Биотехнологии
Комментарии 59
+1
Я, кажется, не глядя на авторство, по одному только названию статьи научился определять «made by Milfgard».

Спасибо за статью!
+1
Спасибо за статью.
Ну и это, напоминаю, что ДНК патогена и сам патоген — это разные вещи, как исходник и скомпилированный код. И опасность от того, что вы разбили пробирку с 10 в двенадцатой ДНК вируса турберкулёза примерно такая же, как рассыпать по полу пачку листов исходника софта запуска ядерной боеголовки.
Какое чудесное сравнение!
Всего в таких центрах подготовлен 3881 специалист (маленькие группы, потому что много практики), и сейчас задача широко выйти на обучение зарубежных спецов.
Т.е. 3881 — это почти все наши? Зарубежные только сейчас появляются?
А сколько вообще таких центров по стране и где они есть?
+2
Это наши в большинстве, немного из СНГ, единицы не из бывшего СССР. Про центры я сейчас позову на Хабр Жанну из их отдела по связям с общественностью. Учёные дорвались и держат такой темп публикаций, что им вообще сейчас ни до чего.
0
Привет! Не только наши, обучение в центре прошли 250 иностранных специалистов. Всего таких центров 5 (с Владивостоком). В Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Новосибирске.
+2
Судя по географии не хватает где-нибудь в Ростове-на-Дону))

Ну здорово, что сказать… Надо о таких вещах рассказывать. Я бы в школе о таком услышал — мог бы и не в математику, а в биологию/химию пойти…
0
Судя по тому, что я знаю, не хватает в Минске, где-то в Казахстане и в Киеве (но там деплой пока затруднён).

И про математику вы зря. Она у микробиологов сейчас в ДВФУ профильная. И в курсе General Medicine тоже сильная.
+1
И про математику вы зря.
Я не в этом смысле, а как раз наоборот)) Если бы я в школе о таком услышал, я бы заинтересовался биологией в дополнение, а не вопреки математике. Т.е. чистый матан поменял бы на матан+химбио.
0
Наверное будет и в Ростове. Как озвучил Герман Шипулин на брифинге, в ближайшем будущем планируются открытия таких центров в Беларуси и Казахстане.

Будем рассказывать обязательно. Мы недавно запустили крутейший информационно-научный портал, посвященный молекулярной диагностике. если есть пользователи, причастные к науке и медицине, welcome www.pcr.ru
+1

Аналогичное чувство. Биология нравилась, но всегда казалась закрывшейся наукой. А так-то это наука будущего. Сейчас проектируют и кодят железки, в будущем будут проектировать мясо:)

0
Мне казалось, что это наука далёкого будущего, а оказалось, что совсем наоборот…
0
Значит я правильно его опознал, по сути это и есть узкоспециализированный термостат.
0
Ну как, термостат с фичами. И интеграцией с софтом. Ещё у них есть «Термо 24» прямо рядом.
0
А серебристый прибор под фото с красным держателем пробирок, это что? У меня нет вариантов :)
+1
//голосом Бендера
Очень маленький… Человеков не засунуть. Живите пока, презренные кожаные мешки :(
0
Интересный форм-фактор блоков. Они совместимы с центрифугами? Можно было бы вытащить блок, вставить в центрифугу и отфуговать конденсат на дно пробирки.
+1
Если быть точным, это термоциклер для амплификации.
А серебристый прибор это амплификатор в режиме «реального времени» т.е. термоциклер и детектор флуоресценции в одном флаконе.
0
Можно ли простыми словами, но поподробнее о самой технологии.
Например циклы нагрева охлаждения.
Из чего состоят реактивы? Как их синтезируют.
Что считывает светодиод (детектор), почему и как светиться препарат.
Почему при ПЦР искомая ДНК вируса множиться, а человеческая (из слюны или крови — нет)?
+2
Могу порекомендовать книгу «ПЦР в реальном времени» за авторством Ребрикова, Саматова, Трофимова и др. Там все очень подробно.
К слову, это «авторы» этого ветерана с первого фото (впервые выпущен, если не изменяет память, в 98-ом) и современного, весьма конкурентоспособного с импортным, оборудования.
+14
Общий принцип простыми словами объяснить можно, но коротко не получится.
Заранее извиняюсь, за фактические ошибки, мог забыть какие-то детали, пытался описать суть.
ПЦР — это просто реакция копирования ДНК, это конечно, хорошо, но хочется гораздо большего, поэтому существует over 9000 методов, построенных на базе ПЦР.
Например, определение количества патогена это реакция «ПЦР в реальном времени», и даже разновидностей «ПЦР в реальном времени» over 9000 с разными реагентами и т.п.
Для проведения определенной реакции не надо знать всего-всего про ПЦР, лаборанты действуют по четкому алгоритму соответствующему конкретному методу, знают, что надо сделать 1-2-3, и получится результат, причем большую часть делает аппаратура и ПО.

Для начала надо понять, что такое ДНК.

Есть 4 вещества: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Можно каждому сопоставить цифру, например. А потом, соединив последовательно в порядке, каком мы захотим закодировать что-то. Например: «АТТГЦЦТА».

Но ДНК состоит из двух цепочек, которые, как говорят «комплиментарны». Это значит, что на второй цепочке всегда напротив аденина — тимин, напротив гуанина — цитозин. Т.е вторая цепочка всегда однозначно соответствует другой цепочке.

При нагревании спираль ДНК разъединияется на две цепочки, при охлажении — конденсируется, т.е две цепочки обратно соединяются.

Как я уже говорил, ПЦР — это реация копирования ДНК, но чтобы скопироваться, нужна «затравка». Покажу на примере.
Есть ДНК

АЦЦТГАТЦГА
ТГГАЦТАГЦТ

при нагревании до 94-96 градусов (фаза денатурации) она, разъединяется, первая цепочка

АЦЦТГАТЦГА

Но её скопировать нельзя, т.к нужна затравка, затравка это несколько уже готовых элементов второй цепи:

АЦЦТГАТЦГА
ТГГА

вот такую скопировать можно.
Где взять затравку? Обычно затравка это известная последовательность, которая присутствует в каком-то патогене и только в нем. Эту затравку называют «праймер».
Откуда берут эту последовательность? Лаборатории их покупают у специальных компаний, которые их изготавливают. А изготавливают их химически, за каждую «буковку» по «рублю», поэтому последовательность длинной 10 символов синтезировать можно, и не очень дорого, а целиком ДНК, например, человеческий очень дорого, да и на самом деле чем длинней цепочка, тем хуже идет химический синтез, т.к раствор «замусоревается». Есть способы обхода, но это отдельный разговор.

Праймер этот при понижении температуры до 68 градусов сам найдет нужный участок цепочки ДНК и присоединится.

Теперь про синтез.

Синтез происходит с помощью специальной биологической молекулы, которая называется taq-полимераза, которую изначально выделили из специального вида бактерии.

Эта бактерия выхватывает А, Т, Ц, Г из раствора и присоединяет по одной букве, при примерно 72 градусах.

Где берут лаборатории эту полимеразу? Тоже, покупают. Промышленное производство taq-полимеразы — отдельный, сложный вопрос. И занимаются этим специальные компании. Можно её выделять из бактерии и очищать. Можно производить её с помощью генной инженерии, т.е научить другую бактерию прозводить её и.т.п. Как точно сейчас это делают — не вкурсе. Кстати, производителей, тоже, много и видов полимеразы, тоже много, есть более точные, есть менее точные, отличаются множество других характеристик.

Вот в этом и заключается ПЦР.

Заметьте, ничего о считывании и о свечении я не писал. Потому что в базовой реакции ПЦР ничего не светится.

Но гораздо полезнее, например, если можно будет посчитать количество патогена. Для этого в раствор добавляют специальный реагент, и при присоединении какой-то определенной буквы этот реагент будет светиться. И чем больше было ДНК изначально, тем больше будет его и в конце, и тем больше света мы увидим.

— Вопросы:
1. Например циклы нагрева охлаждения.
Этап 1: 92-95 градусов: денатурация: разделение спирали днк на две цепочки
Этап 2: 68 градусов: отжиг: присоединение праймеров к цепочкам
Этап 3: 72 градуса: копирование ДНК с помощью taq-полимеразы

Затем все повторяется несколько раз.

Устройство, в котором проводят реакцию называется «амплификатор, оно достаточно простое, и не дорогое по сравнение с другим оборудованием для биотехнологий, фактически это термостат, который управляются с компьютера со встроеным светодиодом. Если не ошибаюсь, можно купить тысяч за 100 рублей.

2. Из чего состоят реактивы? Как их синтезируют.

А, Т, Ц, Г, taq-полимераза, праймер. Лаборатории их покупают у спец. фирм.

Что считывает светодиод (детектор), почему и как светиться препарат.

Считывает количество света. Светится, т.к в растворе плавает спец. реагент.

3. Почему при ПЦР искомая ДНК вируса множиться, а человеческая (из слюны или крови — нет)?

Потому что „праймер“ соответствует вирусной цепочке, а а в человеческой цепочке такого кода нет, праймер специально так подбирают, чтобы в вирусной ДНК такой код был, а в человеческой — нет.
0
Но её скопировать нельзя, т.к нужна затравка, затравка это несколько уже готовых элементов второй цепи:

А почему копирование не происходит без праймера?

Т.е. taq-полимераза просто добавляет комплиментарные буквы где попало или оно всегда добавляет комплиментарную букву к концу уже существующей цепочки? Если второе, тогда понятно зачем нужны праймеры.
0
Почему не происходит без праймера — это надо спросить природу.
Кстати, википедия подсказывает, что любое удвоение ДНК всегда происходит с праймером, что это не какой-то такой особый экзотический механизм из экзотической бактерии, а удвоение так происходит всегда.
К концу уже существующей цепочки. step-by-step по одной букве.
0
А есть ограничения на длину праймера? т.е. будет ли работать праймер длиной в 1 букву? Понятно, что нет пользы практической в 1буквенном праймере, но интересен сам механизм.
0
Одна «буква» не будет надежно держаться за матричную цепь, водородные связи, обеспечивающие комплементарность, не очень прочные. Обычно праймеры около 20 «букв», это уже вполне прочная связь.
+1
Ба, сколько знакомых слов :) праймеры, ПЦР, амплификация…
Реквестую пост про ИФА — там не менее интересно, только железо стоит как чугунные мосты.
0
Или по паре молекул слюны на месте преступления найти преступника

Насколько дорога данная технология? Сколько, например, человеко-часов и/или денег будет стоить такое исследование?
+2
ни насколько, очень наглядно демонстрирует почему — ситуация с ватными палочками, которыми собирали биоматериал на местах преступлений в Германии, если не ошибаюсь… несколько лет искали мифического маньяка, совершившего сотни преступлений, а им в итоге оказалась фасовщица тех палочек на заводе, которая пользовалась перчатками из бракованной партии в результате чего ее биоматериал на палочки попадал… а теперь представьте сколько ложных срабатываний будет на выборке в пару молекул… особенно в общественных местах, где эти молекулы могло принести за пару сотен метров.
+1
Несколько лет назад мне рассказывали, что лаборатории МВД используют ПЦР только в «резонансных» случаях. А для повседневного использования — дорого.
0
У нас в Харькове в испытательной лаборатории «АГРОГЕН НОВО» уже давно ПЦР используют в разных направлениях. В растениеводстве, в основном сельскохозяйсятвенные культуры, так как большой объём и в ветеринарии.

Сайт: agrogen.com.ua
0
«Ещё вместе с обычными материалами ПЦР подвергают тестовую пробирку с водой» — вроде бы все компоненты должны в пробирку класть, кроме собственно анализируемой ДНК. И ничего амплифицироваться не должно.
0
Так об этом и речь. Если начало — это индикатор загрязнения.
0
И опасность от того, что вы разбили пробирку с 10 в двенадцатой ДНК вируса турберкулёза примерно такая же, как рассыпать по полу пачку листов исходника софта запуска ядерной боеголовки.

Но ведь туберкулёз (кстати опечатка в названии) вызывается микобактериями?...


Чтобы диагностировать вашу коровку на бешенство и грипп, понадобится две дозы крови и две разные реакции.

Но ведь коровье бешенство — прионная болезнь, т.е. вызванная белками неправильной третичной структуры, которые катализируют неправильное сворачивание у других таких же белков. Так что по идее анализом на ДНК/РНК её не диагностировать.

0
1. Да, мой косяк, сейчас поправлю.
2. Бешенство и корвье бешенство — это два разных заболевания. Первое вирусное.
0

Если праймеры — хеш от ДНК, то зачем после процесса проводить анализ на ДНК, если можно посчитать количество праймеров?

0
Они позволяют полимеразе продублировать молекулу ДНК. Пока молееул мало, всё равно непонятно, к чему они прицепились.
0
Праймеры это не то чтобы хэш.
Это максимально короткая последовательность ДНК которая присутствует в патогене, но которой нет в человеческой ДНК.

Что значит посчитать количество праймеров?
Было 1000 праймеров и 10 патогенных ДНК, после гибридизации стало 990 праймеров плавать в растворе (10 присоединилось к патогенному ДНК), таким образом можно сделать вывод по числу 990, что патогенных ДНК было изначально 10. Так что ли?

Как посчитать количество праймеров? Их не посчитаешь.
0
Не совсем. Было 1000 праймеров и 10 ДНК. После гибридизации стало 990 праймеров.
Потом прошла гибридизация, и еще раз, и еще. Стало 1000 ДНК и 0 праймеров.
Посчитали праймеры — сделали вывод о наличии/отсутствии конкретной ДНК в исходном растворе
НЛО прилетело, и опубликовало эту надпись здесь
0
Фотосенсор устройства смотрит на то, как светится пробирка. Он (вместе с софтом управления) — тот самый робот, который поставит вам результат в анализ. Ещё он замеряет свечение по интенсивности изменения по циклам, чтобы сделать полуколичественный результат. Полу — это к тому, что точность у такой оценки около порядка.
0
А почему свечение начинается только когда нужное днк расплодилось? Т.е. светится то какое-то другое вещество, которое и раньше было в растворе. Или оно светится только когда как-то соединяется с днк? Можно чуть более детально описать этот механизм?
+1
Способов много, они все разные. Самому пришлось гуглить )
image
Вещество А от света частоты Fa активируется и может передать энергию активации веществу Б, которое в свою очередь испустит свет частоты Fb.
Это если они находятся близко, если они прицепились соседями при сборке цепочки ДНК.
А если они плавают в растворе, то вещество А не передает энергию веществу Б, соответственно мы светим в раствор с частотой Fa, и не видим в ответ света с частотой Fb, а если полимераза их прицепила соседями, то свет частотой Fb видим.
0
Да, поиск заточен на какую-то определенную последовательность ДНК. Нельзя «просто искать». Например, можно искать ДНК код, который есть в ДНК стафилококка, но нет в человеческом ДНК.
+1
вот совсем никакого отношения к теме не имею, но читается очень легко. спасибо

забавно получилось
Михаил, например, летал на эболу, на оба птичьих гриппа и ещё много куда.
… Мишка задрал 5 собак и потом напал на бабку


+1
Спасибо за статью, оч. интересно.
А можете ещё пояснить этот момент:
Для этого молекулу режут по известному участку, потом склеивают обрезки.

Как технически происходит «резка» ДНК в нужном месте?
+1
Тоже с помощью специальных белков, которых изначально выделили из живого организма.
Способов множество.
Сначала открыли эндонуклеазы рестрикции, к примеру эндонуклеаза EcoRI режет всегда так
image
В последнее время все носятся с CRISPR / CAS9, там можно резать по любой желаемой для исследователя последовательности. Но изготовить реагенты стоит денег не малых.
На самом деле и до CRISPR / CAS9 была масса способов резать ДНК, цинковые ножницы например, и далее появляются новые способы разрезать ДНК. Они различаются точностью, ценой, получаемым результатом.
Так что ответ на вопрос «Как технически происходит «резка» ДНК в нужном месте?», будет вопрос «Вам какой из способов описать?»
0
По ссылке выше в течение 10 дней выжила. По ещё ряду более поздних — нет.
0
Статья оставила впечатление, что отсутствие в 2018 году живого мамонта обусловлено в первую очередь тем, что он на самом деле никому не нужен.
+1
Ну, у нас есть его исходники. Теперь нужен компилятор. Пара библиотек. Ну и хотя бы понять, на каком языке он написан.
+1
ПЦР… знакомые, блин, буковки. Сколько времени и нервов потрачено на получение данных по этим тестам с программ, а до сих пор косяков куча)
В основном, кстати, проблемы связаны с тем, что наши делают под наш рынок и не очень то изначально думали про мировой с его английским по умолчанию, поэтому на выходе легко получаются бланки на английском, в которых часть подзаголовков на русском.
А в свою ЛИС ты забрать данные сможешь не все — выводы они только в своём бланке выдают, а не в XML файле с прочими результатами.
Короче, наблюдается стандартная болезнь связки предприятий с IT-подразделениями и низким уровнем постановки и/или реализации задач, которая характерна для многих в РФ…
0
Кстати, уточню, что кроме описанного определения вирусов, по технологии ПЦР проводят ещё и генотипирования (например на риск аутоимунных заболеваний, совместимость пар), определение BRCA-мутаций (наличие которых повышает риск рака молочной железы, яичников, предстательной железы) и прочие генетические исследования.
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. , пожалуйста.