В номинации «Лучший перспективный проект» победили ученые ГосНИИ генетики, которые использовали удивительные свойства светящихся бактерий для создания высокочувствительных биосенсоров. В середине восьмидесятых руководителю группы молекулярной генетики ГосНИИ генетики Геннадию Завильгельскому пришла мысль, что можно создать биосенсор, который будет светом сигнализировать об угрозе живому организму. К тому времени ученые в разных странах уже предпринимали попытки использовать люциферазу, выделяемую из различных светящихся организмов, в качестве сигнала в тестах. Но о генно-инженерных конструкциях тогда мало кто помышлял. В ГосНИИ генетики такую конструкцию создали. Ученые использовали не только свет как сигнал, но и частично скопировали механизм защиты клетки от различных угроз. Главных угроз для клетки четыре: угроза разрушения ДНК, белков, мембран и окислительный стресс. Если в клетку проникает токсин, угрожающий ДНК, его распознает специальный белок, который в норме закрывает тот участок ДНК, который в случае чего будет отвечать за свою защиту. Но если токсин попал в клетку, то он непременно встретится с этим белком, образует новое соединение, открывающее нужный участок. И начнется синтез белков, которые будут бороться с токсинами и восстанавливать ДНК.
В биосенсоре есть две значимые части. Одна из них узнает токсин — белок, который сидит на промотере, участке ДНК, включающем следующие за ним гены. Вторая часть говорит о том, что токсин прибыл. Это — репортер, он состоит из генов, кодирующих люциферазу и говорящих об угрозе ДНК. Первую берут из различных бактерий, вторую — у единственной наземной светящейся бактерии фоторабдус люминесценс. Эти две части ученые соединили в плазмиде. Таких биосенсоров создано 15, и они могут различать множество токсинов. К примеру, мышьяк. Или антибиотики. Это очень важно для производителей продуктов питания, в частности молочников. Если в сыром молоке присутствуют антибиотики, которыми кормили больных коров, то такое молоко невозможно использовать для получения кисломолочных продуктов — оно вредно для употребления, человек может стать невосприимчивым к этим антибиотикам, если начнет принимать их в случае болезни.
Светящиеся растения ответят на разные угрозы разным цветом
Один из биосенсоров, который реагирует на ракетное топливо гептил, был сделан по заказу «Роскосмоса» и сейчас испытывается на Байконуре. Созданные учеными биосенсоры можно использовать во многих сферах — в экологии (для определения, к примеру, солей тяжелых металлов в почве и воде), в пищевой промышленности, фармакологии (исследуя на безопасность многочисленные химические соединения) и с той же целью в косметологии.
Авторы технологии утверждают, что она может стать более быстрой, более дешевой и более точной альтернативой существующим сейчас методам. Газовая хроматография и масс-спектрометрия дороги, бактериальные методы выращивания культур на средах — длительны. Разработчики мечтают сделать метод удобным для работы в полевых условиях. Для этого им нужно в том числе усовершенствовать прибор-люминометр. В идеале ученые хотят создать биосенсор на чипе, однако посадить живую клетку на чип пока не удается. Хотя идеи есть, и они сейчас проверяются совместно со специалистами по белковым и ДНК-чипам из Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта. А еще ученые мечтают создать светящиеся растения, которые могли бы реагировать разными цветами на разные угрозы. Их можно было бы рассаживать вокруг космодромов и металлургических комбинатов, а также на полях, где бы они рассчитывали концентрацию гербицидов и пестицидов. Дачникам такие цветочки тоже понравились бы.
