Post #319

#тренды Авторитетный научный журнал Nature составил список топ-7 технологий, за которыми стоит следить в 2022 году. От редактирования генома до определения структуры белка и квантовых вычислений. 1. Полная расшифровка генома человека Ученые из консорциума Telomere-to-Telomere (T2T) расшифровали весь геном человека. Они применили новые методы — Oxford Nanopore и сверхдлинное секвенирование PacBio HiFi — и раскрыли недостающие 8% ДНК. Исследователи нашли 200 млн новых пар оснований в недостающем фрагменте генома. Он содержал 2226 генов, 115 из которых кодируют белок. Ученые надеются использовать открывшиеся возможности для расшифровки генома всех позвоночных на Земле. 2. Решения для белковой структуры Молекулярные биологи определили примерную трехмерную структуру всех белков (а их 20 тысяч), которые вырабатывают клетки человека. Помогла им в этом нейросеть AlphaFold, разработанная компанией DeepMind. AlphaFold опирается на стратегии глубокого обучения для экстраполяции формы свернутого белка по его аминокислотной последовательности. Технология поможет создать лекарства против рака, болезней Паркинсона и Альцгеймера. Также усовершенствовано аппаратное и программное обеспечение криогенной электронной микроскопии. Крио-ЭМ сканирует мгновенно замороженные молекулы электронным лучом, создавая изображения белков в различных положениях, которые затем можно собрать на компьютере в трехмерную структуру. Вычислительные модели AlphaFold помогут в анализе и реконструкции данных, а крио-ЭМ способна генерировать результаты, которые недоступны для компьютерного прогнозирования. 3. Квантовое моделирование Квантовые компьютеры управляют данными в виде кубитов. Те, в свою очередь, могут влиять друг на друга на расстоянии, например, резко увеличивать вычислительную мощность. Ученые применяют оптические пинцеты для точного позиционирования незаряженных атомов в плотно упакованных 2D и 3D массивах, а затем используют лазеры для превращения этих частиц в «ридберговские атомы» большого диаметра, которые запутываются со своими соседями. Ридберговские атомные системы можно контролировать, а их взаимодействие — включать и выключать. Компании разрабатывают системы на основе ридберговских атомных решеток для лабораторного использования. Коммерчески доступными такие квантовые симуляторы могут стать через год или два. Это может положить начало созданию квантовых компьютеров. Их можно будет применять в экономике, логистике и шифровании. 4. Точные манипуляции с геномом Технология редактирования генома CRISPR-Cas9 больше подходит для инактивации генов, чем для их восстановления. При этом большинство генетических заболеваний требуют именно коррекции генов, а не их разрушения. Ученые разработали два подхода для редактирования генома на основе CRISPR-Cas9. 1. Редактирование оснований. Связывает каталитически поврежденную форму Cas9 с ферментом, который способствует химическому превращению одного нуклеотида в другой — например, цитозина в тимин или аденина в гуанин. С помощью этого метода доступны определенные межбазовые изменения. 2. Основное редактирование. Связывает Cas9 с типом фермента, известного как обратная транскриптаза, и использует направляющую РНК, которая модифицируется, чтобы включить желаемое редактирование в геномную последовательность. В ходе многоэтапного биохимического процесса эти компоненты копируют направляющую РНК в ДНК, которая в конечном итоге заменяет целевую последовательность генома. Как базовое, так и основное редактирование разрезают только одну цепь ДНК, что является более безопасным и менее разрушительным для клеток. 5. Целенаправленная генная терапия Лекарства на основе нуклеиновых кислот могут влиять на клиническую картину. Большинство методов лечения требуют местного введения или манипуляций вне тела с клетками, которые собирают и затем трансплантируют обратно пациенту. Исследователи работают над тем, чтобы доставлять препараты в определенные системы органов, не затрагивая при этом другие ткани.