Ученые создали первую компьютерную модель организма
Исследователи из Стэнфордского университета разработали первую полнофункциональную компьютерную модель организма. Коллектив ученых, руководимый Маркусом Ковертом, использовала в своем исследовании данные свыше 900 научных работ с целью установления всех известных молекулярных взаимодействий, протекающих в теле бактерии Mycoplasma genitalium.
Построенная модель даст возможность получить ответы на многие вопросы, которые нельзя решить другим способом. Новая модель является также серьёзным шагом вперед в деле использования компьютерного проектирования в области современных биотехнологий и медицине.
Последние двадцать лет характеризуются проведением огромного количества исследований в мире в сфере клеточной биологии. При этом большая часть исследователей используют устаревший редукционистский метод, когда изымается один конкретный ген, после чего ученые фиксируют, к каким последствиям приводит его отсутствие.
«Очень многие вопросы, представляющие для нас особый интерес, зависят не от одного гена. В основном это результат взаимодействия тысяч разных генов», — утверждает Коверт.
Для эффективной обработки большого массива информации, касающегося деятельности клеточного организма, нужно объединить все эти данные в единственном месте и затем рассмотреть их комплексно. Наша компьютерная модель и создавалась именно для этого.
Mycoplasma genitalium представляет собой паразитическую бактерию микроскопических размеров, живущую в дыхательной и мочеполовой системе человека. Она довольно часто выбирается в качестве объекта для проведения генетических исследований, поскольку обладает самым коротким геномом из всех известных живых организмов — всего 525 генов. Но даже это небольшое количество генного материала управляет работой 1900 параметров, определенных экспериментально и включенных затем в разрабатываемую компьютерную модель.
Для максимальной интеграции этих показателей учёные разработали модели 28 различных биологических процессов, которые свойственны данной бактерии. Каждый такой процесс был смоделирован по собственному уникальному алгоритму, причем все они взаимодействуют друг с другом, как в реальной жизни.
С помощью этой компьютерной модели можно проводить те исследования, которые иным путем выполнить очень трудно или вовсе невозможно. Например, исследование динамики функционирования ДНК-связывающего белка или обнаружение новых, неизвестных ранее функций генов.
Авторы исследования рассказывают, что модель позволила им понять, почему длительность жизненного цикла многих бактерий приблизительно одинакова, хотя время жизни отдельных его этапов может значительно отличаться.
Компьютерное моделирование уже сегодня произвело революцию во многих областях деятельности человека. С их помощью значительно сокращается путь проб и ошибок. Но до этого времени эти технологии практически не использовались в биоинженерии. Модель Коверта и его команды наглядно демонстрирует преимущества данного метода и значительно сокращает время, затраченное на исследования.
В дальнейшие планы группы входит разработка компьютерных моделей микроорганизмов, используемых для производства медпрепаратов. Рано или поздно, считает Коверт, будет создана и модель на основе человеческого генома. Правда, данная задача потребует применения колоссальных коллективных усилий и огромных вычислительных мощностей.
Related Images:
Главный редактор “Россия-онлайн”
Ссылки на автора:
