемости новым подвидом Омикрона в Индии, но россиянам по этому поводу опасаться пока не следует. 

В Индии появился вариант коронавируса ВА.2.75, который получил от учёных названия Кентавр. Утверждается, что он обладает самой мощной заразностью, то есть способен инфицировать максимальное количество людей. Однако эксперты полагают, что повышенной опасности для человечества он не представляет, несмотря на то, что распространяется с такой силой. 

Ученые рассказали, почему трудно уснуть на новом месте
В распоряжении учёных нет доказательств, что Кентавр провоцирует сколько-нибудь более тяжелые формы коронавируса, чем его изначальный прародитель штамм Омикрон. Более того, этот самый Кентавр пока не превзошёл вариант ВА.5, который является ныне доминирующим на территории ряда европейских стран и учёные не уверены в том, что это когда-либо случится. Об этом рассказали эксперты по инфекционным болезням в Университете Восточной Англии. Они убеждены, что что спровоцированная Кентавром вспышка не будет такой же смертоносной, какой она была при господстве штамма Дельта. 

Мясников рассказал о новом штамме ковида, ожидаемом осенью
Более того, Кентавр пока не набрал достаточной силы для того, чтобы перекинуться на другие государства, включая и Россию. Ну а если люди будут паниковать при каждой новой мутации и пугаться разного рода названий, то уже это приведёт к непоправимым и довольно плачевным последствиям, причём не только для психики

Наступающая весна станет очередным испытанием для аллергиков. Чаще всего речь о реакции на пыльцу. Это самый распространенный вариант, но помимо поллиноза есть ряд других аллергических реакций. Сталкиваются с ними и селебрити (в вопросах здоровья нет разделений на статус). Узнаем, кто именно, и что должно быть в аптечке аллергика.

Аллергия на пыльцу: Дайнеко и Королева

Виктория Дайнеко много лет страдает от аллергии и часто делится с подписчиками мучениями по этому поводу. Ее организм реагирует на пыльцу цветущих растений, плюс у нее аллергия на пыль. Уже в мае певица не выходит на улицу без маски, очков и пачки бумажных платочков. Исполнительница не раз делилась с фолловерами своими горестями: в период цветения ей приходится непросто.

Виктория Дайнеко

Коллеги-музыканты всегда держат для нее коробку бумажных салфеток, на которой уже написано: «Будь здорова!», чтобы не говорить это каждые пять минут.

Что касается аллергии на пыль, то во многом это тоже сезонная история. Летом пыль легко попадает в помещение через открытые окна. Чтобы избавиться от нее, Дайнеко регулярно заказывает влажную уборку в доме. Сама она по этой причине в квартире не убирается.

Борясь с патологией, девушка даже проходила лечебный курс в одной из клиник в Мюнхене, после чего ей стало легче переносить свои приступы.

Наташа Королева

Наташа Королева страдает от поллиноза больше двадцати лет. По словам артистки, она давно привыкла к подобному положению: чихает, кашляет и терпеливо ждет окончания цветения. Врачи же рекомендуют ей укреплять иммунитет, дабы ее патология не прогрессировала.

Аллергия на металл: Анита Цой

У Аниты Цой аллергия, что называется, стала побочным эффектом профессиональной деятельности. Несколько лет назад, участвуя в проекте «Один в один», она обнаружила у себя аллергию на пластический грим.

Анита Цой

Не секрет, что участникам проекта буквально приклеивали силиконовые маски, с которыми они работали по несколько часов. Этого оказалось вполне достаточно, чтобы обнаружить раздражение и зуд на коже. Дальше — больше. Артистка заметила, что металлические украшения, а если конкретней — золотые, тоже вызывают аллергическую реакцию на коже.

Цой пила курс препаратов по согласованию с врачом — полегчало. И с некоторых пор певица не использует косметику вне сцены и кадра. То же касается и металлических украшений: артистка надевает их лишь в случае необходимости.

Наталья Лесниковская

Актриса Наталья Лесниковская обнаружила у себя аллергию на солярий. К слову, реакция кожи на солнце — довольно распространенная история. В случае с солярием кожа получает «массированный» удар. Подобная патология нередко наблюдается у светлокожих людей. Некоторые из них и вовсе не загорают — кожа быстро краснеет. В случае с Натальей способ борьбы с аллергической реакций созрел быстро: тема солярия для нее закрыта.

Пищевая аллергия: Юлия Хлынина

Не будем забывать и про пищевую аллергию, которая не так редко встречается. В чем отличие от «классической»? Это всегда реакция на чрезмерное количество какого-либо продукта. Например, если человек съел пару килограммов мандаринов — пищевая аллергия будет логичной реакцией. От одного-двух цитрусовых такого не случится.

Юлия Хлынина

Неприятная история на этой почве приключилась с актрисой Юлией Хлыниной. Девушка выпила напиток с высоким содержанием сои (соевое молоко — популярная добавка в кофе сейчас). Официант был предупрежден об аллергии актрисы, но бариста, готовивший кофе, не воспринял информацию к сведению. Результатом стал отек Квинке и анафилактический шок! Как известно, последствия этого состояния крайне опасны и могут закончиться летальным исходом. Хлынину доставили в Боткинскую больницу, где ей оперативно оказали необходимую помощь. По словам артистки, она не подавала в суд, но в заведении провели тщательную проверку и заставили сделать маркировку на всех блюдах и напитках, содержащих аллергены.

Что нужно знать об аллергии?

Плохая новость в том, что от аллергии невозможно избавиться навсегда. Хорошая: появляются методики, позволяющие снизить гиперчувствительность организма к конкретному аллергену. Происходит это благодаря вводимому в организм аллергену (строго под наблюдением врача), что позволяет человеку постепенно привыкнуть к нему. Но большинство пациентов по-прежнему используют медикаментозное лечение, которое позволяет снять симптомы.

Все переносят аллергию по-разному. Даже на наших примерах это видно: Наташа Королева каждую весну чихает, ожидая окончания поры цветения. Виктория Дайнеко же не может выйти на улицу без маски. А Юлия Хлынина и вовсе расплатилась за чашку кофе с соевым молоком анафилактическим шоком — самым опасным осложнением аллергии, требующим незамедлительной помощи.

Мы уже рассказывали в одном из предыдущих материалов о том, что каждый аллергик должен иметь при себе на случай приступа. Не грех повторить:

в наличии должен быть адреналин в ампулах или специальное устройство — Эпипен (EpiPen) (шприц-ручка, чтобы самостоятельно сделать инъекцию, — прим. ред.);

глюкокортикостероиды (гормоны) в таблетках и ампулах — применяются для купирования крапивницы, отеков, тяжелых приступов астмы;

антигистаминные препараты;

бронхолитики — препараты расширяющие бронхи при приступе астмы;

небулайзер (аппарат для аэрозольной терапии) + препараты для небулайзерной терапии.

(далее…)

Кажется, что нет ничего более легкого и более естественного для человека, чем дышать. Однако мы в действительности недооцениваем важность этого процесса. Оказывается, от того как мы дышим, зависит не только наше здоровье, но и физическое состояние, и интеллектуальное развитие. Особенно утешает то, что человек может научиться руководить процессом дыхания, а значит омолодить и укрепить свой организм, избавиться от многих проблем, продлить жизни. (далее…)

Сотрудники Детской больницы Кентукки (Kentucky Children's Hospital, США) предложили новый способ снять стресс у детей, страдающих абстинентным синдромом новорожденных. После извлечения из матки, где на плод воздействовали вызывающие зависимость наркотические препараты, ребенку требуется длительный период восстановления, который проходит в палате интенсивной терапии или реанимации. В это время, по информации американских врачей, целесообразно в дополнение к основному лечению применять ароматерапию – она помогает малышу бороться со стрессом. Эфирное масло лаванды действует как успокоительное, а эссенция ромашки нейтрализует эмоции.

(далее…)