О генетической экспертизе конспект видеофильма

www.vesti.ru/only_video.html?vid=415432     Большой скачёк. ДНК. Код жизни 

Двадцать первый век, едва начался, сразу же, был провозглашён ВЕКОМ ГЕНЕТИКИ.
Она, в одночасье, превратилась в науку, без которой не обходится ни одна важная сторона человеческой жизни.
СВЕТЛАНА БОРИНСКАЯ к.б.н., ведущий сотрудник Института общей генетики им. Н.И.Вавилова:
"Изучение ДНК, позволяет понять ЖИЗНЬ, от молекулярных процессов до функционирования биосферы в целом, и исследование ДНК позволяют заглянуть в глубокое прошлое, туда, куда  раньше рука экспериментатора, даже, не решалась протянуться."

                ДНК. КОД ЖИЗНИ

                БОЛЬШОЙ СКАЧЁК               

Всетайны генетики заключены в одном единственном полимере - молекуле
ДЕЗОКСИ-РИБО НУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ - ДНК, которую, сами учёные называют
НИТЬЮ ЖИЗНИ.

Владислав Баранов д.м.н., профессор, руководитель лаборатории НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН:
"Это действительно нить жизни, поскольку все живые организмы, на славной планете Земля, имеют в своей основе, вот эту нить жизни, на которой записана вся программа развития организма, от его зарождения до самой смерти."

Предрасположенность к болезням, черты характера, сведения о предках и о границах наших возможносте, всё это содержится в ДНК.

Дмитрий Абрамов к.б.н., ведущий сотрудник исследовательской лаборатории:
"Существует теория, что мы лишь, это способ хранения ДНК  во времени и пространстве, то есть, какая-то древняя молекула ДНК постепенно обрастала СПОСОБАМИ ЗАЩИТЫ, так сказать,- СЕБЯ, от факторов внешней среды, и в итоге получился сложный, так сказать, как ЧЕЛОВЕК."

ДНК имеется в ядре каждой человеческой клетки. Чтобы длинная молекула не запуталась она свёрнута в плотную структуру - ХРОМОСОМУ.

При увеличении хромосомы станут видны длинные петли, это хроматиновое волокно, бусинки специфических белков, на которые, словно, намотанные  ДНК. Если распутать молекулу с белковых бусинок, можно увидеть двойную спираль закрученную вправо, толщиной в 2  нанометра.
   Чтобы понять, насколько плотно ДНК упакована в хромосому, посмотрете на это предложение, вернее на точку в конце. В ней может уместиться 200 человеческих клеток или 400 метров ДНК.

Сложно поверить, что в основе бесконечного многообразия жизни, лежит 4 элемента, четыре особых химических соединения.

СВЕТЛАНА БОРИНСКАЯ к.б.н., ведущий сотрудник Института общей генетики им. Н.И.Вавилова:
"Эта группа, называется: ГРУППА НУКЛЕОТИДОВ.
Четыре типа всего - нуклеотидов.
Их обозначают буквами: A, T, G, C.
    A=T

   C=G

   T=A

   A=T

Аденин, Тимин, Гламин, Цитазин.

И, вот этими, четырьмя буквами записана наследственная программа любого организма.
Поэтому ДНК можно представить как текст записанный четырьмя буквами нуклеотидами, где есть все инструкции для развития организма."

Общая длина такого текста ТРИ МИЛЛИАРДА БУКВ.
Последовательности нуклеотидов объединяются в небольшие участки - ГЕНЫ.
Гены содержат инструкции по синтезу белков в  клетке, а  белки - соединения, из которых, главным образом, и состоит человеческий организм.

Владислав Баранов д.м.н., профессор, руководитель лаборатории НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН:
"Всё, что  делают гены? Они, только, синтезируют белки.
И!
Всё!
На  этом их функция кончается!
А, вот, дальше? Как разворачиваются события? Как эти белки взаимодействуют между собой? Как они встраиваются туда, куда им нужно встроиться? Как они работают? Как они обеспечивают энергетические процессы в клетке?"

Общее число человеческих генов - не велико. Меньше 30000 (тридцати тысяч).
Такое же количество содержится в ДНК ГОРЧИЦЫ.
У живых организмов на генетическом уровне гораздо больше общего, чем кажется на первый взгляд. Последовательность человеческих генов, на треть, совпадает с ДНК САЛАТА. 30%
Почти на половину -  с ДНК БАНАНА. 50%
На 70% - с ДНК  ЧЕРВЯ, и ещё больше в морской свинке.

СВЕТЛАНА БОРИНСКАЯ к.б.н., ведущий сотрудник Института общей генетики им. Н.И.Вавилова:
"Мы устроены по одной схеме, конечно, обезьяна наша, более близкий родственник, но свинка к нам ближе, чем, какой-то дождевой червь.
Потому, что наши предки, общие предки, жили позже, чем наши общие предки - с дождевым червём."

Но! Почему? Тогда, Человек кординально отличается от банана и червя?
Дело не в том, насколько схожи цепочки нуклеотидов, составляющих гены, а в том, какие белки они производят и с какой регулярностью?
У более простых организмов, гены занимают большую часть ДНК.
Макромолекула бактерии на 90% состоит из кодирующих гены белков.
В ДНК человека, таких участков, всего 5%. Это как книга, в которой каждые 95% страниц содержат инструкцию, как прочесть следующие 5%.
Чтобы прочесть эту книгу полностью, учёным предстоит ещё много работы.

Дмитрий Абрамов к.б.н., ведущий сотрудник исследовательской лаборатории:
"Что? Код был расшифрован уже много лет назад. Как минимум - 10.
Да!
Мы увидели НУЛИ и ЕДИНИЦЫ по памяти копьютера! Что они обозначают?
Это очень большой вопрос! Какие процессы, какие элементы они кодируют?"

При расшифровке человеческого генома, открылось удивительное обстоятельство, оказалось, что на  генетическом уровне люди очень похожи друг на друга.

Владислав Баранов д.м.н., профессор, руководитель лаборатории НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН:
"Стало очевидным, что люди отличаются друг от друга, крайне мало, что разница между всеми людьми, составляет, что-то,около ноль, одного процента вот этих нуклеотидов."

Такое ничтожное различие при таком разнообразии людей, заставило учёных ещё сильней задуматься о том, как работают гены?

СВЕТЛАНА БОРИНСКАЯ к.б.н., ведущий сотрудник Института общей генетики им. Н.И.Вавилова:
"Разные гены работают в разное время и в зависимости от того, какой ген? Когда включился? Какие структуры образовались? Получаются разные виды или разные клетки внутри организма."


Мы наследуем одинаковое количество ХРОМОСОМ, - по 23 - от каждого родителя.
Таким образом все признаки определяются парой генов. Они могут быть сильными - доминантными, или слабыми - рецессивными. Слабый признак может сработать, при условии, что от каждого из родителей, ребёнок получит пару рецессивных генов.

Владислав Баранов д.м.н., профессор, руководитель лаборатории НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН:
"У человека, это классический вариант соотношения голубых и чёрных глаз. Голубые глаза
это рецессивный признак. Это означает, что человеком получены два одинаковых гена, сильно мало работающих гена, которые не продуцируют МЕЛАНИН. Появление чёрного глаза, говорит о том, что это другие гены, что они активно работают, вырабатывают красящий пигмент, и соответственно, радужка  становится другого цвета."

Иногда человек может получить два совсем редких слабых признака, которые могу встретиться через несколько поколений. Так например появляются альбиносы - люди или животные, в организме, которых, появляется ген запрещающий выработку пигмента меланина.

Каждый из нас не повторим. Это выражается и во внешности, и в поведении. Гены отвечающие за каждый признак могут проявлять себя по разному, например, гены отвечающие за форму носа. В зависимости от их вариации, у одного они сформируют римский профиль, у другого - широкий нос. Такие разновидности одинаковых генов, называют АЛЛЕЛЯМИ. В них нет ничего не обычного, но в далёком прошлом, каждый новый вариант гена, был серьёзным отклонением от нормы, то есть - мутацией.
  Современная генетика использует знания о мутациях для восстановления картины ранних эпох.

СВЕТЛАНА БОРИНСКАЯ к.б.н., ведущий сотрудник Института общей генетики им. Н.И.Вавилова:
"Для того, чтобы реконструировать историю видов или историю расселения человека, применяют один и тот же принцип, сравнивают ДНК  современных видов и ищут в ней сходство.
   Может быть проще объяснить на языках. Понятно, что русский язык и украинский похожи гораздо больше, чем русский и английский. А почему? Потому, что русский и украинский позже разошлись, у них был общий предок в недавнем прошлом."

По той же методике работают и учёные в области филогенетики, науке способной подтвердить или опровергнуть эволюционные связи между отдельными видами.
Именно филогенетика помогла доказать  происхождение человека от единых предков.

Владислав Баранов д.м.н., профессор, руководитель лаборатории НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН:
"Мы действительно все произошли от одной женщины, и эта женщина получила название  генетической или геномной Евы и произошли от одного мужчины, который был назван, естественно, без вариантов, Адамом."

А геномным Эдемом, по предположения учёных, стала Африка.

Вот например, примерно на этой  картине, представлена, предполагаемая схема расселения человека, который, ээ, ну, исходя из гипотезы происхождения человека в Африке. Вот предполагаемая его, а, как бы, центральная точка появления человека. Он, как бы появился здесь.

Самую важную роль, изучения генома, играет, в медицине.

Дмитрий Абрамов к.б.н., ведущий сотрудник исследовательской лаборатории:
"Сейчас мы имеем возможность, анализируя весь тот процесс информации, или информацию о ДНК человека и информацию ДНК бактерии, мы можем более полно, например, описать ту картину заболевания, какого-то, и лечить уже не конкретную болезнь, а конкретного человека."

Благодаря генетике возникает персональная медицина. С помощью  ДНК-тестов можно определить степень риска возникновения у человека наследственный заболеваний, причём, точность заключений очень высока.

Владислав Баранов д.м.н., профессор, руководитель лаборатории НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН:
"Можно ставить диагностику и предсказывать развитие моногенных, вот этих - вот,  болезней, где совершенно чётко вырублено какое-то мета-болическое звено, какой-то ген."

Всего за несколько лет, диагностика по ДНК превратилась в привычную процедуру. Необходимо было только забрать у пациента образец ткани или слюну.

Василий Пехов к.б.н., научный сотрудник исследовательской лаборатории:
"Ну, вот, собственно, концентрация у нас хорошая, ДНК достаточно чистая, примесей в ней, особо ни каких не содержится."

Прежде, чем провести медицинскую диагностику, необходимо выделить сам предмет исследования, и сделать это можно, даже, в домашних условиях. Нужно только найти что-то, что содержит много ДНК.
Самый подходящий продукт ЛУК. В его тканях мало межклеточного вещества и очень много клеток, в каждой из которых ДНК. В порезанную луковицу нужно добавить соль и холодную воду, и измельчить всё с помощью блэндера. Полученную луковую смесь нужно процедить и добавить не много средства для мытья посуды. Через 10 минут снова процедить кашицу и разлить по пробиркам. В полученный клеточный суп добавить пару капель для контактных линз или ананасового сока.  Затем,  влить этиловый спирт, пока его не окажется по-ровну с содержимым пробирки. Всплывающие на верх хлопья и есть ДНК.
  А, вот, что происходило на клеточном уровне?
ДНК содержится внутри клеток, поэтому нужно сначала раздробить ткань на
отдельные клетки. Их содержимое слишком сильно давит на стенки. Раствор соли уравновешивает давление и  не позволяет клеткам разрушиться раньше времени.
Проникнуть внутрь клетки нужно с максимальной осторожностью, чтобы не повредить ДНК. Мембраны клетки и её  ядра защищены липидным слоем.  Средство для мытья посуды позволило провести лизис, разрушить жировую оболочку и выпустить всё содержимое наружу. В смеси оказалось много белков прочно связанных с ДНК.
Чтобы высвободить молекулы кислоты, нужно избавиться от белков, при помощи особых  ферментов. Они присутствуют, например, в ананасовом соке. Благодаря им - то, смесь расслаивается, а присутствующие нуклеиновые кислоты криссталлизуются и всплывают на поверхность. То, что можно разглядеть невооружённым глазом,- не отдельные молекулы, а кристаллы нуклеиновых кислот. Чтобы увидеть и проанализировать ДНК требуется ряд очень сложных операций.

Юрий Трофимов директор по разработке и  производству исследовательских приборов:
"Дело в том, что одну молекулу одиночную, не возможно ни увидеть, ни в руки взять, ни пощупать. Значит, когда этих фрагментов, становится много, ну, например, к примеру 10 в 12 степени,- миллион - миллионов, такое количество уже можно анализировать и какие-то выводы делать, о том, что у нас в руках находится."

Разглядеть ДНК можно с помощью полимеразной цепной реакции или ПЦ.
Суть полимеразной цепной реакции - копирование участка ДНК.
Вот как это происходит на молекулярном уровне.
Смесь ткани с реагентами вначале нагревается и спираль ДНК раскручивается.
Это нужно для выделения уникального фрагмента макромолекулы.
При охлаждении ДНК вступает в реакцию с праймером - искусственно синтезированным кусочком нуклеиновой кислоты. Праймер необходим для работы белка фермента, который скопирует фрагмент ДНК множество раз.
  Этот процесс называется амплификацией. Увидеть ДНК можно только при создании миллиарда копий.


Послегеномная амплификация. ДНК подвергается ещё раду манипуляций, очистке, в частности, ДНК необходимо пометить специфическими флуоресцентными красителями, для того, чтобы была возможна последующая детекция сигнала, в тех точках, где есть какие-то мутации.
Выполнить все эти не простые операции с минимумом погрешностей, позволяет АМПЛИФИКАТОР,- точнейший прибор, с черезвычайно сложным циклом производства.

  Вот это - настольный фрезерный станок. Он предназначен для изготовления не очень крупных деталей, в частности, на нём сейчас будет изготавливаться линза для амплификатора реального времени.

  Самая важная часть амплификатора - особая линза. Она должна быть выверена с особой точностью. Здесь обрабатывается верхняя поверхность линзы. Линза состоит из двух частей, как бы, 48 маленьких линз снизу и одна большая сверху для фокусировки, чтобы обрабатывать сразу 48 пробирок. Вначале идёт фрезеровка, а после окончания фрезеровки будет происходить окончательная полировка  линз.
 
 Перед сборкой, вся начинка прибора проходит проверку и тестирование. На данном этапе мы производим визуальный контроль качества пайки печатных плат, используемых нашим прибором. Можно посмотреть качество печатных плат под углом 34 градуса, то есть, как бы подсмотреть под микросхему.

 Прибор готов к использованию.

Осталось получить образец  ДНК и подготовить компоненты для полимеразной цепной реакции.
  Все процедуры проводятся в специальных боксах.
В лабораторных условиях соблюдается максимальная стерильность.
Если в бокс попадёт фрагмент чужеродной ДНК, анализы могут дать не верный  результат.

Владислава Кадочникова к.б.н., научный сотрудник исследовательской лаборатории:
"Чтобы определить ДНК, растения, человеческую, либо бактериальную, мы должны добавить составляющие, для этой реакции, чтобы нити как кубики, из которых построилась ДНК."

В каждую из микропробирок добавляются образец ДНК и реактивы спраймера. Каждая из них реагирует только на ДНК конкретного организма и словно не замечает другие макромолекулы.

Всего несколько лет назад, подготовка образцов к исследованию, занимала в разы больше времени.
Сегодня ручной труд лаборантов - заменила техника.

Владислава Кадочникова к.б.н., научный сотрудник исследовательской лаборатории:
"Этот прибор позволяет наносить ахроматически, микроколичества, в специально подготовленный планшет.
Дело в том, что  раскапывается маленький, очень, объём, и в ручную это сделать очень сложно без ошибок, и точно.
Это занимает и время много, и больше ошибок сможет допустить лаборант.
Анализ ДНК сможет выявить не толко наличие вируксов или бактерий, но и тип врага спровоцировавшего болезнь.

Задача этого исследования: "НАЙТИ В  ОБРАЗЦЕ следы вирусного ГЕНОМА".
Смесь ДНК и реагентов загружается в амплификатор, и если в образце есть искомые фрагменты,- прибор растиражирует их в сотни тысяч раз. Информация выводится на монитор компьютера.

Дмитрий Абрамов к.б.н., ведущий сотрудник исследовательской лаборатории:
"Наличие этой кривой, говорит о том, что в данном образце ДНК это клиренс бу."

Владислав Баранов д.м.н., профессор, руководитель лаборатории НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН:
"Нет сейчас ни одной области медицины, которая в той или иной мере, не была задействована, в решении генетических вопросов."

Сегодня уникальность ДНК каждого человека ложится в основу искусства.
Каждая из абстракций не повторима, как источник вдохновения.
Так выглядит портрет человеческой ДНК.

Максим Харитонов - руководитель арт-компании:
"ДНК - портрет, это безусловно, современное искусство, которое появилось, только благодаря достижениям генетики."

Как и при проведении медицинской диагностики, для получения изображения подойдёт любой био-материал, волос, кусочек кожи или слюна.

Никита Родионов к.б.н., научный сотрудник Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
"Для слежения ДНК, нам необходимо воспользоваться центрифугой."

При создании портрета, требуется не просто обнаружить фрагменты ДНК, их нужно пропорционально переместить относительно друг-друга, чтобы получить в итоге графический узор.

Для этого нам необходимо приготовить гель огорода и нанести, вот этот, гель нашу выделенную ДНК.

Через 15 минут ДНК проникнет в гель.
На макромолекулу заранее наносится краситель проявляющийся при ультрафиолетовом освещении.
Сам портрет формируется при помощи аппарата электрофореза, внём на гелиевую среду подаётся электрическое  напряжение. Благодаря, чему молекулы ДНК распределятся по подложке, создавая неповторимый рисунок.
Это позволит увидеть ЕЁ изображение на экране компьютера.
Данная система, как раз служит для того, чтобы визуализировать ДНК, сфотографировать ЕЁ и получить фотографию, которую в дальнейшем можно отдать на обработку дизайнерам, чтобы получить полноценную картину молекулярного ДНК портрета человека.

На получившемся произведении искусства десять дорожек с несколькими фрагментами генома.
Второй столбец - пол владельца.
Данная технология, так же, используется суд-мед экспертизой.
В ближайшем будущем, по одной только ДНК - станет возможным воссоздать внешность её владельца.
Получить не абстрактные чёрточки, а полноценный портрет.
Предупреждать серьёзные заболевания и раскрыть тайны жизни, которые до века генетики, прятались за 7 печатями.

 СВЕТЛАНА БОРИНСКАЯ к.б.н., ведущий сотрудник Института общей генетики им. Н.И.Вавилова:
"Можно сравнить исследования ДНК с электричеством, ведь когда начинались исследования электричества, это были какие-то фокусы с электрическим столбом или с дёргающейся лягушачей лапкой? Они могли выглядеть как очень странно, как ерундой, какой-то занимались.  А теперь трудно представить нашу жизнь без электричества?
Я думаю, это самое сейчас происходит с исследованиями геномов!
Они входят в нашу жизнь и дают стоько информации о разных аспектах жизни!
Такие удивительные технологии!"

Уже сейчас работает программа по созданию генетического паспорта. Записываются всевозможные заболевания владельцев. Как можно определить и районы происхождения предков человека. Разрабатываются приборы, способные одновременно проивести сотни анализов по одной капле крови.
А! Ведь! ДВАДЦАТЬ ПЕРВЫЙ ВЕК только начинается!

                БОЛЬШОЙ СКАЧЁК!

 Автор
Александр Глаголев

Операторы
Владимир Глаголев
Александр Убашеев
Евгений Прусаков


Режиссёр монтажа
Александр Глаголев

Звукорежиссёор
Константин Борисик

Видеоинженеры
Павел Ганюшкин
Андрей Алдобаев

Водитель
Денис Петрушенков

Директор
Андрей Сутормин

Директор пост-продакшн
Евгения Дворянкина

Графическое оформление
Виталий Чувилин
Георгий Лукин
Андрей Силичев
Дмитрий Ченгелия
Семён Барков
Давид Шварцман

Текст читал
Владимир Марамышкин

Редактор
Валерия Ужейко

Шеф-редактор
Ирина Березина

Главный режиссёр
Илья Яковлев

Линейный продюсер
Павел Ганюшкин

Продюсеры
Наталья Шивыкина
Ирина Теслицкая
Михаил Галин
Юрий Бехтерев

Главный продюсер
Мария Семёнова

Генеральный продюсер
Алексей Куренков          .