Гибрид человека и машины
Живую и неживую материю помогают объединить гибридные технологии. Именно им был посвящен молодежный научный форум Ассоциации ведущих университетов России «Гибридные технологии и биомедицинские приложения», прошедший на базе Балтийского федерального университета им. И. Канта при поддержке аппарата полномочного представителя Президента Российской Федерации в Северо-Западном федеральном округе.
Как сообщает пресс-служба СПбГУ, в форуме приняли активное участие студенты и аспиранты СПбГУ. Вместе со своими коллегами из других регионов они пытались заглянуть в будущее науки, где гибрид человека и машины станет обыденностью, научиться взаимодействовать со специалистами других профилей, мыслить более глобально, выходя за рамки узкой специализации.
Для этого участники форума были разделены на рабочие группы, в которые входили физики, биологи, генетики. Каждая группа была закреплена за одной из лабораторий БФУ им. И. Канта и получила доступ к оборудованию, чтобы провести исследование в рамках собственного проекта.
О своей работе в составе такой группы рассказал магистрант СПбГУ, биолог Александр Шенфельд. В течение пяти дней вместе с другими молодыми учеными он осваивал основные методы генной инженерии и биоинформатики в лаборатории молекулярных и генетических технологий. Целью было выявить принадлежность участников исследовательской группы к определенной гаплогруппе по митохондриальной ДНК.
«Ни для кого не секрет, что митохондрии являются так называемыми эволюционными потомками бактерий, — рассказал Александр Шенфельд. — Поэтому, как и все бактерии, митохондрии имеют свой собственный геном, представленный в виде кольцевой ДНК. Данная ДНК, как и любая другая ДНК, подвержена мутационным изменениям. На основании уникальности определенных нуклеотидных замен (мутаций) в мтДНК у различных групп людей выделяют гаплогруппы. Гаплогруппа объединяет в себе людей, имеющих схожий однонуклеотидный полиморфизм».
Как известно, современный человек появился в Африке около 200 тысяч лет назад. Наши предки на тот момент имели свой собственный нуклеотидный полиморфизм в мтДНК, на основании чего ученые их объединяют в L-гаплогруппу. Позднее в результате расселения популяций людей и выхода их из Африки, а также накопления новых мутаций появились новые гаплогруппы: M в Азии и N в Европе (их еще называют макрогаплогруппами). Все они имеют свои собственные нуклеотидные замены. По мере дальнейшего расселения по планете у людей накапливались новые мутации, благодаря чему появлялись новые гаплогруппы. На основании этого, проведя генетический анализ по поиску полиморфизма в мтДНК человека, можно определить его принадлежность к определенной гаплогруппе, что позволит установить его родословную связь с определенной народностью. Это и было целью работы научной группы магистранта СПбГУ. Поиск полиморфизма ученые осуществляли не в полноразмерной цепи ДНК, а в ее небольшом высоковариабельном фрагменте (D-петля).
«Каждый участник нашей исследовательской группы анализировал свою собственную мтДНК. В самом начале мы синтезировали праймеры (одноцепочечные фрагменты ДНК) для проведения ПЦР (реакция по увеличению копийности интересующего нас фрагмента). После использования этих и ряда других методов мы приступили к этапу секвенирования — установлению последовательности ДНК-фрагмента. Результаты секвенирования мы проанализировали с помощью базы данных по поиску принадлежности выявленных нами однонуклеотидных замен к определенной гаплогруппе. Выяснилось, что я представитель U5-гаплогруппы, являющейся производной европейской N макрогаплогруппы. Другие участники нашей группы тоже оказались носителями европейской мтДНК, за исключением одного человека, принадлежавшего к азиатской M-макрогаплогруппе», — объяснил Александр Шенфельд. В процессе выполнения этой работы молодые ученые освоили методы фосфорамидитного синтеза праймеров, высокоэффективной жидкостной хроматографии, масс-спектрометрии и секвенирования по Сенгеру.
«Я врач, уже несколько лет работаю. И в некотором смысле я конечное звено в тех гибридных технологиях, которые мы обсуждали. И мне кажется, ставка организаторов на конвергентность сыграла на все 100 %, — поделился своими впечатлениями о форуме аспирант СПбГУ Александр Оборнев. — Было ли это полезно? Да, безусловно, потому что какую-то идею можно было обсудить с разных сторон: с физиком, микробиологом, генетиком. На медицинских конференциях это невозможно. Конечно, мне как торакальному хирургу гибридные технологии не так интересны, как травматологу или пластическому хирургу, но этот форум дал очень мощное ощущение, как далеко сейчас ушли технологии, как стремительно развиваются разные области науки. Это вдохновляет, заставляет смотреть на свою работу немного иначе».
В заключительный день форума участники представили свои лучшие проекты. Они были посвящены изучению геномов экстремофилов (микроорганизмов, обитающих в экстремальных условиях), созданию мобильных приложений медицинского характера, изучению клеток головного мозга и другим актуальным вопросам современной науки.
