Post Syndicated from Михаил Ангелов original https://www.toest.bg/nauchni-novini-ksenotransplantatsii-ptichi-grip/

Необичайни донори

Бъбреците са най-често трансплантираните органи в световен мащаб. Въпреки че донори могат да бъдат и доброволци, все пак има недостиг на органи. Потенциално решение за този проблем е използването на животни. Първите опити за ксенотрансплантация (прехвърляне между различни видове) са с органи от примати, но те се отхвърлят в рамките на няколко месеца.

С подновяването на интереса към процедурата за донор са избрани прасета – техните органи са сходни с човешките и за разлика от приматите не са застрашени. Наред с това могат да се подберат животни с различен размер, вероятността за предаване на заболявания е по-ниска и не на последно място – решението е по-лесно от етична гледна точка.

Миналия месец беше направена първата трансплантация на бъбрек от прасе на човек. Пациентът е на 62 години и вече е претърпял една стандартна процедура през 2018 г., но трансплантираният тогава орган отказва. Това налага той да започне отново диализа, което води до усложнения – образуване на съсиреци и запушване на кръвоносни съдове. Поради влошаващото се състояние на пациента и липсата на подходящ донор лекарите са му предложили експерименталната ксенотрансплантация.

Разбира се, процедурата не е лесна, тъй като имунната система реагира остро на орган от чужд организъм. Това е така дори и с човешки донор, което налага извършването на редица проверки за съвместимост – кръвна група, антигени и др. За да се премахне опасността за пациента, в прасето донор са направени 69 генетични редакции с помощта на CRISPR. Три от тях са свързани с премахването на гени от неговия геном, които са отговорни за синтеза на специфични молекули по клетъчните стени, които имунната ни система разпознава като нашественици.

Добавени са и седем човешки гена, които кодират протеини, намаляващи риска от отхвърляне на органите. Останалите са изрязани от генома ретровируси, които са счетени за потенциално опасни за хората. Въпреки че към момента активацията на такива вируси в човешки гостоприемник се наблюдава рядко, рискът да се случи е по-висок при пациенти, чиято имунна система е потисната. А именно такъв е случаят при трансплантациите, защото, за да се намали вероятността за отхвърляне на новия орган, се изписват медикаменти, които намаляват активността на имунната система.

Операцията е преминала успешно и пациентът вече е изписан, като в изявление той казва, че се чувства добре и се вълнува да се върне при семейството си. Дългосрочната прогноза не е ясна, но предварителните изследвания на екипа, създал генетично модифицирания донор, са обнадеждаващи. Процедурата е приложена при макаци, част от които са живели повече от една година след трансплантацията, а един – над две. Резултатите са хетерогенни и не изглеждат впечатляващо, но генните редакции са насочени към човешки реципиенти, което може да е едно от обясненията. Сходна операция, но с черен дроб, е направена и при пациент в мозъчна смърт. Експериментът е проведен в рамките на три дни, през които органът е изпълнявал функциите си нормално, поддържайки пациента в стабилно състояние. 

Това не са първите ксенотрансплантации. През 2022 и 2023 г. бяха трансплантирани две свински сърца, но с не особено добри резултати – и в двата случая органът е отхвърлен след по-малко от два месеца. Въпреки това лекарите са оптимистично настроени. В тези случаи състоянието на реципиентите е било толкова тежко, че те не са попаднали в списъците за трансплантация. Също така редакциите в донорите са значително по-малко – не е направено премахване на ретровируси от генома на прасето. Дали това е сред причините за неуспеха, е обект на дискусия и най-вероятно ще са нужни още данни. Тъй като колкото повече генетични редакции се правят, толкова по-скъп и сложен става процесът по създаване на животното донор, учените трябва да намерят оптималния брой редакции, с които могат да се получат безопасни органи.

Получаването на орган от прасе звучи като от странен научнофантастичен сюжет и сигурно няма да е по вкуса на всеки. Най-добрият вариант е създаването на органи от стволови клетки на пациента, което почти ще изключи риска от отхвърляне. Уви, тази технология е все още далеч в бъдещето, въпреки че в последните години се наблюдава известен прогрес. Това прави ксенотрансплантацията достъпно решение за пациенти, нуждаещи се от нови органи.

„Вояджър“ има проблем с паметта

Новият месец ни носи новини от далечния пътешественик, чието приключение следим внимателно. След като преди месец екипът на НАСА получи пълен пакет с данни от него, вече е ясно какъв точно е проблемът с компютъра на сондата.

Инженерите са установили, че около 3% от данните в паметта на бордовия компютър са грешни, което пречи на нормалното му функциониране. Най-вероятно това се дължи на дефект в някой от чиповете. Конкретната причина не е известна – може да бъде удар от заредена частица или просто да се е повредил след дългогодишното пътуване, но каквато и да е станало, това не е пречка. Въпреки че засега не е ясно колко време ще е нужно за справяне със затруднението, инженерите мислят, че ще успеят да заобиколят проблемния модул и „Вояджър 1“ отново ще може да изпраща научни данни.

Обновяването на софтуера на апаратите не е нещо ново – в края на миналата година към „Вояджър 1“ и „Вояджър 2“ беше изпратена версия, която внася корекции в двигателната им система. За да се избегне отлагането на гориво по тънките тръби, които го пренасят, използването на двигателите е разредено с цел удължаване на активния живот на сондите. Тъй като двигателите им се използват за промяна на ориентацията в пространството, така че антените им да са насочени към Земята, това ще затрудни малко комуникацията с апаратите.

В новата версия е включена и „кръпка“ за проблем, сходен с настоящия. Поради грешка в системата за управление на ориентацията на „Вояджър 1“ той започва да изпраща съобщения, които не могат да бъдат разчетени. След няколкомесечно разследване проблемът е решен и корекцията е изпратена и към „Вояджър 2“, за да се избегне появата на този проблем и при него.

Макар че комуникацията с двата апарата е трудна, те продължават да будят научен интерес – данните, които изпращат, са важни за опознаването на междузвездното пространство. По стъпките им вървят и други сонди, но до тяхното излизане извън хелиосферата има още време и загубата на „Вояджър 1“ ще бъде осезаема.

Нов гостоприемник на птичи грип

Високопатогенната инфлуенца А по птиците – птичи грип, A(H5N1) – е проблем в глобален мащаб от няколко години. Освен големите щети, които нанася на дивите популации, епидемии от него имаше и в много птицеферми, което повлия значително на цената на яйцата и пилешкото месо. В Англия имаше периоди, в които фермерите не пускаха птиците да излизат извън затворените помещения, което допълнително усложни ситуацията с яйцата от свободни кокошки.

В началото на миналата година имаше тревожни съобщения за прескачане на птичи грип към бозайници – лисици, видри и норки. Сега, около година по-късно, има ново развитие. В края на март няколко стада крави в Тексас и Канзас са дали положителен резултат за вируса, а около седмица по-късно беше съобщено за случаи в още три щата – Айдахо, Мичиган и Ню Мексико. Вирусът е открит в млякото, но при допълнително изследване на кръв и секрети от кравите пробите са били отрицателни, така че към момента учените предполагат, че се реплицира само във вимето, без да засяга значително здравето на животните. Хипотезата им е, че преносът между кравите е посредством капки мляко по дрехите, по ръцете на работниците или доилните машини.

Все още не е ясно как са започнали инфекциите. Възможно е диви птици да са заразили домашни, откъдето вирусът да е прескочил в кравите, или да е станало директно от домашни птици. Наличната информация сочи, че пренос е имало веднъж или два пъти, защото фермата в Мичиган е получила крави от една от фермите в Тексас, където е имало болни животни. Все още няма забрана за транспорт на крави, но най-вероятно, ако ситуацията се влоши, здравните власти ще издадат и такава препоръка.

Във фермите са открити и котки, които са заразени с вируса, най-вероятно от разлято мляко, с което са се хранили. При тях се засягат белият и черният дроб и в повечето случаи заболяването е летално. Това е помогнало за откриването на инфекциите във фермите, наред с промяната в млякото от болните крави.

Известен повод за притеснение е, че в Тексас вирусът е прескочил и към един от работниците. Симптомите му не са тежки и основният е конюнктивит (възпаление на очите). Пациентът е в домашна изолация и му е приложена терапия с антивирусни медикаменти. Геномът на патогена, изолиран от него, е секвениран и е установено, че е почти идентичен с открития в кравите. Липсват мутации за устойчивост на медикаменти или по-висока вирулентност и той е много сходен с два щама, които се използват за създаване на ваксини срещу вируса.

Според Министерството на земеделието на САЩ потребителите не бива да се тревожат, тъй като млякото се изследва редовно и преминава през процес на пастьоризация. Същото важи и за месото – дори и да има вирусни частици в него, те ще бъдат инактивирани при обработката му. Основната опасност е за работниците във фермите, които се следят внимателно и при поява на симптоми се тестват за H5N1.

Въпреки че засега щетите от вируса са основно икономически и засягат животновъдите, прескачането му към все повече бозайници е нещо, на което трябва да се обърне внимание. Описаните случаи са ограничени в САЩ, но е напълно възможно това да стане и в Европа – заболяването се среща при диви и домашни птици, а в средата на миналата година имаше и случаи с починали котки в Полша. Всеки пренос между бозайници дава на вируса възможност да се усъвършенства, създавайки предпоставка за нова пандемия.

Екологична „кожа“

Заместителите на кожа, използвани в модната индустрия, са добър вариант за намаляване на екологичния отпечатък на продуктите. Но към момента по-голямата част от тях са базирани на различни видове пластмаса, получена от петролни продукти, което също не е оптимално решение. Също така подобни тъкани отделят микропластмаси. Развитието на технологиите за производство на полимери от растителен материал (често царевица) позволява създаването на пластмасови продукти, които са по-лесно биоразградими, но добиването на суровината понякога е в конфликт със земеделието.

Интересна алтернатива предлагат биотехнолозите – използване на микробиални култури. Миналата година мексиканската компания Polybion рекламира яке, което е направено по технология, вдъхновена от производството на комбуча – това е напитка, в която се развива симбиотична култура от бактерии и дрожди, образуваща плътен филм.

За производство на материала компанията използва бактерии, които отделят такъв филм от целулоза в хранителната среда, в която се отглеждат. Целулозата е стабилен полимер, изграден от глюкозни мономери, който е широко срещан в растенията – тя съставя над 95% от памучните влакна. Именно от този филм след допълнителна обработка се получава материал, много подобен на кожа. Според компанията той може да се оцветява с вече достъпните технологии за боядисване, но без да са нужни агресивни химикали, и по своите свойства е сходен с другите естествени тъкани. В хранителния субстрат, в който се отглеждат бактериите, се съдържат и отпадъци от плодопреработвателната индустрия, което допълнително понижава екологичния отпечатък на материята.

Още по-екологичен вариант е предложен в разработката на английски учени, които, освен че са получили материал, подобен на кожа, са успели да му придадат цвят. С помощта на генно инженерство те са дали на бактериите способността за синтез на еумеланин. Това е разновидност на меланина, която е широко разпространена в природата и е отговорна за тъмния цвят на кожата и космите при хората. Устойчивостта на еумеланина на високи температури и ниската му водоразтворимост го правят много добър пигмент – освен плътност, цветът има и дълготрайност. Способността му да поглъща ултравиолетова светлина и електропроводимостта му се добавят към полезните му свойства.

Така след култивиране на модифицираните клетки получената бактериална целулоза е оцветена в черен цвят и не е необходимо да се боядисва. В бъдеще бактериите ще могат да отделят и други пигменти, давайки възможност за разширяване на достъпната палитра от цветове. Като пилотен експеримент учените са направили портфейл и сая за обувка. Портфейлът е по-прост и е конструиран от съшити плоски парчета от материала. За саята бактериалите клетки са отгледани в калъп, в който са добавени и влакна, за да се подсили здравината ѝ. Така е образувана своеобразна отливка, която може да се прикрепи към подметка.

Макар че технологията все още не е постигнала масовост, тя е обещаваща и се развива бързо. Бактериите са изключително подходящи за използване като малки „фабрики“ за производство на различни вещества. Бързият им растеж, ниските изисквания към хранителната среда и възможността за отглеждане в биореактори са предпоставки за все по-широкото им използване. Ако идеята ви интригува, процесът е сравнително лесен за изпълнение в домашни условия. Ще са ви нужни само малко подръчни материали и няколко часа подготовка.

Водещо изображение: Снимка на Юпитер и два от естественитe му спътници, направена от „Вояджър“ точно преди 45 години. Източник: NASA

Post Syndicated from Михаил Ангелов original https://www.toest.bg/nauchni-novini-slunchevi-paneli-gmo-kravi/

По-ефективни соларни панели

Погледнато философски, голяма част от енергията, която използваме, е слънчева светлина, съхранена под различни форми. В последните 50–60 години с помощта на соларните панели имаме възможността за прякото ѝ улавяне. С времето технологиите за производството им се усъвършенстват и сегашното поколение е с много по-добра ефективност и по-дълъг експлоатационен период. Увеличаващата се нужда от възобновяеми източници на енергия прави работата по подобряването им по-активна от всякога, като учените залагат на най-различни подходи за постигане на тази цел.

Един от тях е използването на перовскити – това са материали, които имат кристална структура, идентична с тази на минерала перовскит. Особено интересна е възможността за производство на леки и гъвкави панели, ако за основа се използва пластмаса. Друг начин за употребата им е комбинирането със силиций в своеобразен „сандвич“. Това увеличава ефективността на панелите, тъй като различните материали поглъщат слънчеви лъчи с различен спектър. Обикновено се използват два слоя – един от силиций и един от перовскит.

Уви, за разлика от силициевите панели, които може да се използват повече от 20 години, панелите от перовскит не са особено устойчиви на околната среда и обикновено издържат от няколко месеца до няколко години. Нова разработка предлага използването на процес по пасивиране на повърхността на панелите, който повишава тяхната устойчивост и ефективност. Това се постига чрез третиране със сол, която съдържа бром. Употребата ѝ има двойно действие – на повърхността на кристала се образува тънък филм, който премахва микроскопичните несъвършенства в кристалната решетка, правейки я по-устойчива на влиянието на околната среда. Наред с това бромът прониква във вътрешността на материала, което помага за намаляване на енергийните загуби в панела. Така с еднократно третиране се подобряват два от критичните параметри за този тип панели. 

Към момента подходът е приложим за малки изпитателни панели, но учените са сигурни, че той е важна стъпка към масовото им производство. Според тях подходът дава възможност за допълнителна оптимизация, тъй като описаният процес може да се приложи и при други видове перовскити и соли, което означава, че е много вероятно да бъде открита още по-ефективна комбинация.

Това предположение се потвърждава от друг екип, публикувал само няколко дни по-късно подобрен начин за използване на перовскит.

Проблем при създаването на комбинирани панели е загубата на енергия между слоевете, което води до спад в полученото напрежение. За справяне с това в кристала вместо бром е инкорпориран цианид, намаляващ значително загубите в панела. Само по себе си това е добро постижение, но учените са опитали и още нещо – вместо двуслоен те са направили трислоен панел, в който за основа е използвана традиционната комбинация от силиций и перовскит. Върху тях е положен още един слой от новосъздадения перовскит с цианид. Тази комбинация се оказва изключително добра – осигурява ефективност от 27%.

Също както при другата разработка, тепърва предстоят инженерни предизвикателства за въвеждане на процеса в производството на соларни панели, които да се използват от потребителите. Но и двата резултата показват, че все още има голям потенциал за подобряване на съотношението цена/добита енергия и този възобновяем източник тепърва ще ни изненадва.

Сръчкване на Вояджър

Проблемите в комуникацията с „Вояджър 1“ продължават, но от НАСА публикуваха обнадеждаваща новина.

В началото на месеца към сондата е изпратена команда, наречена от екипа „сръчкване“ – тя кара апарата да изпрати паметта на бордовия си компютър. Малко след получаването на командата „Вояджър 1“ е върнал пакет с данни, който, както и в предишните комуникации, е бил разбъркан. Въпреки това инженер от групата за комуникация с далечни апарати (Deep Space Network) е успял да го дешифрира и в него е открито пълно копие на паметта.

В паметта на бордовия компютър са всички данни, с които той оперира – командните инструкции на апарата, информация за моментното му състояние, както и научни данни. Съдържанието на пакета ще бъде сравнено с предишни копия от времето, когато „Вояджър 1“ е функционирал нормално.

Това би могло да подскаже на екипа какво се е объркало, и дава надежда, че освен да разберем какво се е случило с апарата, комуникацията с него ще се поднови и той ще продължи научната си мисия.

Човешки инсулин от крави

Биотехнологичният процес за синтез на човешки инсулин е едно от модерните чудеса на науката. В момента най-често се използват генетично модифицирани дрожди, в които е вмъкната генетичната последователност, кодираща за инсулин. Те се отглеждат в големи биореактори (ферментационни съдове, подобни на използваните за производство на бира), след което протеинът се извлича, пречиства и обработва в зависимост от вида, в който е необходим. 

Интересна иновация предлагат учени от Бразилия и САЩ в съвместна разработка. С помощта на генното инженерство те са създали трансгенна крава, която може да отделя проинсулин (прекурсора, от който се получава биологично активната форма) в млякото си. За целта с помощта на лентивирусен вектор човешкият ген за инсулин е включен в генома на 10 ембриона, които впоследствие са имплантирани и от тях е получена една трансгенна крава. За оптимизация на процеса векторът е конструиран така, че човешкият ген е активен само в млечните жлези на животното. Така естествените му биохимични процеси не се нарушават и трансгенният протеин се отделя само там. Вимето е особено подходящо за подобна трансформация – една от основните му функции е да произвежда големи количества протеини, така че това може да направи процеса много ефективен.

За съжаление, въпреки че животното е успешно модифицирано, добивът от трансгенния протеин е бил нисък. Една от причините е, че опитите за оплождане на кравата са били неуспешни и лактацията е предизвикана хормонално, вследствие на което количеството на полученото мляко е било значително по-малко. Друг фактор е донякъде изненадващата находка, че в млякото има повече инсулин, отколкото проинсулин. Най-вероятно това се дължи на протеази (ензими, разграждащи протеини), които могат да превръщат проинсулина в инсулин. Допълнително усложнение е и откриването на протеази, които разграждат инсулина, като привнасят отрицателен ефект в процеса.

Това прави резултатите интригуващи, но не впечатляващи. Въпреки това разработката показва, че методът работи и има голям потенциал. Ако разграждането на получения инсулин се избегне, например чрез допълнителни модификации или чрез промяна на трансгенния протеин, подобно „биологично производство“ би било изключително ефективно, като премахва нуждата от енергоемки биореактори.

При сходно манипулирани трансгенни мишки количеството проинсулин в млякото е достигнало 8 грама на литър. Ако приемем, че някои породи крави могат да дават над 30 литра мляко на ден, дори при ефективност наполовина от тази при мишките това означава хипотетично производство на над 3 млн. единици инсулин от всяка крава. Така едно малко стадо може да покрива нуждите на стотици хиляди пациенти.

Екологична катализа

Голяма част от реакциите, използвани в химичната и фармацевтичната промишленост са невъзможни без използването на катализатори. Това са вещества или елементи, които в общия случай ускоряват химичните реакции, помагайки да се понижи енергията за активация. Най-често за това се използват благородни метали, като платина, паладий и родий. Начинът им на действие е познат на химиците и те успешно са се наложили като стандарт, но има и редица проблеми. Цената им е много висока, а добивът им е доста енергоемък и замърсява околната среда. Също така употребата им е свързана с отделянето на токсични продукти, които трябва да се обработват по специален начин. Тези недостатъци са стимул да се търси техен заместник, който е по-евтин, енергоефективен и природосъобразен.

Възможна алтернатива е използването на електричество вместо химически катализатор. Вдъхновението за това идва от биологичните катализатори – ензимите, които създават електрически полета в активните си региони. През 2016 г. с помощта на тази технология в наномащаб е катализирана реакцията на Дилс–Алдер, която е широко използвана в органичния синтез. Същият екип в нова публикация описва заместването на меден катализатор в азид-алкиновото циклоприсъединяване. Тази реакция е определена от Бари Шарплес, един от тримата Нобелови лауреати за химия през 2022, като еталон за клик реакция. Освен прилагането му към друг вид реакция, методът е подобрен – мащабът вече не е нано, а се измерва в сантиметри. За целта учените са разработили специална микрофлуидна система, в която протича реакцията.

Освен че има предимства пред конвенционалните катализатори, този подход дава възможност за по-прецизно контролиране на реакциите чрез регулиране на силата и продължителността на електрическите импулси. Това може да послужи за производство на чисти форми на конкретни изомери и би премахнало риска от замърсяване на крайните продукти с частици от катализатори, което е важно за фармацевтичната индустрия.

Колко ваксини са прекалено много?

Имунизационният календар е резултат от множество изследвания. Броят и времето на поставяне на ваксините са строго съобразени с познанията ни за човешката имунна система. Медицината може да отговори на въпроса какво се случва, ако се пренебрегнат препоръките на лекарите и изпаднем в крайност по отношение на ваксинирането. Пример са увеличаващите се случаи на морбили (дребна шарка) в световен мащаб – завръщането на заболяване, обявено от Световната здравна организация за изкоренено в редица държави. По-трудно е да се каже какво става в другия случай – когато се слагат твърде много ваксини. Вероятността някоя етична комисия да позволи изследване на ефекта от многократни ваксинации е пренебрежимо ниска.

Към момента една от водещите хипотези е, че многократните ваксинации могат да доведат до по-слаб имунен отговор. Тя се базира на данни, които сочат, че при хронично излагане на даден патоген Т-клетките на имунната система „се уморяват“ и се наблюдава имунна толерантност, при която организмът не може да се справи ефективно с нападателя. Това е и причината да се води дискусия за честотата на реваксинацията против SARS-CoV-2.

Благодарение на 62-годишен мъж от Германия учените вече имат по-добра представа за ефекта от многократното ваксиниране. Изследователите разбират за случая от новините, след като властите започват разследване за измама срещу мъжа. Те са се усъмнили, след като в рамките на 9 месеца на името му са били регистрирани 130 ваксинации против SARS-CoV-2. Даденото обяснение за „лични подбуди“ явно е убедило разследващите органи, тъй като случаят е прекратен, без да бъдат повдигнати обвинения.

Жителят на Магдебург (наричан HIM в изследването) се е съгласил да бъде тестван, като е съобщил за допълнителни нерегистрирани ваксинации, които вдигат общия брой на 217 дози в рамките на 29 месеца. Оказало се също, че той не е бил особено придирчив – ваксините са от осем различни вида (някои от които бустерни).

В периода от 214-тата до 217-тата му ваксинация учените са изследвали кръв и слюнка от HIM, като получените данни са сравнени с контролна група от 29 души, получили нормалната тристепенна ваксинация. Спрямо тях той има между 5 и 11 пъти по-висока способност да инактивира вируса, но това се дължи на по-голямото количество антитела, а не на завишена активност. Също така е установено, че той отделя антитела и в слюнката си, което не се наблюдава в контролната група. Отчетена е и повишена концентрация на B и T-клетки, но без изменения в способността им за имунен отговор.

Общото заключение от изследването е, че в случая хиперваксинацията срещу SARS-CoV-2 няма негативни ефекти и е повишила количеството антитела, без да има забележим ефект върху общото функциониране на имунната система. От един случай няма как да се направят генерални изводи, но все пак това е интересна и рядка възможност да се наблюдава подобен феномен. Тестовете сочат, че HIM е успял да се предпази от заразяване с вируса, но не е ясно дали това се дължи на многото ваксини.

Авторите завършват статията със следното: „Считаме за важно да отбележим, че не поощряваме хиперваксинацията като стратегия за подобряване на придобития имунитет“.

Post Syndicated from Михаил Ангелов original https://www.toest.bg/nauchni-novini-genetichni-redaktsii-sveteshti-tsvetya/

Европа открехва врата за генетичните редакции

В средата на миналата година в Европа се завъртя на по-високи обороти дебатът за генетичните редакции с помощта на новите геномни техники (НГТ) и в началото на този месец той най-накрая стигна до Европейския парламент. С 307 гласа за (нито един от представител на България), 263 против и 41 въздържали се беше прието предложението да се въведат две категории генетично модифицирани организми. В първата категория ще попадат растенията, при които промените могат да се получат по естествен път в природата или чрез методите на традиционната селекция, и за тях ще отпаднат тежките процедури за регистрация, прилагани в момента. Потребителите ще бъдат осведомявани чрез поставяне на информация върху продуктите, които ги съдържат – промяна в сравнение с първоначалното предложение от 2019 г., в което бе заложено да се обозначават само семената. Също така растенията няма да могат да бъдат сертифицирани като „органични“. Във втората категория ще бъдат оставени растения с по-сложни редакции, както и създадени с предишното поколение методи за генетични манипулации.

Следващата стъпка е предложението да мине през Европейския съвет, където обаче се очаква тежка дискусия за патентите върху растения, получени с помощта на новите методи. От Комисията по околна среда, обществено здраве и безопасност на храните, която гласува положително преди вота в Европарламента, не се дават насоки относно решаването на този въпрос. Намерението е да се направи анализ на пазара и да се оцени влиянието на новите регулации върху биотехнологичните компании и семепроизводителите, както и върху достъпа на фермерите до семена. Резултатите от анализа ще бъдат публикувани през 2026 г.

Депутатите смятат, че патентите върху растенията, получени чрез НГТ, трябва да бъдат забранени, за да се избегнат правни диспути и да се улесни достъпът до тях както на биотехнологичния, така и на земеделския сектор. Също така се изисква отчет за влиянието на новите правила още през 2025 г. За съжаление, не е ясно дали тази забрана може да бъде въведена лесно. В момента всички сортове, получени чрез традиционните методи за селекция (дефинирани като „биологични процеси“), не могат да бъдат патентовани, но генетично манипулираните могат, тъй като са резултат от технологичен процес. Това означава, че за да отпаднат патентите, ще трябва да се променя и съществуващото законодателство в тази област. Към средата на миналата година в Европейското патентно ведомство са били регистрирани около 3100 патента за генетично модифицирани растения. Според организацията успеваемостта за получаване на такъв патент е около 35%, а средната достига почти 60%.

Въпреки заявените намерения на евродепутатите традиционните селекционери, по-малките биотехнологични компании и фермерите изразяват опасения, че сегашната правна рамка за патентите ще им попречи да се възползват от новите регулации и ще позволи на големите компании да завземат сериозни части от пазара. Пример за това е описан в публикация на Politico – голямата биотехнологична компания KWS е получила патент за царевица, която е устойчива на ниски температури и е получена чрез редакция на гени с НГТ. Така KWS има възможността да забрани продажбата на сходен сорт, произведен от малка компания от Нидерландия, която го е създала с помощта на класическа селекция. За момента забрана няма, но освен чисто правно предимство, голямата компания има достъп до повече ресурси и по-лесно производство.

За момента решението на Европейския парламент се приема очаквано от двата лагера, участващи в дискусията – учените и биотехнологичните компании са въодушевени и смятат, че е стъпка в правилната посока, докато природозащитните организации са недоволни. Положителният вот донякъде е неизбежна стъпка за приемането на новите технологии, което, както вече е споменавано, е нужно с оглед на климатичните промени и заплахата Европа да остане извън предстоящата генетична революция.

Генетично манипулирани организми в ръцете на потребителите

Раздвижване в сферата има и отвъд океана, където крайните потребители могат да се сдобият с две нови растения, получени чрез генетични манипулации.

Биолуминесценцията се среща при редица видове от различни групи – бактерии, насекоми, гъби, морски организми, но в природата няма биолуминесциращи растения. За получаването на светлина са нужни два основни компонента – луциферин и ензимът луцифераза. Доскоро за създаването им се използваше бактериен оперон (група от гени, които се експресират заедно, обикновено за нуждите на конкретен процес), но този подход има редица недостатъци, най-важните от които са слаба светлина и токсични междинни продукти.

Иновацията идва от екип руски учени, които разгадават биосинтетичния път в гъбата Neonothopanus nambi в края на 2018 г. Те установяват, че той е тясно свързан с кафеената киселина, намираща се и в растенията, и че за прехвърляне на процеса в тях са нужни само четири гена. Подходът се оказва значително по-ефективен – растенията светят по-ярко, а освен това е безвреден за приемните организми, тъй като се вписва в съществуващи биохимични пътища. Година по-късно учените оповестяват успешното създаване на светещ тютюн, а в началото на годината излиза и публикация, представяща оптимизация, която увеличава силата на светлината до два пъти.

Разработката може да се използва за изучаването на различни биологични процеси като биосензор – светлината може да се индуцира само в определени случаи и така да се проследяват биологични пътища. Работата им има и комерсиален резултат – биолуминесцентна петуния, наречена Светулка (Firefly Petunia) и предлагана от компанията LightBio. След като бе одобрена за продажба и отглеждане в САЩ в края на миналата година, тя вече е достъпна за предварителна поръчка.

Другата иновация е по-практична и е под формата на лилав домат. Тъмнолилавите домати не са новост – с помощта на класическата селекция са създадени редица такива сортове, но при повечето от тях наситеният цвят е само по повърхността, а месестата им част е в оттенък на червеното. Лилавите домати, предлагани от Norfolk Healthy Produce, са изцяло оцветени и са единственият такъв сорт, тъй като технологията за създаването им е патентована.

Научната основа е публикувана през 2008 г. и се базира на вмъкването на два гена от декоративното растение кученце (Antirrhinum majus), които отговарят за синтеза на лилав пигмент – антоциан. С изключение на тези два гена доматите не се различават по нищо от конвенционалните си роднини и сортът дори не е хибриден. Това означава, че от него може да се събират семена, които да се засяват на следващата година, и не е нужно да се купуват нови. Разработката е резултат от сътрудничеството на няколко европейски екипа (от Англия, Италия, Нидерландия и Германия) и е получила европейско финансиране, но към момента семената не са достъпни на нашия пазар поради съществуващите регулации.

Основното предимство на сорта, което се изтъква от авторите, е повишеното ниво на антоциани, които имат антиоксидантна функция. В публикацията си екипът описва и експеримент, целящ да проследи продължителността на живота на мишки, склонни да образуват тумори. Мишките са разделени на три групи. Едните ядат само стандартна храна, другите – стандартна храна и червени домати, а третите – стандартна храна и лилави домати. Между първите две групи няма значима разлика – те живеят средно около 140 дни. Но мишките, в чиято диета са добавени лилавите домати, живеят средно около 180 дни.

Въпреки че данните в изследването изглеждат убедителни, ползата от антоцианите за здравето е тема, по която все още се водят дебати и няма ясен отговор. Окислителните процеси имат важна сигнална роля и са част от процеса на програмирана клетъчна смърт, който е важен за отстраняване на клетки, функциониращи некоректно (например прототуморни). Наред с това новият сорт е 10% от хранителния прием на мишките, което не е пренебрежимо количество, ако се съотнесе към стандартната ни диета. От друга страна, лилавите домати биха допринесли за по-пълноценното хранене на хората, които не приемат достатъчно антоциани.

Въпреки че преките ползи за здравето не са напълно потвърдени, новият сорт е интересен дори само заради вида си и възможността генетично манипулираните растения да станат по-достъпни за потребителите. Климатичната реалност ще бъде изключително изпитание за традиционната селекция и широкото въвеждане на храни – плод на генно инженерство, изглежда неизбежно, поради което, колкото по-бързо се нормализират, толкова по-лесно ще можем да направим стъпката напред.

Грешка в превода

При изстрелването на „Вояджър 1“ през 1977 г. учените от НАСА не подозират, че мисията му ще продължи повече от 40 години. Основната програма е планирана до края на 1980 г., когато той трябва да премине покрай Сатурн и някои от луните му. Благодарение на шеметната си скорост от 17 км/сек в началото на 1998 г. той стана най-отдалечената от Земята космическа сонда, изпреварвайки по-рано изстреляния „Пионер 10“.

През 2012 г. мисията отново попадна в новините, тъй като апаратът стана първият създаден от човека обект, който напуска Слънчевата система. Това беше установено по спадането на нивото на заредени частици от Слънцето (т.нар. слънчев вятър) и покачването на космическите лъчи. Тези данни показват преминаване на хелиопаузата – участък, в който силата на слънчевия вятър и междузвездната среда се изравняват.

През годините с цел пестене на енергия редица от изследователските уреди на сондата бяха изключени, но въпреки това учените все още можеха да комуникират с нея и да получават данни. За съжаление, от няколко месеца съобщенията, които получаваме, са объркани и не могат да бъдат разчетени. 

Според НАСА повредата е в един от бордовите компютри. Една от неговите задачи е да изпраща телеметрия към Земята, което в момента не може да се осъществи, а това прави откриването на проблема изключително трудно, но има редица хипотези какъв може да е той. Една от тях е, че се касае за грешка в паметта на компютъра, която води до объркване на записаните в нея данни; друга възможност е просто да има механична повреда в някоя от частите. По-интересна (но и по-малко вероятна) е възможността за „обръщане на бит“ – това може да бъде причинено от заредена космическа частица, която удря паметта в точно определено място, карайки 0 да премине в 1 или обратното. Допълнителна трудност за установяване на случващото се е и разстоянието до апарата – 22 часа и 34 светлинни минути. За достигането на всяка команда до апарата е необходимо това време и съответно още толкова за получаване на обратната информация. Разбира се, вече е опитан добрият стар трик с рестартирането, но това не е помогнало.

Въпреки че опитите за възстановяване на комуникацията с „Вояджър 1“ продължават, скоро може да се наложи да приемем, че повторна връзка с него няма да има. Добрата новина е, че той има апарат близнак („Вояджър 2“), който също прекоси хелиопаузата, но шест години по-късно, въпреки че е изстрелян с две седмици по-рано от „брат“ си. Причината е в различните орбити, по които се движат двете сонди. Комуникацията с него все още е възможна и това е известно успокоение за учените, които могат да продължат да изучават междузвездното пространство.

По следите на пътешествениците

„Нови хоризонти“ (New Horizons) може да се нарече съвременният последовател на апаратите „Вояджър“. Изстрелян през 2006 г., след 9-годишно пътешествие, преминало покрай Юпитер и Сатурн, той прелита близо до планетата джудже Плутон и луната ѝ Харон, давайки ни първите детайлни снимки на тяхната повърхност. Заснети са и по-малките спътници на Плутон – Стикс, Никс, Керберос и Хидра.

След този успех мисията е удължена и новата цел е изследване на обектите от Пояса на Кайпер – област, сходна с астероидния пояс между Марс и Юпитер, но с много по-големи размери, като повечето обекти в него са от замръзнал метан, амоняк или вода. Там се намират и планети джуджета, сред които е Плутон.

Нови данни, получени от инструмент, броящ и измерващ частиците прах, сочат, че поясът на Кайпер всъщност е много по-обширен. До момента се предполагаше, че той се простира до около 50 AU (AU – астрономически единици, средното разстояние между Земята и Слънцето, или приблизително 150 млн. км). Но изглежда, че той достига 80 AU или дори още по-далеч. За да подкрепят данните, получени от апарата, астрономите използват и телескопски наблюдения, за да търсят обекти, чийто сблъсък може да е причина за образуването на този прах. Сред предложените хипотези е частиците да са от лед, който все още не се е разсеял, или пък този прах да е избутан от слънчевия вятър по-далеч, отколкото се смята за възможно.

Учените са развълнувани от откритието, тъй като това може да доведе до установяването на нова група обекти в Слънчевата система. Към момента мисията е удължена до напускането на Пояса на Кайпер, което се очаква между 2028 и 2029 г. Но най-вероятно научната работа с апарата ще продължи и ще започнат наблюдения на района около хелиопаузата, а може би и след нея. Според данните в момента наличната енергия ще е достатъчна за нормалната му работа за още поне 15 години, така че, ако не стане нещо непредвидено, апаратът ще продължи да ни съобщава какво се случва в периферията на Слънчевата система.