"Popoluška" sa stáva princeznou alebo biologickým miestom v hierarchii vied

„Popoluška“ sa stáva princeznou alebo biologickým miestom v hierarchii vied

Alexander Alexandrovich Yarilin,
Doktor lekárskych vied, vedúci oddelenia bunkovej imunológie Štátneho vedeckého centra Ruskej federácie – Imunologický ústav Federálnej lekárskej a biologickej agentúry Ruskej federácie
"Ekológia a život" č.12, 2008

V posledných desaťročiach sa biológia, ktorá sa predtým považovala za takmer outsiderov medzi prírodnými vedami, stala lídrom, priťahujúc stále viac pozornosti verejnosti, ako aj materiálne a ľudské zdroje. Najpôsobivejšia je rýchlosť tejto transformácie. Prirodzene vzniká otázka o jej príčinách. Článok obsahuje niekoľko myšlienok.

Vlastnosti biológie

Biológia – veda o živote a živých objektoch – tradične patrí do komplexu prírodných vied a zvyčajne sa považuje za najdôležitejšie z nich – fyziku a chémiu. Ale aj pri najprísnejšom porovnaní tejto triedy niektoré črty biológie upozorňujú na seba, rozlišujúc ju od mnohých prírodovedných disciplín.

Domov – neuveriteľná zložitosť študijného objektu – živá príroda – v porovnaní s povahou inertného, ​​študovaného inými prírodnými vedami.Navyše chápanie podstaty života naznačuje ako tichú, ale zjavnú podmienku predbežné chápanie povahy neživej hmoty. Samozrejme, toto tvrdenie by sa nemalo chápať v tom zmysle, že najprv treba úplne odhaliť zákony neživej hmoty a potom sa môžete obrátiť na štúdium života. Naopak, analógia s liekmi je vhodná. Vskutku intervencia v živom organizme s cieľom liečiť choroby zahŕňa pochopenie zákonov, ktoré sú základom životnej činnosti, ako aj poznanie povahy choroby. Ale ak by sa táto zásada vykonávala doslovne, medicína ako druh činnosti by sa doteraz nezobrazovala. V skutočnosti, rovnako ako medicína nasleduje v rešpektovaní vzdialenosti za vývojom biológie, biológia sa vyvíja s určitým časovým intervalom po fyzike a chémiu. Táto "vedľajšia povaha" biológie vo vzťahu k fyzike a chémii sa prejavuje nielen v oblasti poznania a chápania zákonov živého charakteru, založených na všeobecnejších zákonoch hmoty (ale nie automaticky po nich). Metodologický základ biológie, nástroje tejto vedy pochádzajú z technológie, ktorá je potomkom fyziky a chémie.Stačí pripomenúť, že biológia poskytla vytvorenie mikroskopu, vývoj metód analytickej chémie atď.

Ďalšou významnou črtou biológie je, že jej subjekty (biológovia), ktoré sú živými bytosťami, sa ukážu byť súčasne jej predmetmi. To dáva biológii ďalšiu príťažlivosť v porovnaní s inými prírodnými vedami a slúži ako záruka verejného záujmu na nej v každom okamihu.

Okrem toho je biológia základom medicíny, ktorá je aplikovaným odvetvím biológie a je dôležitým podnetom na financovanie, výrazne ovplyvňuje štruktúru biologického výskumu a uprednostňuje vývoj predovšetkým tých oblastí, ktoré sú najviac spojené s liekmi.

Takže možno tvrdiť, že vzhľadom na neuveriteľnú zložitosť študijného predmetu sa biológia vo svojom postupe riadi fyzikou a chémiou založenou na metódach a obsahu týchto vied. Zároveň pre živý objekt – človek – biológia má mimoriadnu príťažlivosť nielen ako zdroj poznatkov o sebe, ale aj ako základ lekárstva a iných aplikovaných odvetví biológie, ktoré každodenne zohrávajú čoraz dôležitejšiu úlohu v každodennom živote.

Biologický dualizmus

Dvojitosť tradičnej biológie sa najjasnejšie prejavuje v koexistencii "korpuskulárno-genetických" a "fyziologických a metabolických" smerov.

Predpokladá sa, že vývoj každej prírodnej vedy začína pozorovaním a zhromažďovaním faktov, po ktorých nasleduje teoretické porozumenie a experimentálna analýza týchto skutočností a vzájomné vzťahy medzi nimi. Napríklad fyzika skôr oddelila štúdium konkrétnych predmetov (vesmír, zem, atď.) Od štúdia všeobecných zákonov o existencii hmoty, ktoré viedli k vzniku nezávislých, hoci súkromnejších vied – astronómie, kozmológie, geológie atď. V biológii, všetko Bolo to iné. Zatiaľ spolu so všeobecnou biológiou sa v jej hĺbkach nachádza botanika, zoológia, mikrobiológia, komplex humanitných vied (vrátane aplikovaných disciplín vrátane medicíny). Okrem toho sa všeobecná biológia pred pol storočím stala samostatnou, rovnakou oblasťou biológie. V tejto súvislosti stojí za to pripomenúť, že v poslednej dobe neexistujú školské učebnice o biológii – namiesto nich boli učebnice na jej súkromných oddeleniach – botanika, zoológia, anatómia a fyziológia človeka a notorické "Základy darwinizmu" ako bežné biologické učenie.To všetko možno vidieť na jednej strane ako prejav osobitnej zložitosti a rozmanitosti predmetov štúdia biológie a na druhej strane ako prejav nezrelosti tejto vedy.

Prehliadka histórie

Pokúsme sa stručne preskúmať históriu biológie s cieľom odhaliť najobecnejšie tendencie v nej (ktoré budú potrebné pre ďalšie úvahy).

Zdá sa, že prvým systematickým apelom na vedecké štúdium živých predmetov bola ľudská anatómia, ktorá mala zjavne aplikovanú lekársku orientáciu. Úspechy dosiahnuté v staroveku, stredoveku a renesancii takmer vyčerpali túto oblasť výskumu. V renesancii v spisoch prvých fyziológov (ktorí študovali obehový systém) ľudské telo "pracovalo". Aby sme lepšie pochopili, ako funguje ľudské telo, boli potrebné hlbšie chemické znalosti a v 19. storočí sa na ich základe narodila biochémia a teória metabolizmu. Výrazná je len v mikroskopickej bunke, ktorá sa začala považovať za základ živého organizmu. Dôraz z makroskopického pozorovania orgánov bol posunutý na mikroskopickú analýzu štruktúry tkanív.Na konci 19. storočia vznikli myšlienky o regulácii fyziologických funkcií, homeostázy a vznikla doktrína centrálneho nervového systému, ktorá sa stala korunou fyziológie.

Keďže, ako už bolo uvedené, tento smer v biológii bol orientovaný a spoliehal sa predovšetkým na medicínu a možnosti fyziologických štúdií na ľuďoch boli veľmi obmedzené, aby sa študovali procesy vyskytujúce sa v ľudskom tele, museli byť zapojené experimentálne zvieratá. V dôsledku toho získané poznatky získali nielen úzky lekárske, ale aj všeobecné biologické interpretácie (rozšírené na zástupcov rôznych druhov). Na základe podobných úloh a podobných vedeckých zariadení sa fyziológia a biochémia rastlín vyvinula podobným spôsobom. Táto oblasť biológie môže byť označená ako fyziologická a metabolická.

Od samého začiatku bol ďalší smer biológie zameraný na štúdium všeobecných biologických zákonov. Východiskovým bodom bol rovnaký opisný prístup. Prvé základné zovšeobecnenia tejto cesty sú spojené s porovnávacou anatómii. Na jej základe vznikla myšlienka jednoty živého charakteru a príbuzenstva medzi organizmami, ktoré tvorili základ biologickej taxonomie položenej v 17. storočí.

Ďalším krokom bolo vytvoriť evolučnú teóriu, ktorá bola výrazne uľahčená praktickými činnosťami v umelom chove zvierat a rastlín v poľnohospodárskej praxi. Takmer súčasne s vývojom teórie prirodzeného výberu Charlesom Darwinom ako základom evolučného procesu G. Mendel potvrdil korpuskulárnu povahu dedičnosti. Vďaka pripravenému cytologickému (bunkovému) základu nasledoval rýchly vývoj genetiky (chromozomálna teória dedičnosti, štúdium mutácií ako zdroj biologickej diverzity, poskytnutie materiálu na výber a pod.). Genetika prvej polovice 20. storočia sa nazývala formálna nie bez dôvodov: pre pochopenie podstaty genetických a evolučných procesov v tomto štádiu nezáležalo biochemická povaha jednotiek dedičnosti a objektov výberu. Označujeme túto oblasť biológie ako korpuskulárno-genetickú.

Dve biológie?

Je ľahké vidieť, že prístupy, ktoré sú základom týchto dvoch oblastí, sa značne líšili. Spočiatku to bolo spôsobené rozdielmi v počiatočných záujmoch, úlohách a koncepciách, ale potom sa rozšírilo na metodologické prístupy, takže nakoniec vytvorili dva štýly vedeckého myslenia.Rozdiely v názoroch fanúšikov týchto "dvoch biológií" boli také vážne, že odpovedali na kardinálnu otázku inak – aký je základ života.

Pozícia adherentov korpuskulárno-genetického trendu bola stručne (hoci nie príliš jasná pre nezasvätených) formulovaná N.V. Timofeev-Resovskiy: "Základom života je podmienené zmenšovanie." Pri konvariantnej redukcii pochopil zdvojenie biologických objektov (v konečnom dôsledku chromozómy, gény, DNA) s možnými odchýlkami od pôvodného stavu.

Stúpenci fyziologického a metabolického trendu považovali základ života za metabolizmus, ktorého ukončenie je nezvratné a znamená smrť.

Nemôžeme len súhlasiť s tým, že obe chápania povahy života sú spravodlivé, ale nachádzajú sa na rôznych úrovniach. Porozumenie o korpuskulárno-genetickom princípe sa primárne týka dedičnosti – procesu sebaprodukcie a príčin rozmanitosti živých objektov, zatiaľ čo fyziologické a metabolické porozumenie je založené na registrácii fenotypových prejavov dedičných znakov.

Táto biológia biológie pretrvávala až do polovice 20. storočia, keď došlo k udalostiam, ktoré viedli k syntéze zvažovaných oblastí.Táto syntéza slúžila ako základ pre bezprecedentný pokrok biológie, ktorý ju priviedol k vedúcim pozíciám v oblasti prírodných vied.

Syntéza "dvoch biológií" a vznik molekulárnej biológie

Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu za rok 1962 získali J. Watson, F. Creek a M. Wilkins za dešifrovanie štruktúry DNA (publikované v roku 1953). V skutočnosti bolo ocenenie udelené dvoma rôznymi dielami. M. Wilkins a R. Franklin podrobili röntgenovej štruktúrnej analýze kryštálov DNA (príkladný príklad syntézy vied: metódy a zásady fyziky používané na štúdium chemických štruktúr – makromolekúl, ktoré sú kľúčové pre biológiu). J. Watson a F. Crick urobili teoretickú generalizáciu štruktúry DNA, ktorá umožnila vysvetliť základné vlastnosti tejto molekuly ako nosič dedičnosti. Skôr, biochemik E. Chargaff (ktorý sa neskôr stal horlivým oponentom "novej biológie" so svojou štylistikou a ideológiou) zistil, že obsah dusíkatého základu v DNA adeníne (A) sa rovná obsahu tymínu (T) a obsah guanínu (G) C); teda tieto bázy tvoria páry A – T a C – G (pravidlo Chargaffa), čo bolo kľúčovým faktorom pre konštrukciu DNA modelu Watson a Crick.Podstatou tohto modelu bola skutočnosť, že DNA je dvojitá skrutkovica a vlákna, ktoré ju tvoria, sa navzájom dopĺňajú (inými slovami komplementárne k sebe) kvôli vodíkovým väzbám medzi určitými nukleotidmi – presne tým, ktoré podľa Chargaffovho pravidla zodpovedajú navzájom. Tento model objasnil úlohu DNA ako nosiča dedičnosti, ktorý je kódovaný sekvenciou nukleotidov (myšlienka kódu bola čoskoro formulovaná G. Gamowom).

Táto generalizácia (ktorá sa rýchlo stala všeobecne uznávanou) nasledovala intenzívny výskum, ktorý tieto koncepty rozvinul a "vložil" do kontextu tradičných biochemických konceptov. Dôležitými míľnikmi boli: štúdium riadeného prenosu biologických informácií z DNA na RNA (az nej na bielkovinu); dekódovanie kódu pri prenose informácií z nukleových kyselín na proteíny; objavenie enzýmov katalyzujúcich syntézu DNA, RNA a proteínov, ako aj subcelulárne štruktúry, v ktorých sa tieto procesy uskutočňujú. Celý reťazec udalostí od replikácie DNA po syntézu bielkovín bol schopný reprodukovať mimo bunky.

Dnes je jasnéže objavenie štruktúry dvojitej helixovej DNA spôsobilo rýchlo rastúcu lavínu najdôležitejších výsledkov všeobecného vedeckého významu, ktoré nevyhnutne viedli k ničomu inému ako syntéze predtým oddelených a nekompatibilných hľadísk biológie. Tieto gény získali "biochemické telesá", ich práca by teraz mohla byť reprezentovaná vo forme biochemických procesov. V princípe sa zistila biochemická báza genetických procesov a na molekulárnej úrovni boli dokázané fyziologické vzorce. Molekulárne prehodnotenie, ktoré pôvodne ovplyvnilo teóriu dedičnosti, sa rýchlo rozšírilo na analýzu základov bunkovej fyziológie a potom organizmu. Teraz každý výskum, ktorý vyhlasuje heuristický a koncepčný význam, by mal zahŕňať molekulárne, prednostne molekulárne genetické zosilnenie.

Tak vznikla nová veda, molekulárna biológia a pod jej záštitou sa uskutočnila syntéza korpuskulárno-genetických a fyziologicko-metabolických smerov biológie.

Plody biologickej revolúcie

Okrem revolúcie v chápaní živej prírody tieto výsledky viedli k vytvoreniu novej metodológie, ktorá značne obohatila možnosti experimentálnej biológie.Jedným z efektívnych metodologických prístupov bolo klonovanie biologických objektov na úrovni génov a buniek (je príliš skoro hovoriť o klonovaní organizmov pre vedeckú analýzu). V porovnaní s predtým existujúcimi metódami oddeľovania molekúl a buniek, klonovanie prinieslo obrovské výhody v súvislosti so znížením intenzity práce, časom a nákladmi na materiál, ako aj výrazným zvýšením účinnosti. Sekvenčné metódy boli výrazne zlepšené – určenie sekvencie monomérov v zložení makromolekúl, ktoré sa ukázali byť obzvlášť úspešné pri štúdiu nukleových kyselín. Na základe nových poznatkov v oblasti molekulárnej a bunkovej biológie boli vyvinuté metódy biosyntézy matricového proteínu, ktoré nie sú porovnateľné rýchlosťou a účinnosťou pri tradičnej chemickej syntéze. Napokon bolo možné vyvinúť metódy na manipuláciu s génmi – naučili sa ich rezať a vkladať do buniek, selektívne kontrolovať ich činnosť atď. Všetky tieto prístupy, prekvapivo rýchlo vyvinuté v rámci molekulárnej biológie, slúžili ako základ pre genetické inžinierstvo Roky 20. storočia, len štvrťstoročie po dešifrovaní štruktúry DNA – objavenie dvojitej špirály.Techniky genetického a širšieho molekulárneho inžinierstva sa intenzívne využívali vo vedeckom výskume, čím sa značne zvýšila ich dôkazná sila. Dokonca boli zavedené do rutinnej laboratórnej praxe (napríklad polymerázová reťazová reakcia 1 Od 80. rokov 20. storočia sa široko používa v lekárskej diagnostike na určenie kompatibility s tkanivami atď.). Tieto metodologické prístupy v podstate revolúciu biotechnológie.

Presná veda

Na rozdiel od fyziky a chémie, ktoré boli pôvodne exaktnými vedami, biológia, iba niekoľko jej sekcií (napríklad genetika) tvrdilo presnosť. To bolo spôsobené tým, že výskumníci (zvyčajne vo fyziologickom a metabolickom smere) boli spokojní so zmesami molekúl a buniek, ktoré analyzovali použitím metód, ktoré umožňujú rôzne interpretácie výsledkov. Použitie molekulárnych analytických metód urobilo z biológie presnú vedu, pretože umožnilo jej použitie pri štúdiu čistých biologických látok (molekúl, buniek) a aplikovať metódy, ktoré dávajú jednoznačné výsledky. V tomto ohľade došlo k významnému zvýšeniu dôkazovej sily biologického výskumu vykonávanej s použitím novej metodológie.Výsledkom týchto zmien bol zase zrýchlenie vývoja biológie: množstvo poznatkov získaných v posledných desaťročiach je porovnateľné s množstvom, ktoré sa nahromadilo v oblasti biológie počas niekoľkých storočí svojej existencie.

Globálne ciele – globálne projekty

Nemožno spomenúť také znaky vývoja modernej biológie ako orientáciu na získanie univerzálnych a základných výsledkov v rámci globálnych projektov. Príkladom je projekt "Ľudský genóm", zameraný na úplné dekódovanie ľudského genómu. Na prvý pohľad sa zdá, že takéto poznatky sú nadbytočné, podobne ako formálne katalogizácia. Pri bližšej kontrole však nie je ťažké overiť, či tomu tak nie je. Napríklad pri štúdiu fungovania buniek výskumníci spravidla určujú vyjadrenie všetkých génov, ktoré sa podieľajú na ich práci. Bez ich špecifikácie by bolo dekódovanie získaných výsledkov nemožné, a preto by nebolo možné posúdiť funkcie bunky. K dnešnému dňu sa úplne dekódoval nielen ľudský genóm, ale aj myš, ovocné mušky, červ Cenorabditis elegans, ktoré sú obľúbenými modelmi genetických a molekulárno-biologických štúdií. Teraz v rámci proteomiky 2 sa vykonáva podobná katalogizácia ľudských a živočíšnych bielkovín, ktorá už súvisí s realizáciou fyziologických funkcií tela a môže sa stať úplným vyjadrením syntézy korpuskulárno-genetických a fyziologicko-metabolických smerov biológie.

Zmena myšlienok o biológii a jej úlohe

Široké prenikanie molekulárnej biológie do všetkých biologických disciplín vyvolalo predstavu o tom, že tradičné biologické vedy (cytológia, biochémia, fyziológia) a dokonca aj ich jednotlivé časti (v medicíne, napríklad onkológia, hematológia, imunológia) strácajú svoju individualitu a stávajú sa časťami jednej molekulárnej biológie. Tento pohľad odzrkadľuje maximalizmus adeptov molekulárneho prístupu v biológii. Podobné epizódy sa však zaznamenali nielen v dejinách biológie a zvyčajne sa skončili obnovením suverenity vedeckých disciplín, ktoré majú svoje vlastné špecifické úlohy, objekty a výskumné metódy. Napríkladpri akomkoľvek stupni penetrácie molekulárnych prístupov do bunkovej biológie, bude bunka vždy zostať nezávislým biologickým objektom, ktorý nie je redukovateľný na súčet molekúl, ktoré ju tvoria, a vytvára špeciálne úlohy a metodologické prístupy. V ešte väčšej miere sú hranice používania molekulárnych prístupov zrejmé pri prechode z molekulárno-genetických a ontogenetických úrovní organizácie života na obyvateľstvo a biosféru. Napriek tomu je zrejmé, že ideologická a metodologická jednota biológie bola výrazne posilnená vďaka zavedeniu princípov a metód molekulárnych prístupov.

Ako už bolo uvedené, prechod biológie na molekulárnu úroveň vytvoril novú biotechnológiu. Jej podstatou je priemyselné využitie moderných biologických metód (najmä genetického inžinierstva) na výrobu mnohých prakticky významných biologických produktov: nové lieky a diagnostické produkty, potravinárske výrobky, činidlá pre vedecký výskum atď. Najtypickejším produktom takejto výroby je rekombinantná umelo vytvorené a vlastnia nové vlastnosti) proteíny, ktorých syntéza riadi nové gény zavedené do buniek.Výnosnosť biotechnologickej výroby dlho prevyšuje tradičný priemysel – s ňou môže konkurovať len počítačová technológia. Z tohto hľadiska výrazne vzrástol vplyv biológie na náš život, čo naopak prispelo k zvýšeniu pozornosti verejnosti.

Nové funkcie – nové výzvy

Zvýšenie technických možností a dramatické rozšírenie vplyvu biológie na životy ľudí už prinieslo nové problémy. Každý pozná rozpory o prijateľnosti geneticky modifikovaných potravín. Vysoká ziskovosť biotechnologického priemyslu vytvára tendenciu nevedomky a implicitne ukladať svoje výrobky (vrátane liekov a potravín) s dôsledkami, ktoré je ťažké predvídať. Mimoriadne rýchly a zdanlivo nekontrolovateľný pokrok vedy sám na istý čas inšpiroval strach, že biológia prenikne do zakázaných oblastí ľudskej existencie a ovplyvní také aspekty, ako napríklad ľudskú individualitu, zákony a hranice ľudskej existencie atď. Kombinácia úžasného pokroku v biotechnológii úspech psycho-biológie vytvára nové obavy.Moratória z času na čas pre výskum v určitých oblastiach biológie sú vždy dočasné a nemôžu zastaviť rozvoj biológie vo všetkých jej formách a prejavoch, ktoré sú k dispozícii pre ľudské schopnosti. Avšak samotný vzhľad problémov a obáv tohto druhu je istým svedectvom o úspechu biológie (obávali sa radiačného a chemického znečistenia, teraz sú to produkty biotechnológie).

Praktické aplikácie

Všeobecné argumenty na túto tému jasne ilustrujú konkrétne príklady.

V sedemdesiatych rokoch 20. storočia sa objavil fenomén nazývaný apoptóza. 3ktorého význam môže byť obrazne vyjadrený ako samovražda buniek v záujme mnohobunkového organizmu.

Z hľadiska fundamentality a významu je tento jav porovnateľný s rozdelením a diferenciáciou buniek. Jeho objav sa uskutočňoval tradičnými metódami, ktoré sa prvých dvadsať rokov používali na štúdium, čo sa ukázalo ako veľmi neúčinné. Neskôr (keď si biológia uvedomila význam tohto objavu) použili molekulárne genetické prístupy k analýze a vybrali ako objekt vyššie uvedeného červu C. elegans – kvôli vysokej stabilite počtu buniek v tomto organizme a pohodlie pri práci s ním. Potom bol zoznam génov súvisiacich s apoptózou rýchlo stanovený, identifikovali sa ich homológ (gény s rovnakou štruktúrou) u cicavcov, ich úloha v tomto procese bola stanovená, takže mechanizmy apoptózy boli široko definované.

Na niekoľko rokov práce s využitím princípov a metód molekulárnej biológie bol problém vyriešený, ktorý už desaťročia nebolo možné študovať tradičnými metódami.

Hoci problémy s lekárskou diagnostikou (a predovšetkým prevencia a liečba rakoviny) sa týkajú všetkých, stále nie sú zásadne riešené, takže onkológia sa javí ako najvhodnejší odrazový mostík pre vývoj nových prístupov praktického významu. Jeden z nich sa týka vyhľadávania a produkcie nádorových antigénov, tj látok charakteristických pre nádorové bunky, ale cudzích pre zdravý organizmus (aspoň dospelého) a spôsobuje tvorbu zodpovedajúcich protilátok. Nádorové antigény by mohli byť základom protinádorových vakcín.

Prvý nádorový antigén objavil G. I. Abelev na začiatku šesťdesiatych rokov 20. storočia.Potom sa do nich zapojilo veľa výskumníkov, ale ich identifikácia a izolácia zostali ťažkými problémami. Molekulárna biológia umožnila vývoj relatívne jednoduchého a efektívneho prístupu k vytváraniu oncovakcín. A aj keď nebolo možné vytvoriť dostatočne účinné očkovacie látky, je to skôr problém neúplných vedomostí o mechanizmoch protinádorovej imunity, ako dôsledok nedokonalosti technológie.

Jedným z najpozoruhodnejších príkladov využitia modernej bunkovej a molekulárnej biológie ako základ biotechnologickej výroby môže byť odvetvie monoklonálnych protilátok. 4 bez ktorých dnes sú moderné vedy a medicíny nemysliteľné.

Takéto protilátky sú veľmi citlivým nástrojom na analýzu biologických makromolekúl. Používajú sa v imunochemickej analýze na identifikáciu a izoláciu látok, meranie ich koncentrácie a v lekárstve – na diagnostiku. Tradične boli získané imunizáciou zvierat, to znamená ich vstreknutím látkou, proti ktorej chcú získať protilátky. Avšak táto látka produkovala zmes protilátok produkovaných rôznymi klonmi buniek zodpovedných za imunitnú odpoveď.Preto nebolo možné získať štandardné prípravky na výrobu protilátok s požadovanou špecifickosťou (selektivitou).

To bolo možné urobiť pomocou hybridómov – novej technológie založenej na fúzii buniek imunizovaných zvierat (zvyčajne myší) s nádorovými bunkami. Hybridné bunky sú prakticky nesmrteľné a majú vysokú schopnosť reprodukovať.

Použitím metód klonovania buniek, ako aj mnohých ďalších techník, ktoré uľahčujú výber hybridov, vedci izolujú klon presne tých buniek, ktoré produkujú požadované protilátky. Výsledné bunky (to je hybridóm) spájajú schopnosť produkovať špecifické protilátky s nesmrteľnosťou. Takéto bunky môžu byť rozmnožované v akomkoľvek množstve a udržované na ľubovoľne dlhú dobu. Protilátky, ktoré tvoria, sú homogénne a pre iné vlastnosti spĺňajú požiadavky na najčistejšie chemické reagencie.

Hybridómy spôsobili revolúciu nielen v imunológii, ale aj v medicíne a biológii vo všeobecnosti. Pomocou monoklonálnych protilátok sa už úspešne identifikujú molekuly a bunky, diagnostikujú sa choroby, používajú sa na liečbu malígnych nádorov a iných patologických stavov.Avšak myšie protilátky sú cudzie pre ľudské telo, čo zase produkuje protilátky proti týmto protilátkam a neutralizuje ich. Tento problém sa však vyriešil vďaka genetickému inžinierstvu: všetky časti molekuly protilátky, s výnimkou malej oblasti, ktorá určuje jej špecifickosť, sú nahradené ľudskými analógmi. Výsledkom je, že protilátky, pri zachovaní špecifickosti, prestanú byť človekom cudzie.

Počet variantov produkovaných monoklonálnych protilátok bol dlho stoviek tisíc a ich produkcia zostáva jedným z rekordov z hľadiska výťažku.

***

Zdá sa, že teraz je možné vrátiť sa k hľadaniu odpovede na otázku položenú na začiatku článku: prečo biológia, ktorá bola po stáročia v zadnej ochrane prírodných vied, zaujala rovnaké postavenie vedľa fyziky a chémie a dokonca ich prekonala vo vývojových sadzbách a rozsahu financovania. Navrhovaná odpoveď spočíva v tom, že v polovici 20. storočia sa zlúčili dva rôzne prístupy k štúdiu života – korpuskulárno-genetický a fyziologický-metabolický smer biológie. Táto syntéza, ktorá vyústila do vzniku novej vedecko-molekulárnej biológie,za predpokladu prudkého nárastu schopností biológie vo všetkých aspektoch, viedli k rýchlemu zhromažďovaniu presných poznatkov a vytvorili základ pre vývoj nových technológií, ktorých vplyv presahuje ďaleko za hranice vedy a preniká hlbšie a hlbšie do nášho života a spôsobuje veľký verejný záujem.


1 Polymerázová reťazová reakcia (PCR) je metóda molekulárnej biológie, ktorá umožňuje významne zvýšiť nízke koncentrácie jednotlivých fragmentov DNA v biologickom materiáli (vzorke). Okrem jednoduchého rozmnožovania kópií DNA (amplifikácia) PCR umožňuje mnoho ďalších manipulácií s genetickým materiálom (zavedenie mutácií, zostrih DNA fragmentov atď.) A je široko používaný v biológii a medicíne (napríklad pri diagnostike dedičných alebo infekčných ochorení, , izolácia a klonovanie génov atď.).

2 Proteomika je veda o proteínoch a ich interakcii (najmä v ľudskom tele). Medzi procesy, ktoré študoval, sú syntéza proteínov, ich modifikácia, rozklad a náhrada v tele. Predtým bola štúdia proteínov obsahom jednej z oblastí biochémie.

3 Apoptóza – programovaná smrť buniek,ktoré sú odlišné v jednobunkových a mnohobunkových organizmoch: napríklad kompresia buniek, kondenzácia a fragmentácia chromatínu naplnenia chromozómu, zhutnenie bunkových membrán (preto sa počas bunky nevyskytuje obsah buniek do prostredia).

4 Monoklonálne protilátky produkujú imunitné bunky patriace do toho istého bunkového klonu (t.j. získané z jedinej prekurzorovej bunky). Môžu sa vyrábať prakticky na akúkoľvek látku, s ktorou sa protilátka špecificky viaže, čo im umožňuje široko používať v biochemii, molekulárnej biológii a medicíne na detekciu špecifickej látky alebo jej čistenie.


Like this post? Please share to your friends:
Pridaj komentár

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: