Les événements scientifiques de la Conférence panrusse à participation internationale « Biotechnologie - Médecine du futur » se déroulent pendant trois jours sur les sites du Parc de l'Académie et de la NSU.
Il a réuni environ 230 spécialistes - des académiciens aux étudiants diplômés - de 14 villes de Russie, ainsi que d'Australie, de Biélorussie, d'Allemagne, des États-Unis et du Japon. Comme l'a noté dans son discours de bienvenue le président du comité d'organisation de la conférence, le directeur scientifique de l'Institut de biologie chimique et de médecine fondamentale de la SB RAS, l'académicien Valentin Viktorovich Vlasov, « ... l'événement a changé de format et élargi sa portée. .»
« La première conférence de ce type a eu lieu il y a 17 ans, précise V. Vlasov, et a longtemps été purement sibérienne. Il y avait un programme académique général « Sciences fondamentales en médecine », des instituts et des groupes recevaient des subventions pour cela, et lors de la conférence, des participants de Sibérie ont rendu compte des résultats : la leur a eu lieu à Moscou, pour la partie centrale de l'Académie des sciences de Russie. . Maintenant, nous avons rendu la conférence panrusse en termes d’ampleur et plus prédictive en termes de sujet.»
La partie plénière de la conférence a été ouverte par les discours de deux experts invités - les académiciens Alexander Gabibovich Gabibov et Vadim Markovich Govorun. Les deux rapports sont basés sur le travail de grandes équipes scientifiques : Alexander Gabibov dirige l'Institut de chimie bioorganique de Moscou qui porte son nom. MM. Shemyakin et Yu.A. Ovchinnikov RAS, Vadim Govorun dirige le Centre fédéral scientifique et clinique de médecine physico-chimique de l'Agence fédérale médicale et biologique. Ces organisations coopèrent activement avec les institutions universitaires de Sibérie, en particulier avec l'Institut fédéral de recherche de cytologie et de génétique de la BS RAS et avec l'Institut de médecine biologique et chimique de la BS RAS.
L'académicien A. Gabibov a tracé une large direction de recherche dont le but est d'obtenir des molécules superspécifiques. Des applications spécifiques ont été démontrées : par exemple, la destruction de certains types de cellules, tant cancéreuses (lymphomes) que celles qui désactivent les connexions neuronales lors de l'utilisation de gaz nerveux organophosphorés (sarin, soman, gaz V). "Le développement par Alexander Gabibov et ses collègues de programmes et d'instruments pour la recherche performante de molécules et de micro-organismes dotés de certaines propriétés est d'une importance fondamentale ; il s'agit d'une approche fondamentalement nouvelle pour trouver les prochaines générations d'antibiotiques", a commenté l'académicien V. Vlasov. L'académicien V. Govorun a consacré son discours à un éventail tout aussi large de questions liées au microbiome humain - l'ensemble des micro-organismes qui nous habitent, pathogènes et bénéfiques, dont certains ne sont même pas encore connus. Le scientifique a accordé une attention particulière à la microflore du tractus gastro-intestinal, dont la partie non étudiée, à son avis, est d'environ 40 %, et les effets sur le corps de cette « usine immunitaire » sont dans une large gamme - du diabète à la naissance prématurée. et ainsi de suite.
"D'autres scientifiques remarquables font également des présentations", a noté l'académicien V. Vlasov. – Il s’agit notamment des membres correspondants de l’Académie russe des sciences Maria Andreevna Lagarkova, Sergueï Mikhaïlovitch Deev et bien d’autres. De manière générale, la conférence vise désormais avant tout à fixer des objectifs à long terme et à établir de nouveaux contacts.» Après trois jours de présentations plénières, sectionnelles et posters, NSU accueillera une partie spécialisée dédiée aux startups des technologies biomédicales et au business game « Startup-Biotech ».
Essayer de répondre aux questions « Qui sommes-nous ? D'où est-ce que nous venons? Où allons-nous ? », les scientifiques avancent diverses hypothèses. Tout d’abord, les scientifiques s’intéressent au processus d’émergence de l’Univers, notamment à l’émergence de la planète Terre et de l’humanité. Cependant, le mystère de l’origine de l’Univers n’est pas encore résolu. Le tout existant sur...(Humain et société)
L'avenir de l'humanité
La Russie dans un monde en mutation Le début du troisième millénaire est caractérisé par une crise profonde des fondements idéologiques de la culture de l’Europe occidentale. Les problèmes environnementaux, démographiques et autres problèmes mondiaux auxquels l’humanité est confrontée confirment le fait que la civilisation occidentale a épuisé ses...(Philosophie)
Le phénomène de la mondialisation et l’avenir de l’humanité
Dans les sciences sociales et humaines, l’idée selon laquelle la société moderne vit à l’ère de la mondialisation est fermement ancrée. Il faut distinguer entre la mondialisation en tant que processus objectif, qui est déterminé par les besoins du développement de l'humanité dans son ensemble, et les actions de sujets, d'acteurs qui, motivés par les différences...(Fondamentaux de la philosophie)
L'AVENIR DE L'HUMANITÉ
Le rôle de la science et de la technologie dans la vie de la société moderne ne peut être surestimé. La révolution scientifique et technologique a considérablement accru le bien-être des peuples qui ont principalement bénéficié de ses résultats (principalement dans les pays développés). Dans ces pays, la mortalité infantile a été considérablement réduite et en même temps...(Philosophie)
Biotechnologie.
Les biotechnologies comprennent : les technologies du biogaz ; production d'éthanol, de butanol, d'isobutanol ; production de carburants biodiesel, d'acides gras, d'hydrocarbures végétaux ; production de biohydrogène, production d'énergie thermique. Technologies du biogaz. Le biogaz est un mélange de méthane et de dioxyde de carbone - un produit du méthane...(La bioénergie dans la production agricole moderne et future. Sécurité alimentaire)
Biotechnologie médicale
Les biotechnologies médicales sont divisées en biotechnologies diagnostiques et thérapeutiques. Biotechnologies médicales diagnostiquesà leur tour, ils sont divisés en produits chimiques (détermination des substances de diagnostic et des paramètres de leur métabolisme) et physiques (détermination des caractéristiques des processus physiques du corps). Chimique...Biotechnologies agricoles et environnementales
Au 20ème siècle une « révolution verte » a eu lieu : grâce à l'utilisation d'engrais minéraux, de pesticides et d'insecticides, il a été possible d'obtenir une forte augmentation de la productivité des cultures. Mais désormais, ses conséquences négatives sont également évidentes, par exemple la saturation des aliments en nitrates et en pesticides. Principal...(Concepts des sciences naturelles modernes)
Les 18 et 19 septembre s'est tenue à Moscou la conférence « Technologies postgénomiques », dédiée au 100e anniversaire de la naissance de l'académicien G.K. Scriabine. L'événement était organisé par l'Académie des sciences de Russie, le Conseil scientifique de la biotechnologie de l'Académie des sciences de Russie, le Centre fédéral de recherche « Fondements fondamentaux de la biotechnologie » de l'Académie des sciences de Russie, l'Institut de biochimie et de physiologie des micro-organismes. . G.K. Scriabine RAS.
Académicien V.A. Tutelyan, chercheur en chef à l'Institution budgétaire de l'État fédéral « Centre fédéral de recherche sur la nutrition et la biotechnologie », a rédigé un rapport sur le thème « La biotechnologie moderne dans la production alimentaire : le problème de la biosécurité ». VIRGINIE. Tutelyan a rappelé à l'auditoire que notre pays était autrefois à l'origine de la biotechnologie industrielle et était un leader mondial dans ce domaine. Dans le domaine de la médecine, cette direction était dirigée par l'académicien A.A. Pokrovsky, dans le domaine de l'agriculture et de l'élevage - l'académicien L.K. Ernst, dans le domaine de la production et de la création d'installations de production - académicien V.A. Bykov. Et l'académicien G.K. Scriabine a réussi à combiner tous ses efforts et à créer une percée colossale dans le développement de la biotechnologie industrielle en Union soviétique.
"A l'Institut de Nutrition, où j'ai travaillé presque toute ma vie, sur les instructions de l'académicien Scriabine, un laboratoire spécial a été créé, qui réunissait environ 70 personnes", a déclaré V.A. Tutelyan. "C'était un projet à très grande échelle, comparable, je n'ai pas peur de le dire, à un projet nucléaire, car plus de 70 instituts de recherche de tous les départements se sont unis pour résoudre ce problème, et Georgy Konstantinovich Scriabine a dirigé tout ce travail."
Entre 1964 et 1990, la biotechnologie industrielle s'est développée de manière intensive. Il y avait 11 usines produisant 1,5 million de tonnes de protéines alimentaires. Cela a permis de couvrir 100 % des besoins, principalement pour l'aviculture et l'élevage. La production d’acides aminés, de vitamines et d’autres ingrédients répondait également à 100 % des besoins de l’Union soviétique. Dans le même temps, les questions de sécurité ont toujours été au premier plan, c'est pourquoi tous les instituts de recherche médicale ont travaillé dans ce sens, y compris l'Institut de nutrition.
"Maintenant, il est difficile de dire combien de recherches ont été menées", a déclaré V.A. Tutelyan, - combien d'animaux et de personnes ont participé aux travaux pour prouver la sécurité. L'un d'eux, c'est moi, quand, en tant qu'étudiant diplômé, j'ai marché joyeusement du bâtiment de l'institut à l'autre côté, où se trouvait alors une cantine (aujourd'hui elle n'existe plus), et pendant six mois nous avons été nourris avec des produits de microbiologie synthèse, transformée par les animaux - poulets, porcs, etc. Dans le même temps, nous avons été étudiés en détail, les paramètres biochimiques et tous les autres paramètres ont été étudiés afin de prouver une sécurité absolue. Pour l’instant, comme vous pouvez le constater, il est vivant.
Faites de l'exercice avec un râteau. Troisième approche
Mais au début des années 90, selon l’orateur, nous avons mis le pied sur le râteau pour la deuxième fois. La première fois, c’était en 1948, lorsque la génétique a été déclarée pseudoscience, la deuxième fois, en 1994, lorsque sa propre biotechnologie a été détruite. « Où en sommes-nous arrivés dans un avenir proche ? - a rappelé l'académicien. - Les protéines alimentaires étaient nulles et immédiatement toute l'industrie de la volaille s'est effondrée et nous avons commencé à acheter des « cuisses de brousse ». La production de vitamines s'est complètement arrêtée et nous ne produisons plus un seul gramme de nos substances. C'est un délit ! Il n’y a pas d’acides aminés – nous les achetons entièrement en Chine et au Japon. Qu'est-ce que c'est? Il s'agit avant tout de la nutrition parentérale, nécessaire lors des catastrophes et des conflits militaires - sans cela, nous ne pouvons tout simplement pas survivre. Tout ce que nous avons à faire, c’est de couper ces approvisionnements par des sanctions ou d’autres mesures, et nous nous retrouverons sans tous ces produits vitaux.»
Cependant, désormais, selon l'académicien V.A. Tutelyan, nous vivons la Renaissance. La Commission RAS sur les activités de génie génétique a été créée. Un cadre législatif et réglementaire a été constitué, un certain nombre de lois ont été adoptées qui permettent de mener des recherches et de tenter de rattraper les dirigeants étrangers. « Les équipes d'auteurs qui ont pris une part active à l'élaboration de ces lois sont des adeptes et des étudiants de G.K. Scriabine », souligne V.A. Tutelyan.
De nombreuses technologies ressemblent aujourd’hui à de la science-fiction. Ainsi, des recherches intensives commencent sur la création d’animaux, de volailles et de poissons génétiquement modifiés dotés de propriétés bénéfiques spécifiques. L'Institut de biologie génétique élève des chèvres génétiquement modifiées qui produisent de la lactoferrine humaine, et l'Institut d'élevage crée des hybrides d'animaux qui peuvent prévenir de nombreuses maladies humaines. Dans le même temps, la première place en importance est l'évaluation biologique de la sécurité des animaux OGM.
"Il y a un risque qu'en interdisant ce genre de développement, nous marchions pour la troisième fois sur le même râteau", a résumé V.A. Tutelyan. - Est-ce nécessaire de faire ça ? Nous travaillons activement au niveau de la Douma d'État, il y a beaucoup de gens sensés qui comprennent que si nous prenons du retard maintenant, nous prendrons du retard pour toujours, et ce sera un crime contre le peuple. Le développement de l’agriculture, de l’élevage et de la médecine modernes sans le recours à la biotechnologie est vain. Ce sont de nombreux pas en arrière et nous ne devrions pas les franchir.
Manger pour survivre
Académicien V.A. Bykov a rédigé un rapport sur le thème « Métabolomique et lipidomique dans la biotechnologie post-génomique ». Valery Alekseevich a rappelé à l'auditoire que la biotechnologie dans tout le monde civilisé est un domaine prioritaire du progrès scientifique et technologique, utilisant des objets biologiques et des bioprocédés pour un impact ciblé sur l'environnement et obtenant des produits utiles pour l'homme, ainsi qu'en assurant le contrôle de la qualité et l'évaluation de leur sécurité.
"Les indicateurs de base de la qualité de vie comprennent non seulement la nutrition, mais aussi l'air, l'eau et la nourriture, en général notre santé et notre habitat", a expliqué l'académicien. "La biotechnologie participe à la formation de l'ensemble de ces problèmes visant à améliorer la qualité et la durée de la vie humaine, à augmenter le potentiel de reproduction et de travail."
XXjeLe siècle a été marqué par des événements remarquables liés au développement des biotechnologies. La dernière vague de révolution a commencé en 2000, lorsque le président Clinton a lancé une initiative visant à créer des nanotechnologies impliquant une manipulation au niveau atomique et moléculaire.
Mais pour nous, tout a commencé dans les années 60 du siècle dernier, lorsque s'est posée la question de savoir comment se développer pour nourrir les gens ? Après tout, l'humanité entre dans le 20e siècle avec une population d'environ un milliard d'habitants et dans le 21e siècle - 7,5, bien qu'en réalité elle se situe autour de 8. Dans le même temps, toutes les principales ressources du globe ont été préservées. "Qu'est-ce que ça veut dire? - V.A. a posé la question. Bykov. "Le fait que nous nous trouvons au seuil d'une nouvelle structure technologique, sans laquelle il ne serait apparemment pas possible de résoudre le problème du confort de l'existence humaine."
Pour plus de clarté, l'orateur a présenté une diapositive : si l'on prend comme base 500 kilogrammes du poids d'une vache, qui produit environ 500 grammes de protéines par jour, alors la même quantité de levure par jour produit déjà 50 tonnes de protéines microbiennes. Il s’agit d’une augmentation de plusieurs ordres de grandeur. C’est pourquoi la biotechnologie, qui s’appuie sur les micro-organismes comme moyens de production, constitue une opportunité de transition vers un nouvel ordre technologique pour l’humanité.
Nous vivons dans une mer de micro-organismes
Membre correspondant A.M. Boronin a rappelé comment est né l'Institut Pouchtchino de biochimie et de physiologie des micro-organismes, aujourd'hui nommé d'après G.K. Scriabine. Le processus a été dirigé par l'académicien Scriabine lui-même, et tous les employés ont gardé de lui les souvenirs les plus brillants et les plus positifs en tant que scientifique, leader et personne. L'orateur a rappelé qu'en tant que scientifique, l'académicien Scriabine était avant tout un microbiologiste et qu'à cet égard, son principal mérite est le développement de la microbiologie dans notre pays. "À cet égard, je tiens à vous rappeler que nous vivons littéralement dans un océan de micro-organismes", a déclaré A.M. Boronine. - Une myriade de micro-organismes nous entourent, dans l'eau, dans les mers, sur terre, chez les plantes et les animaux. Un hectare de sol contient jusqu'à 5 tonnes de biomasse microbienne. La biomasse totale des micro-organismes sur notre planète dépasse la biomasse des plantes, des insectes et des animaux réunis.
La biodiversité des micro-organismes est énorme et étonnante. Par conséquent, l’une des tâches de la science microbiologique est de systématiser ce monde. Pour cela, ils ont essayé d'utiliser différents systèmes, mais ils se sont tous révélés peu pratiques. En 1977, paraissent les travaux de Carl Woese : il propose un système de classification phylogénétique basé sur la comparaison des ribosomes en comparant la structure de l'ARNr 16S, qui à bien des égards peut être considéré comme une sorte de chronomètre de l'évolution, incluant un micro-organisme vivant. Cela a ouvert des opportunités pour étudier et systématiser le monde des micro-organismes et, en particulier, la découverte du super-royaume des archées, qui vivent dans une grande variété d'écosystèmes, allant des profondeurs marines aux sources thermales. À l'aide de méthodes bioinformatiques, des lokiarchées ont été découvertes, dans lesquelles un cytosquelette et d'autres signes de phagocytose ont été découverts.
De nouveaux développements technologiques ont permis d'élargir ces études, entraînant des changements très récents et importants dans notre compréhension de l'arbre évolutif.
"De nombreuses autres surprises nous attendent probablement, et certains scientifiques disent qu'il est possible que de nouveaux domaines apparaissent dans l'arbre de vie associés à la découverte d'autres organismes", a souligné A.M. Boronine. « Ces études alimentent les tentatives visant à comprendre les processus évolutifs qui se sont produits et se produisent encore, souvent sous nos yeux. »
La microbiologie à la pointe de la science
Tout cela présente non seulement d’énormes avantages fondamentaux, mais également appliqués. Un exemple en est l’étude des causes de l’émergence de micro-organismes multirésistants, contre lesquels les antibiotiques les plus modernes sont impuissants. Cela représente un énorme problème médical qui n’a pas encore été résolu. Ce sont ici les microbiologistes qui sont à l’avant-garde des travaux pour décrypter les mécanismes de ce type de problèmes et trouver des moyens de les surmonter.
Un autre exemple du travail des microbiologistes est l'histoire bien connue de Helicobacter pylori, pour la découverte de laquelle le prix Nobel a été reçu en 2005. À la suite de ces travaux, il a été démontré que ce micro-organisme est responsable de l’apparition d’ulcères d’estomac chez l’homme. D'autres études ont confirmé cette hypothèse et ont en outre montré que cette bactérie est responsable non seulement des ulcères, mais également du développement du cancer de l'estomac. C'est pourquoi les médecins recommandent aujourd'hui à presque tous les patients souffrant de problèmes gastro-intestinaux de subir un test approprié : la détection précoce des bactéries « hostiles » peut prévenir avec succès les conséquences les plus graves.
Mais parallèlement, les études les plus récentes ont révélé que la présence Helicobacter pylori réduit le risque d’asthme. Et son absence entraîne un risque accru de reflux gastro-œsophagien et d'adénocarcinome. Autrement dit, nous voyons la complexité du comportement et la diversité des propriétés des micro-organismes.
Par conséquent, la question se pose aujourd'hui de poursuivre les recherches sur le microbiome humain afin de clarifier toutes ses fonctions et de déterminer le rôle des micro-organismes individuels qui affectent la vie humaine.
« Nous savons tous que les micro-organismes facilitent la digestion des aliments, sécrètent certaines vitamines et participent à la formation, au développement et au maintien du système immunitaire », rappelle A.M. Boronine. - Dans une certaine mesure, ils tentent de nous protéger des maladies en luttant contre les agents pathogènes ou par une simple compétition. Il s'agit d'un monde complexe, beaucoup plus ancien et peut-être plus diversifié que le nôtre, et notre tâche est d'essayer de le comprendre afin de passer, sur la base de preuves scientifiques, à une nouvelle génération de probiotiques qui aident à stabiliser le microbiome ou à le corriger lorsqu'il est déséquilibré sous l’influence des mêmes antibiotiques. Ce n'est un secret pour personne qu'un grand nombre d'antibiotiques utilisés et leur utilisation excessive provoquent un certain nombre de troubles graves du tractus gastro-intestinal. Vous pouvez imaginer le stress que subit notre microbiome et quelles pourraient en être les conséquences. Et les conséquences peuvent être les plus graves. Par exemple, un type de plaste peut apparaître dans le côlon, ce qui entraîne une maladie qui peut être mortelle.
Selon l’intervenante, nous sous-estimons l’influence du monde des micro-organismes sur nous. Récemment, des preuves sont apparues selon lesquelles la microbiologie affecte non seulement notre santé physique, mais également le comportement, le psychisme et même la religiosité d’une personne. Par conséquent, l’étude de la biologie des micro-organismes est la clé pour comprendre la nature de l’écosystème mondial, a souligné A.M. Boronine.
Les personnes rassemblées se sont également souvenues de G.K. Scriabine, sa contribution inestimable au développement de la science biologique nationale, ses nombreuses années de service en tant que secrétaire scientifique en chef de l'Académie des sciences, son incroyable efficacité, sa convivialité et l'énergie vitale inépuisable qu'il possédait. Selon toutes les personnes présentes, il s'agissait de personnes comme G.K. Scriabine, faire l'histoire du pays, accroître son patrimoine scientifique et humain. Selon le président de la conférence, l'académicien M.P. Kirpichnikova, G.K. Scriabine n'était pas seulement un scientifique exceptionnel, mais aussi un citoyen exceptionnel de son pays. Ce sont des gens comme eux qui font la grandeur de leur pays.
Natalia Leskova
Qu'une île aussi petite et peu développée que Cuba réussi à être à la tête d'une recherche scientifique qui intéresse le monde entier, ne cesse d'étonner.
Rien que dans le domaine de la lutte contre le cancer, la liste des réalisations est assez impressionnante. Le Dr Ronaldo Pérez Rodríguez, du Centre d'immunologie moléculaire, a récemment déclaré lors d'une conférence internationale sur le sujet que Cuba dispose de 28 médicaments enregistrés et à différents stades de développement pour lutter contre le cancer.
Divers vaccins thérapeutiques, anticorps monoclonaux, interférons et peptides en cours de développement dans les institutions scientifiques de la région biotechnologie, c'est aujourd'hui l'espoir d'un soulagement pour des millions de personnes souffrant de cette terrible maladie.
Toutefois, les réalisations de Cuba dans ce domaine ont été les plus impressionnantes. Créé il y a 30 ans, le Centre de génie génétique et de biotechnologie (TsGIB) a obtenu des résultats significatifs et apporté une contribution significative au diagnostic, à la prévention et au traitement de plus de deux douzaines de maladies.
Actuellement, TsGIB développe plus de 50 projets de recherche, qui comprennent des vaccins, des protéines recombinantes à usage thérapeutique, des peptides synthétiques et des produits vétérinaires à usage agricole.
Le produit le plus important est Heberprot-P, facilitant la guérison des ulcères complexes du pied diabétique et réduisant le risque d'amputation. Le médicament est déjà utilisé par environ 49 000 patients à Cuba et 185 000 à l'étranger.
Ces chiffres augmenteront sans aucun doute une fois que ce médicament sera inscrit sur la liste des médicaments vitaux en Russie. Elena Maksimkina, directrice du Département de réglementation de la circulation des médicaments du ministère de la Santé de la Fédération de Russie et coprésidente du groupe de travail russo-cubain sur la santé, a attiré l'attention sur les résultats positifs des études cliniques sur Heberprot-P, et la ministre de la Santé Veronika Skvortsova ont commenté son efficacité lors d'une téléconférence avec le président Vladimir. Poutine.
Le médicament améliorera la vie de 200 000 Russes souffrant de cette maladie chaque année, réduira le nombre d'amputations et réduira ainsi le taux d'invalidité, tout en augmentant l'espérance de vie.
D’autres produits innovants de l’industrie biopharmaceutique cubaine qui ont attiré l’attention en Russie et dans d’autres pays sont : HeberNasvac- un médicament pour le traitement de l'hépatite B et Proctokinasa - un médicament à l'efficacité prouvée dans le traitement des hémorroïdes. Dans le domaine de l'agriculture et de la médecine vétérinaire, un rodenticide biologique est isolé Biorate (Biorat) et nématicide HéberNem.
"Cuba est un exemple étonnant de réussite en matière de recherche scientifique", a déclaré Kirill Kayem, vice-président du cluster biomédical de Skolkovo. "Je n'ai pas immédiatement cru que les revenus totaux des produits biopharmaceutiques à Cuba soient comparables à ceux de la Fédération de Russie", a-t-il ajouté.
Des projets de recherche cubains dans ce domaine, principalement liés à l'oncologie et aux maladies neurodégénératives, sont actuellement étudiés par le centre d'innovation, et certains d'entre eux devraient recevoir des financements pour des recherches conjointes. Tout indique que la coopération scientifique entre Cuba et la Russie dans ce domaine va se développer.
Le potentiel scientifique de l’île est très grand et ce n’est pas un hasard. Tout dépend de la stratégie gouvernementale, qui a été définie au tout début de la révolution et qui remonte à plusieurs décennies. « L’avenir de notre pays doit nécessairement être l’avenir des scientifiques », disait Fidel Castro en 1960. Même dans les pires années de la crise, la communauté scientifique a toujours bénéficié du soutien de l’État, qui produit aujourd’hui des résultats.
Si tant de choses ont été accomplies aujourd'hui, malgré les difficultés économiques et le blocus imposé Etats-Unis, limitant l'accès aux technologies et aux marchés, que pourra réaliser ce potentiel scientifique dans le futur, ouvert sur le monde entier et lorsque les scientifiques recevront les salaires qu'ils méritent ? Peut-être que l’avenir des scientifiques viendra alors.
Biotechnologie – la médecine du futur
Le nouveau numéro de la revue « SCIENCE from First Hands » a été publié « dans la foulée » de la conférence panrusse à participation internationale « Biotechnologie - Médecine du futur », qui s'est tenue à Novossibirsk Akademgorodok en juillet 2017. Parmi les organisateurs de la forum scientifique sont l'Institut de biologie chimique et de médecine fondamentale et l'Institut de cytologie et de génétique de la SB RAS, ainsi que l'Université nationale de recherche de Novossibirsk, où la recherche biomédicale est menée dans le cadre de l'unité académique stratégique « Biologie synthétique », qui rassemble un certain nombre de participants russes et étrangers, principalement des instituts de profil biologique du SB RAS. Dans le premier article d'introduction du numéro, ses auteurs donnent un aperçu des orientations les plus actuelles et des résultats prometteurs de la recherche liée au développement et à la mise en œuvre de nouvelles technologies du génie génétique, cellulaires, tissulaires, immunobiologiques et numériques en médecine pratique, dont certaines qui sont présentés en détail dans d'autres articles du numéro
Le développement rapide des sciences biologiques, dû à l’émergence de dispositifs performants et à la création de méthodes de manipulation des biopolymères d’information et des cellules, a préparé les bases du développement de la médecine du futur. Grâce à des recherches récentes, des méthodes de diagnostic efficaces ont été développées et des opportunités ont émergé pour la conception rationnelle de médicaments antiviraux, antibactériens et antitumoraux, la thérapie génique et l'édition du génome. Les technologies biomédicales modernes commencent de plus en plus à influencer l'économie et à déterminer la qualité de vie des gens.
Jusqu'à présent, la structure et les fonctions des molécules biologiques de base ont été étudiées en détail et des méthodes de synthèse de protéines et d'acides nucléiques ont été développées. Ces biopolymères sont par nature des matériaux « intelligents », car ils sont capables de « reconnaître » de manière très spécifique et d’agir sur certaines cibles biologiques. Grâce à une « programmation » ciblée de telles macromolécules, il est possible de créer des constructions moléculaires de récepteurs pour les systèmes analytiques, ainsi que des médicaments qui affectent sélectivement des programmes génétiques ou des protéines spécifiques.
Les « médicaments intelligents » créés à l’aide de méthodes de biologie synthétique ouvrent des opportunités pour ciblé thérapie (ciblée) des maladies auto-immunes, oncologiques, héréditaires et infectieuses. Cela donne lieu à parler de l'introduction d'approches de médecine personnalisée dans la pratique médicale, axées sur le traitement d'une personne spécifique.
Grâce aux technologies médicales et pharmaceutiques modernes, il est aujourd’hui possible de guérir de nombreuses maladies qui représentaient autrefois un énorme problème médical. Mais avec le développement de la médecine pratique et l'augmentation de l'espérance de vie, la tâche des soins de santé au sens propre du terme devient de plus en plus urgente : non seulement lutter contre les maladies, mais aussi maintenir la santé existante afin qu'une personne puisse mener une vie active. et rester un membre à part entière de la société jusqu'à un âge avancé.
ACCLAMATIONS! Les méthodes modernes de séquençage génomique sont largement introduites en médecine et, dans un avenir proche, tous les patients disposeront d’un passeport génétique. L’information sur les caractéristiques héréditaires du patient constitue la base de la médecine pronostique personnalisée. On sait qu’être prévenu est prévenu. Une personne consciente des risques possibles peut organiser sa vie de manière à prévenir le développement de la maladie. Cela s’applique au mode de vie, aux choix alimentaires et aux médicaments thérapeutiques.À condition que vous surveilliez en permanence un ensemble de marqueurs qui signalent des écarts dans le fonctionnement du corps, vous pouvez les corriger en temps opportun. Il existe déjà de nombreuses méthodes pour surveiller l'état du corps : par exemple, en utilisant des capteurs qui surveillent le fonctionnement du système cardiovasculaire et la qualité du sommeil ou des appareils qui analysent les produits gazeux présents dans l'air expiré par une personne. D'énormes opportunités s'ouvrent grâce au développement de technologies de biopsie liquide mini-invasives et de technologies d'analyse des protéines et des peptides circulant dans la circulation sanguine. Aux premiers stades de la maladie, dans de nombreux cas, l’état du corps peut être corrigé par des méthodes « douces » : en modifiant la nature de la nutrition, en utilisant des micro-éléments, des vitamines et des probiotiques supplémentaires. Récemment, une attention particulière a été accordée aux possibilités de correction des écarts dans la composition de la microflore intestinale humaine, associés au développement d'un grand nombre de conditions pathologiques.
Ce problème peut être résolu en assurant un contrôle efficace et constant de l'état du corps, ce qui permettrait d'éviter les effets de facteurs défavorables et de prévenir le développement de la maladie, en identifiant le processus pathologique à un stade très précoce et en éliminant le très cause de la maladie.
En ce sens, la tâche principale de la médecine future peut être formulée comme étant la « gestion de la santé ». Il est tout à fait possible de le faire si vous disposez d’informations complètes sur l’hérédité d’une personne et surveillez les indicateurs clés de l’état du corps.
Diagnostic « intelligent »
Pour gérer la santé, il est nécessaire de disposer de méthodes mini-invasives efficaces et simples pour le diagnostic précoce des maladies et la détermination de la sensibilité individuelle aux médicaments thérapeutiques, ainsi qu'aux facteurs environnementaux. Par exemple, des problèmes tels que la création de systèmes de diagnostic génétique et d’identification des agents pathogènes des maladies infectieuses humaines, ainsi que le développement de méthodes de détermination quantitative des protéines et des acides nucléiques – marqueurs de maladies – doivent être résolus (et sont déjà en cours de résolution). .
Par ailleurs, il convient de souligner la création de méthodes de diagnostic précoce non invasif ( biopsie liquide) maladies tumorales basées sur l'analyse de l'ADN et de l'ARN extracellulaires. La source de ces acides nucléiques sont à la fois des cellules mortes et vivantes. Normalement, leur concentration est relativement faible, mais augmente généralement avec le stress et le développement de processus pathologiques. Lorsqu'une tumeur maligne apparaît, les acides nucléiques sécrétés par les cellules cancéreuses pénètrent dans la circulation sanguine, et ces ARN et ADN circulants caractéristiques peuvent servir de marqueurs de la maladie.
Aujourd'hui, sur la base de ces marqueurs, des approches de diagnostic précoce du cancer, des méthodes permettant de prédire le risque de son développement, ainsi que d'évaluer la gravité de la maladie et l'efficacité du traitement sont en cours de développement. Par exemple, à l'Institut de biologie chimique et de médecine fondamentale de la SB RAS, il a été démontré que dans le cancer de la prostate, le degré de méthylation certaines sections de l'ADN. Une méthode a été développée pour isoler l’ADN circulant des échantillons de sang et analyser ses modèles de méthylation. Cette méthode pourrait devenir la base d’un diagnostic précis et non invasif du cancer de la prostate, qui n’existe pas aujourd’hui.
Une source importante d'informations sur l'état de santé peut être ce qu'on appelle ARN non codants, c'est-à-dire les ARN qui ne constituent pas un modèle pour la synthèse des protéines. Ces dernières années, il a été établi que de nombreux ARN non codants différents se forment dans les cellules, qui participent à la régulation de divers processus au niveau des cellules et de l'organisme tout entier. L’étude du spectre des microARN et des ARN longs non codants dans diverses conditions ouvre de larges opportunités pour un diagnostic rapide et efficace. À l'Institut de biologie moléculaire et cellulaire SB RAS (IMBB SB RAS, Novossibirsk) et ICBFM SB RAS, un certain nombre de microARN ont été identifiés comme marqueurs prometteurs des maladies tumorales.
RECONNAÎTRE L'ENNEMI EN VISAGE Les technologies modernes utilisant des micropuces biologiques permettent d'identifier rapidement et efficacement les agents responsables d'un certain nombre de maladies (tuberculose, sida, hépatites B et C, charbon, infections des nouveau-nés), de détecter la présence de certaines biotoxines, de déterminer les translocations chromosomiques dans la leucémie. , enregistrer les marqueurs protéiques du cancer et déterminer la prédisposition génétique aux maladies et la sensibilité individuelle à certains types de thérapie. Les technologies peuvent également être utilisées pour l’identification génétique d’individus lors d’examens génétiques médico-légaux et pour la constitution de bases de données ADN.IBFM SB RAS a participé à la mise en œuvre de deux grands projets internationaux sur le développement de puces à oligonucléotides, financés par le programme américain de coopération en biotechnologie du ministère américain de la Santé ( Programme d'engagement en biotechnologie, Département américain de la Santé et des Services sociaux BTEP/DHHS). Dans le cadre du premier projet avec la participation de spécialistes de l'IMB. V. A. Engelhardt a créé des micropuces qui permettent d'identifier avec précision diverses souches de virus de la variole et de l'herpès. Deux modèles de micropuces ont été développés (sur substrat de verre et avec spots de gel), ainsi qu'un détecteur fluorescent portable pour leur analyse. Dans le cadre du deuxième projet, une micropuce universelle a été créée pour typer le virus de la grippe A, qui permet de distinguer de manière fiable 30 sous-types de ce virus sur la base de la détermination de deux protéines de surface du virus - l'hémagglutinine et la neuraminidase.
Grâce aux technologies modernes de séquençage de l'ARN et de l'ADN, une plateforme peut être créée pour le diagnostic et le pronostic du cancer humain, basée sur l'analyse du contenu en microARN et le génotypage, c'est-à-dire l'identification de variantes génétiques spécifiques d'un gène particulier, ainsi que la détermination de profils. expression(activité) des gènes. Cette approche suppose la capacité d’effectuer rapidement et simultanément plusieurs analyses à l’aide d’appareils modernes – puces biologiques.
Les biopuces sont des dispositifs miniatures permettant l'analyse parallèle de macromolécules biologiques spécifiques. L'idée de créer de tels dispositifs est née à l'Institut de biologie moléculaire du nom. V. A. Engelhardt, de l'Académie russe des sciences (Moscou), à la fin des années 1980. En peu de temps, les technologies des biopuces sont devenues un domaine d'analyse indépendant offrant une vaste gamme d'applications pratiques, allant de l'étude des problèmes fondamentaux de la biologie moléculaire et de l'évolution moléculaire à l'identification de souches de bactéries résistantes aux médicaments.
Aujourd'hui, l'IMB RAS produit et utilise dans la pratique médicale des systèmes de tests originaux pour identifier les agents pathogènes d'un certain nombre d'infections socialement importantes, y compris la tuberculose, tout en identifiant simultanément leur résistance aux médicaments antimicrobiens ; des systèmes de test pour évaluer la tolérance individuelle des médicaments cytostatiques et bien plus encore.
Le leader mondial de la construction de biopuces est une entreprise américaine Affymetrix Inc. – produit des biopuces à haute densité de sondes moléculaires, basées sur les technologies photolithographiques utilisées pour produire des puces semi-conductrices. Sur une de ces puces, sur une superficie inférieure à 2 cm 2, des millions de points ponctuels de plusieurs microns peuvent être localisés. Chacun de ces points contient plusieurs millions d'oligonucléotides identiques liés de manière covalente à la surface de la micropuce.Le développement de méthodes de diagnostic bioanalytique nécessite une amélioration constante sensibilité– la capacité de fournir un signal fiable lors de l’enregistrement de petites quantités de la substance détectée. Biocapteurs– il s’agit d’une nouvelle génération d’appareils qui permettent une analyse spécifique du contenu de divers marqueurs de maladies dans des échantillons de composition complexe, ce qui est particulièrement important lors du diagnostic de maladies.
IBFM SB RAS, en collaboration avec l'Institut de physique des semi-conducteurs de Novossibirsk, SB RAS développe des microbiocapteurs basés sur transistors à effet de champ, qui comptent parmi les appareils d'analyse les plus sensibles. Un tel biocapteur permet de suivre en temps réel l’interaction des biomolécules. Son élément constitutif est l'une de ces molécules en interaction, qui joue le rôle de sonde moléculaire. La sonde capture une cible moléculaire de la solution analysée, dont la présence peut être utilisée pour juger des caractéristiques spécifiques de la santé du patient.
"Médicaments complémentaires
Le décodage des génomes humains et des agents pathogènes de diverses infections a ouvert la voie au développement d'approches radicales du traitement des maladies en ciblant leur cause profonde - les programmes génétiques responsables du développement des processus pathologiques. Une compréhension approfondie du mécanisme de la maladie dans lequel les acides nucléiques sont impliqués permet de concevoir des acides nucléiques thérapeutiques qui rétablissent une fonction perdue ou bloquent la pathologie qui en résulte.
Un tel effet peut être réalisé en utilisant des fragments d'acides nucléiques - synthétiques oligonucléotides, capable d'interagir sélectivement avec certaines séquences nucléotidiques dans les gènes cibles selon le principe complémentarité. L'idée même d'utiliser des oligonucléotides pour des effets ciblés sur les gènes a été avancée pour la première fois dans le laboratoire des polymères naturels (plus tard le Département de biochimie) de l'Institut de chimie bioorganique de Novossibirsk SB RAS (aujourd'hui l'Institut de biologie chimique et de médecine fondamentale SB RAS). Les premiers médicaments ont été créés à Novossibirsk ciblé sur les gènes pour l'inactivation sélective des ARN viraux et de certains ARN cellulaires.
Des médicaments thérapeutiques similaires ciblant les gènes sont actuellement activement développés sur la base d'acides nucléiques, de leurs analogues et de leurs conjugués (oligonucléotides antisens, ARN interférents, aptamères, systèmes d'édition du génome). Les recherches menées ces dernières années ont montré que, sur la base de oligonucléotides antisens il est possible d'obtenir une large gamme de substances biologiquement actives qui agissent sur diverses structures génétiques et déclenchent des processus conduisant à une « désactivation » temporaire des gènes ou à des modifications des programmes génétiques - l'apparition mutation. Il a été prouvé qu'avec l'aide de tels composés, il est possible de supprimer le fonctionnement de certains ARN messager les cellules vivantes, affectant la synthèse des protéines, et protègent également les cellules contre les infections virales.
Aujourd'hui, les oligonucléotides antisens et les ARN qui suppriment les fonctions des ARNm et des ARN viraux ne sont pas utilisés uniquement dans la recherche biologique. Des tests sont en cours sur un certain nombre de médicaments antiviraux et anti-inflammatoires créés sur la base d'analogues artificiels d'oligonucléotides, et certains d'entre eux commencent déjà à être introduits dans la pratique clinique.
Le Laboratoire de chimie biomédicale de l'IBFM SB RAS, travaillant dans ce sens, a été créé en 2013 grâce à une méga-subvention scientifique du gouvernement de la Fédération de Russie. Son organisateur était professeur à l'Université de Yale et lauréat du prix Nobel S. Altman. Le laboratoire mène des recherches sur les propriétés physicochimiques et biologiques de nouveaux oligonucléotides artificiels prometteurs, sur la base desquels sont développés des médicaments antibactériens et antiviraux ciblant l'ARN.
Dans le cadre du projet dirigé par S. Altman, une étude systématique à grande échelle a été réalisée sur les effets de divers analogues artificiels d'oligonucléotides sur les micro-organismes pathogènes : Pseudomonas aeruginosa, Salmonella, Staphylococcus aureus et virus de la grippe. Des gènes cibles ont été identifiés qui peuvent supprimer le plus efficacement ces agents pathogènes ; Les caractéristiques technologiques et thérapeutiques des analogues d'oligonucléotides les plus actifs, y compris ceux présentant une activité antibactérienne et antivirale, sont en cours d'évaluation.
À l'ICBFM SB RAS, pour la première fois au monde, ils ont synthétisé phosphorylguanidine dérivés d'oligonucléotides. Ces nouveaux composés sont électriquement neutres, stables dans les environnements biologiques et se lient fortement aux cibles ARN et ADN dans un large éventail de conditions. En raison de leur gamme de propriétés uniques, ils sont prometteurs pour une utilisation comme agents thérapeutiques et peuvent également être utilisés pour améliorer l’efficacité des outils de diagnostic basés sur les technologies des biopuces.
Parmi les sociétés commerciales, le leader dans la création d'acides nucléiques thérapeutiques est une société américaine Ionis Pharmaceuticals, Inc.. (ETATS-UNIS). Après de nombreuses années de recherche clinique, des médicaments antisens ont été introduits dans la pratique médicale : Kynamro– réduit le taux de « mauvais » cholestérol, Aliciaforsen– pour le traitement de la colite ulcéreuse et Spinraza– pour le traitement de la dystrophie de Duchenne. Drogues Ionis Des essais cliniques sont en cours contre un certain nombre d'autres maladies. Leader dans la création d’ARN interférents thérapeutiques – entreprise Alnylam Pharmaceutique– mène également des essais cliniques sur toute une série de médicaments destinés au traitement de maladies graves (telles que l'amylose héréditaire, les formes sévères d'hypercholestérolémie, l'hémophilie), pour lesquelles il n'existe actuellement aucun traitement efficace.Les effets antisens sur les ARN messagers ne se limitent pas à un simple blocage épissage(le processus de « maturation » de l’ARN ou synthèse des protéines). Plus efficace est la coupure enzymatique de l'ARNm, provoquée par la liaison d'un oligonucléotide thérapeutique à la cible. Dans ce cas, l’oligonucléotide, inducteur de clivage, peut ensuite entrer en contact avec une autre molécule d’ARN et répéter son action. L'ICBFM SB RAS a étudié l'effet des oligonucléotides qui, lorsqu'ils sont liés à l'ARNm, forment des complexes pouvant servir de substrats à l'enzyme RNase P. Cette enzyme elle-même est un ARN aux propriétés catalytiques ( ribozyme).
Non seulement les nucléotides antisens, mais également l'ARN double brin, agissant selon le mécanisme, se sont révélés être un moyen extrêmement puissant de supprimer l'activité des gènes. Interférence ARN. L'essence de ce phénomène est que, lorsqu'ils pénètrent dans la cellule, les longs ARNdb sont coupés en fragments courts (appelés petit ARN interférent, siRNA), complémentaire d’une certaine région de l’ARN messager. En se liant à un tel ARNm, les siARN déclenchent l’action d’un mécanisme enzymatique qui détruit la molécule cible.
L'utilisation de ce mécanisme ouvre de nouvelles opportunités pour créer une large gamme de médicaments non toxiques très efficaces pour supprimer l'expression de presque tous les gènes, y compris les gènes viraux. À l'ICBFM SB RAS, des médicaments antitumoraux prometteurs ont été conçus sur la base de petits ARN interférents, qui ont donné de bons résultats lors des expérimentations animales. L'une des découvertes intéressantes concerne l'ARN double brin de structure originale, qui stimule la production de interféron, supprimant efficacement le processus de métastase tumorale. Une bonne pénétration du médicament dans les cellules est assurée par de nouveaux supports cationiques. liposomes(vésicules lipidiques), développé conjointement avec des spécialistes de l'Université d'État des technologies de chimie fine de Moscou, du nom de M.V.
Nouveaux rôles des acides nucléiques
Le développement de la méthode de réaction en chaîne par polymérase, qui permet de reproduire des acides nucléiques – ADN et ARN – en quantités illimitées, et l’émergence de technologies de sélection moléculaire d’acides nucléiques ont permis de créer des ARN et ADN artificiels aux propriétés spécifiées. . Les molécules d'acide nucléique qui se lient sélectivement à certaines substances sont appelées aptamères. Sur cette base, on peut obtenir des médicaments qui bloquent les fonctions de toutes les protéines : enzymes, récepteurs ou régulateurs de l'activité des gènes. Actuellement, des milliers d'aptamères différents ont été obtenus, largement utilisés en médecine et en technologie.
L'un des leaders mondiaux dans ce domaine est une entreprise américaine Soma Logique Inc. – crée ce qu'on appelle comomères, qui sont sélectionnés sélectivement parmi des bibliothèques d'acides nucléiques chimiquement modifiés en fonction du niveau d'affinité pour certaines cibles. Les modifications au niveau de la base azotée confèrent à ces aptamères une fonctionnalité « semblable à une protéine » supplémentaire, ce qui garantit une grande stabilité de leurs complexes avec les cibles. De plus, cela augmente la probabilité d'une sélection réussie de coamers pour les composés pour lesquels des aptamères classiques n'ont pas pu être sélectionnés.
Un exemple de développement de technologies de micropuces est une entreprise américaine LCSciences et allemand Fébit GmbH. Production de réacteurs à biopuces LCSciences l'utilisation de réactifs standard pour la synthèse d'oligonucléotides vous permet de synthétiser simultanément 4 à 8 000 oligonucléotides différents. Entreprise de réacteurs à micropuces Fébit GmbH se compose de 8 fragments indépendants, sur chacun desquels jusqu'à 15 000 oligonucléotides différents sont synthétisés simultanément. En une journée, vous pouvez ainsi obtenir jusqu'à un demi-million d'oligonucléotides - les éléments constitutifs des futurs gènes.
Parmi les aptamères ayant une affinité pour des cibles cliniquement pertinentes, certains candidats médicaments thérapeutiques ont actuellement atteint la troisième phase clé des essais cliniques. L'un d'eux est Macugen– déjà utilisé en pratique clinique pour le traitement des maladies de la rétine ; médicament pour le traitement de la dégénérescence maculaire liée à l'âge de la rétine Fovista réussit les tests. Et de nombreux médicaments similaires sont en préparation.
Mais la thérapie n'est pas la seule finalité des aptamères : ils intéressent beaucoup les bioanalystes en tant que molécules de reconnaissance lors de la création biocapteurs aptamères.
À l'IKhBFM, en collaboration avec l'Institut de biophysique SB RAS (Krasnoïarsk), des aptacapteurs bioluminescents à structure commutable sont en cours de développement. Des aptamères ont été obtenus qui jouent le rôle d'un bloc rapporteur capteur pour la photoprotéine activée par Ca 2+ blanchir, qui est une étiquette bioluminescente pratique. Ce capteur est capable de « capturer » des molécules de certaines protéines uniquement qui doivent être détectées dans l’échantillon. Actuellement, des biocapteurs commutables pour les protéines sanguines modifiées qui servent de marqueurs du diabète sont conçus à l'aide de ce schéma.
Un nouvel objet parmi les acides nucléiques thérapeutiques est l’ARN messager lui-même. Entreprise Thérapeutique Moderna(États-Unis) mène actuellement des essais cliniques à grande échelle sur l’ARNm. Lorsque l’ARNm pénètre dans une cellule, il agit comme le sien. En conséquence, la cellule est capable de produire des protéines capables de prévenir ou d’arrêter le développement de la maladie. La plupart de ces médicaments thérapeutiques potentiels sont destinés aux maladies infectieuses (virus de la grippe, virus Zika, cytomégalovirus, etc.) et aux maladies oncologiques.
Les protéines comme médicament
Les énormes succès de la biologie synthétique ces dernières années se sont reflétés dans le développement de technologies de production de protéines thérapeutiques, déjà largement utilisées en clinique. Tout d'abord, cela s'applique aux anticorps antitumoraux, à l'aide desquels une thérapie efficace pour un certain nombre de maladies oncologiques est devenue possible.
Aujourd’hui, de plus en plus de nouveaux médicaments protéiques antitumoraux apparaissent. Un exemple serait un médicament lactaptine, créé à l'ICBFM SB RAS à partir d'un fragment de l'une des principales protéines du lait maternel. Les chercheurs ont découvert que ce peptide induit apoptose(« suicide ») de cellules provenant d’une culture de cellules tumorales standard – adénocarcinome du sein humain. Grâce à des méthodes de génie génétique, un certain nombre d'analogues structurels de la lactaptine ont été obtenus, parmi lesquels les plus efficaces ont été sélectionnés.
Des tests sur des animaux de laboratoire ont confirmé l'innocuité du médicament et son activité antitumorale et antimétastatique contre un certain nombre de tumeurs humaines. La technologie permettant de produire de la lactaptine sous forme de substance et de forme posologique a déjà été développée et les premiers lots expérimentaux du médicament ont été fabriqués.
Les anticorps thérapeutiques sont de plus en plus utilisés pour traiter les infections virales. Les spécialistes de l'ICBFM SB RAS ont réussi à créer un anticorps humanisé contre le virus de l'encéphalite à tiques en utilisant des méthodes de génie génétique. Le médicament a passé avec succès tous les tests précliniques, prouvant sa grande efficacité. Il s’est avéré que les propriétés protectrices de l’anticorps artificiel sont cent fois supérieures à celles d’une préparation commerciale d’anticorps obtenue à partir du sérum d’un donneur.
Invasion de l'hérédité
Les découvertes de ces dernières années ont élargi les possibilités de la thérapie génique, qui jusqu’à récemment ressemblait à de la science-fiction. Les technologies édition génomique, basés sur l'utilisation du système ARN-protéine CRISPR/Cas, sont capables de reconnaître certaines séquences d'ADN et d'y introduire des cassures. Pendant la "réparation" ( réparations), ces troubles peuvent être corrigés par des mutations responsables de maladies, ou de nouveaux éléments génétiques peuvent être introduits à des fins thérapeutiques.
L'édition génétique ouvre la perspective d'une solution radicale au problème des maladies génétiques en modifiant le génome à l'aide de la fécondation in vitro. La possibilité fondamentale de modifications ciblées des gènes d'un embryon humain a déjà été prouvée expérimentalement, et la création d'une technologie garantissant la naissance d'enfants exempts de maladies héréditaires est une tâche pour un avenir proche.
Grâce à l’édition génomique, vous ne pouvez pas seulement « réparer » les gènes : cette approche peut être utilisée pour lutter contre les infections virales résistantes aux thérapies conventionnelles. Nous parlons de virus qui intègrent leur génome dans les structures cellulaires de l’organisme, où il est inaccessible aux médicaments antiviraux modernes. Ces virus comprennent le VIH-1, les virus de l'hépatite B, les papillomavirus, les polyomavirus et plusieurs autres. Les systèmes d’édition du génome peuvent inactiver l’ADN viral à l’intérieur d’une cellule en le coupant en fragments inoffensifs ou en y introduisant des mutations inactivatrices.
Il est évident que l’utilisation du système CRISPR/Cas comme moyen de correction des mutations humaines ne deviendra possible qu’une fois qu’il aura été amélioré pour garantir un haut niveau de spécificité et réaliser une large gamme de tests. De plus, pour lutter avec succès contre les infections virales dangereuses, il est nécessaire de résoudre le problème de l’administration efficace d’agents thérapeutiques aux cellules cibles.
Il y a d’abord eu une cellule souche
L'un des domaines de la médecine qui connaît la croissance la plus rapide est thérapie cellulaire. Les principaux pays mènent déjà des essais cliniques sur les technologies cellulaires développées pour le traitement des maladies virales auto-immunes, allergiques, oncologiques et chroniques.
En Russie, des travaux pionniers sur la création d'agents thérapeutiques basés sur cellules souches et des vaccins cellulaires ont été réalisés à l'Institut d'immunologie fondamentale et clinique de la branche sibérienne de l'Académie des sciences de Russie (Novossibirsk). Grâce à la recherche, des méthodes de traitement du cancer, de l'hépatite B et des maladies auto-immunes ont été développées, qui ont déjà commencé à être utilisées en clinique à titre expérimental.
Les projets visant à créer des banques de cultures cellulaires de patients atteints de maladies héréditaires et oncologiques pour tester des médicaments pharmacologiques sont devenus extrêmement pertinents de nos jours. Au Centre scientifique de Novossibirsk, un tel projet est déjà mis en œuvre par une équipe interinstitutionnelle sous la direction du prof. S.M. Zakiyan. Les spécialistes de Novossibirsk ont développé des technologies permettant d'introduire des mutations dans des cellules humaines en culture, ce qui a donné lieu à des modèles cellulaires de maladies telles que la sclérose latérale amyotrophique, la maladie d'Alzheimer, l'amyotrophie spinale, le syndrome du QT long et la cardiomyopathie hypertrophique.
Développement de méthodes de production à partir de cellules somatiques conventionnelles tige pluripotente, capable de se transformer en n'importe quelle cellule d'un organisme adulte, a conduit à l'émergence de l'ingénierie cellulaire, qui permet de restaurer les structures endommagées de l'organisme. Les technologies de production de structures tridimensionnelles pour l'ingénierie cellulaire et tissulaire à base de polymères biodégradables se développent à une vitesse surprenante : prothèses vasculaires, matrices tridimensionnelles pour la croissance du tissu cartilagineux et la construction d'organes artificiels.
Ainsi, des spécialistes de l'ICBFM SB RAS et du Centre national de recherche médicale portent le nom. E. N. Meshalkina (Novossibirsk) a développé une technologie permettant de créer des vaisseaux sanguins prothétiques et des valvules cardiaques en utilisant le électrofilage. Grâce à cette technologie, des fibres d'une épaisseur allant de quelques dizaines de nanomètres à plusieurs microns peuvent être obtenues à partir d'une solution polymère. Grâce à une série d'expérimentations, il a été possible de sélectionner des produits dotés de caractéristiques physiques exceptionnelles, qui subissent désormais avec succès des tests précliniques. En raison de leur biocompatibilité et de leur hémocompatibilité élevées, ces prothèses sont finalement remplacées par les propres tissus de l’organisme.
Le microbiome comme objet et sujet de thérapie
À ce jour, les génomes de nombreux micro-organismes qui infectent les humains ont été bien étudiés et déchiffrés. Des recherches sont également menées sur des communautés microbiologiques complexes constamment associées aux humains - microbiomes.
Les scientifiques nationaux ont également apporté des contributions significatives à ce domaine de recherche. Ainsi, les spécialistes du Centre scientifique d'État de virologie et de biochimie « Vector » (Koltsovo, région de Novossibirsk) ont été les premiers au monde à déchiffrer les génomes des virus de Marburg et de la variole, et des scientifiques de l'Institut de biologie chimique et de microbiologie de La branche sibérienne de l'Académie des sciences de Russie a décrypté le génome du virus de l'encéphalite à tiques, l'agent causal de la borréliose à tiques, courante dans la Fédération de Russie. Les communautés microbiennes associées à différents types de tiques dangereuses pour l'homme ont également été étudiées.
Aujourd'hui, dans les pays développés, des travaux sont activement en cours visant à créer des moyens de réguler le microbiome du corps humain, principalement son tube digestif. Il s’est avéré que l’état de santé dépend grandement de la composition du microbiome intestinal. Des méthodes pour influencer le microbiome existent déjà : par exemple, l'enrichir de nouvelles bactéries thérapeutiques, en utilisant probiotiques, qui favorisent la prolifération de bactéries bénéfiques, ainsi que l’apport de bactériophages (virus bactériens) qui tuent sélectivement les micro-organismes « nuisibles ».
Récemment, les travaux sur la création de thérapies basées sur les bactériophages se sont intensifiés dans le monde entier en raison du problème de la propagation des bactéries résistantes aux médicaments. La Russie est l'un des rares pays où l'utilisation des bactériophages en médecine est autorisée. Dans la Fédération de Russie, il existe une production industrielle de médicaments développés à l'époque soviétique, et pour obtenir des bactériophages plus efficaces, il est nécessaire de les améliorer, et ce problème peut être résolu en utilisant des méthodes de biologie synthétique.
Ce problème est en cours de résolution dans un certain nombre d'organismes de recherche de la Fédération de Russie, notamment l'ICBFM SB RAS. L'institut a caractérisé des préparations de phages produites industriellement dans la Fédération de Russie, déchiffré les génomes d'un certain nombre de bactériophages et en a créé une collection comprenant des virus uniques prometteurs pour une utilisation en médecine. La clinique de l’Institut travaille sur des mécanismes permettant de prodiguer des soins personnalisés aux patients souffrant d’infections bactériennes causées par des micro-organismes résistants aux médicaments. Ces dernières surviennent lors du traitement du pied diabétique, ainsi qu'à la suite d'escarres ou de complications postopératoires. Des méthodes permettant de corriger les perturbations de la composition du microbiome humain sont également en cours de développement.
Des possibilités totalement nouvelles d'utilisation des virus s'ouvrent en lien avec la création de technologies permettant d'obtenir des systèmes intelligents à action hautement sélective sur certaines cellules. On parle de virus oncolytiques, capable d'infecter uniquement les cellules tumorales. Plusieurs de ces virus sont déjà utilisés expérimentalement en Chine et aux États-Unis. Des travaux dans ce domaine sont également menés en Russie, avec la participation de spécialistes des organismes de recherche de Moscou et de Novossibirsk : IMB RAS, SSC VB « Vector », Université d'État de Novossibirsk et ICBFM SB RAS.
Le développement rapide de la biologie synthétique laisse présager dans les années à venir d’importantes découvertes et l’émergence de nouvelles technologies biomédicales qui sauveront l’humanité de nombreux problèmes et permettront de gérer réellement la santé, et pas seulement de traiter les maladies héréditaires et « acquises ».
Le champ des recherches dans ce domaine est extrêmement vaste. Les gadgets déjà disponibles ne sont pas seulement des jouets, mais des appareils vraiment utiles qui fournissent quotidiennement à une personne les informations nécessaires pour contrôler et maintenir sa santé. Les nouvelles technologies d'examen rapide et approfondi permettent de prédire ou de détecter à temps l'évolution d'une maladie, et des médicaments personnalisés basés sur des biopolymères d'information « intelligents » résoudront radicalement les problèmes de lutte contre les maladies infectieuses et génétiques dans un avenir très proche.
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