BIOTECHNOLOGIA W KOPERNIKU

Badania nieprzemakalnych pingwinich piór mogą pomóc naukowcom stworzyć wreszcie materiał doskonale chroniący człowieka przed zimnem. 

Sztukę naśladowania spotykanych w naturze „patentów” nazywamy bioniką lub biomimetyką. Jest ona jedną z dziedzin biotechnologii. Poszukaj na wystawach Kopernika biotechnologicznych ciekawostek. Podążając specjalną, tematyczną ścieżką zwiedzania odnajdziesz wyjątkowe eksponaty.
Ścieżka powstała w ramach programu World Biotech Tour.

Nadzieje medycyny

Sztuczne serce, biodra z tytanu, kamera w oku? A gdyby tak wyhodować prawdziwe organy? To już możliwe. Naukowcom udało się wyhodować w laboratorium tkankę jelita cienkiego, potrafią także stworzyć komórki produkujące insulinę. Wytwarzają pęcherze moczowe, skórę, kości, rogówki, drogi oddechowe, tętnice i cewki moczowe. Leczą chorych na serce i zaniki mięśni. I choć to na razie tylko pojedyncze sukcesy, nadzieje są wielkie.

Narządy hodowane są z użyciem komórek macierzystych, które potrafią przekształcać się w dowolne komórki organizmu. W związku z tym, że komórki te pochodzą z organizmu chorego, nie ma ryzyka odrzucenia przeszczepionego narządu i chory nie musi przyjmować leków osłabiających odporność.

Woda dla życia

Biotechnologia daje nowe możliwości oczyszczania wody z chorobotwórczych mikroorganizmów. Dziś najbardziej rozpowszechnioną metodą pozbywania się bakterii z wody jest jej naświetlanie promieniami UV i chlorowanie. Naukowcy z Duke University w Durnham opracowali metodę oczyszczania wody, która można nazwać „genetycznym filtrem”. Użyli fragmentów kwasu rybonukleinowegeo (RNA), który ma zdolność wyłączania niektórych genów bakterii. Przepływając przez filtr, mikroorganizmy giną. takie rozwiązanie powoduje, że drogi i skomplikowany system oczyszczalni może okazać się niepotrzebny.

Z genami mu do twarzy

Czy piegi można odziedziczyć tylko po jednym z rodziców, czy obydwoje muszą być piegowaci? A jak to jest z kolorem oczu czy dołkami w policzkach? Można programować pewne cechy u zwierząt, roślin czy mikroorganizmów. Manipulując genami, naukowcy tworzą transgeniczne krowy, kozy, owce, które w gruczołach mlecznych wytwarzają rozmaite ludzkie enzymy służące w terapii wielu chorób.
Transgeniczne zwierzęta mogą zmniejszyć nakłady finansowe niezbędne do pozyskania substancji leczniczych. Jak obliczono, zapotrzebowanie na IX czynnik krzepliwości krwi wynosi w USA około czterech kilogramów rocznie. Do uzyskania takiej ilości wystarczyłaby jedna transgeniczna krowa lub 13 owiec, 10 świń, czy 700 królików.

Klonowanie

Jak otrzymać ssaki o takiej samej informacji genetycznej? Przepis jest taki: weź od dawczyni (owcy, myszy, kotki) komórkę jajową. Ostrożnie wyjmij z niej jądro komórkowe. Od innego dawcy/dawczyni tego samego gatunku (czyli innej owcy, myszy, kotki) pobierz komórkę ze skóry, wymienia czy innej tkanki. To właśnie zwierzę zostanie sklonowane. Z tej komórki także wyjmij jądro komórkowe i przenieś je do pustego jaja. Tak uzyskane jajo poddaj delikatnemu szokowi elektrycznemu. Powinno zacząć się dzielić i rozwijać w kilkukomórkowy zarodek. Na tym etapie trzeba wszczepić go do macicy matki zastępczej. Jeśli ciąża przebiegnie normalnie i zwierzę się urodzi – mamy klona! Tak właśnie powstała owca Dolly i całkiem już spora menażeria sklonowanych zwierząt (pies, kot, żaba, a nawet wielbłąd).

Biologiczne patenty

Naukowcy, inżynierowie, wynalazcy co raz częściej spoglądają na świat roślin i zwierząt poszukując gotowych rozwiązań, mogących usprawnić ludzkie życie. Sztukę naśladowania spotykanych w naturze „patentów” nazywamy bioniką lub biomimetyką. Dzięki niej mamy sonary i radary. Kształty kadłubów samolotów inspirowane są opływowym wyglądem ptaków, swobodnie poruszających się po przestworzach. Analiza budowy kopca termitów pomogła skonstruować w Afryce domy, w których jest chłodno mimo braku klimatyzacji. W 2015 r. naukowcy dostrzegli w piórach pingwinów białobrewych specyficzne mikroskopijne cząsteczki, które chronią ptaki przed zamarzaniem. Odkrycie to może pomóc w stworzeniu nowej generacji materiałów, niezamarzających i całkowicie chroniących człowieka przed zimnem.

Podwodne pojazdy

Niektóre zdalnie sterowane pojazdy podwodne (ROVs) są wręcz naszpikowane bionicznymi rozwiązaniami. Dobrym przykładem wykorzystania naturalnych zdolności zwierząt jest powszechnie stosowany sonar – urządzenie, używające fal dźwiękowych m. in. do nawigacji i poszukiwań różnych obiektów. Inspiracją dla twórców tego przyrządu były nietoperze i ich zdolność echolokacji, ukształtowana w procesie ewolucji. Te fascynujące stworzenia przyczyniły się także do odkrycia ultradźwięków, powszechnie wykorzystywanych w fizjoterapii.

Oko

Bioniczne oko to już nie przyszłość, ale teraźniejszość. Udane operacje wszczepienia takiego implant przeprowadzono m. in. w Australii i Wielkiej Brytanii. Obecnie naukowcy zajmują się udoskonalaniem wynalazku i polepszaniem zakresu widzenia. Mikroskopijny chip podłączony do komórek nerwowych, który na początku zeszłego roku umieszczono w oku jednej z pacjentek pozwala jej rozpoznawać twarze i odczytywać godzinę na tarczy dużego zegara. Urządzenie zasila minikomputer, ukryty w oprawkach okularów.

Szyfry natury

Szyfr natury to tylko 4 litery – A, C, G i T, z których zbudowane są trzyliterowe słowa. Wiele takich słów połączonych w zdanie koduje białko. Odczytywanie sekwencji, czyli kolejności par nukleotydowych w cząsteczce DNA odbywa się w sposób zautomatyzowany. Nowoczesne aparaty są w stanie oznaczyć miliony par zasad dziennie. Sam proces jest na tyle tani, że umożliwia rozwój genetyki genealogicznej – swoje DNA badają setki tysięcy osób. Odkryto wiele korelacji pomiędzy wersjami genów (allelami) i chorobami albo skłonnościami do nich. Znając swoje DNA można dowiedzieć się do jakich schorzeń mamy tendencje i podjąć działania profilaktyczne.

Nieśmiertelni  dla nauki

Dzięki nowoczesnym metodom obrazowania możemy zbadać wewnętrzną strukturę organizmu. Dzięki tomografii możemy przyżyciowo i bezboleśnie analizować trójwymiarową strukturę organów i dzięki temu lekarze mają bardzo dobre narzędzai diagnostyczne. Na poziomie tkanek i komórek możemy analizować typy komórek i ich wzajemne ułożenie w tkankach. Możemy nawet wyznakować białka kodowane przez konkretne geny i dzięki temu dowiedzieć się dokładnie w jakich komórkach są aktywne. Dzięki tym informacjom możemy planować modyfikacje genetyczne, które potem można wprowadzić za pomocą metod inżynierii genetycznej.

ZWIEDZANIE GALERII CZLOWIEK I SRODOWISKO, N/Z EKSPONAT D0801 CZESCI ZAMIENNE DLA CZLOWIEKA

1 lutego zapraszamy do Centrum Nauki Kopernik na wykład z cyklu „Drogi do życia”.
Godz. 19.00, wstęp wolny.

HOMO GENETICUS. GENY W ZDROWIU I W CHOROBIE
Prof. Paweł Golik – absolwent i pracownik Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego, lider zespołu w Instytucie Genetyki i Biotechnologii.
Spośród chorób genetycznych człowieka najlepiej poznane są te, które zależą od defektów pojedynczych genów. Coraz lepiej je identyfikujemy i diagnozujemy. Są to jednak choroby rzadkie, a największym wyzwaniem pozostają cechy, które zależą od oddziaływań wielu różnych genów i środowiska, zwane cechami wieloczynnikowymi. Jak rozstrzygnąć czy przyczyną danego zjawiska są geny czy środowisko? O czym warto pamiętać, gdy czytamy o nowych odkryciach genetyki?

BADANIA GENETYCZNE DLA ZROZUMIENIA MECHANIZMÓW NEURODEGENERACJI?
Prof. Andrzej Friedman – lekarz neurolog, badacz choroby Parkinsona. Profesor w Klinice Neurologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego.
Choroby neurodegeneracyjnie, takie jak choroba Parkinsona czy choroba Alzheimera, stanowią narastający problem starzejących się społeczeństw. Poznanie mechanizmów ich powstawania może pozwolić na skuteczniejsze leczenie. Istotną rolę w poznawaniu mechanizmów prowadzących do umierania komórek nerwowych odgrywa genetyka.

Komentarze