Миллионер Пол Аллен учредил новый медицинский институт, чтобы изучать работу живых клеток

Миллионер Пол Аллен учредил новый медицинский институт, чтобы изучать работу живых клеток

Соучредитель Microsoft Пол Аллен на днях инвестировал $100 млн. на клеточные технологии. Не те клетки, в которых сидят домашние питомцы, но те, из которых мы сделаны. Институт клеточной науки Аллена расположен в Сиэтле, и его главной целью будет симуляция работы живой клетки. Какой именно клетки, спросите вы? Любой клетки, вероятнее всего. Так как, если понять структуру одной, то можно построить и остальные.

Изначально, в институте будет работать 70 клеточных биологов и компьютерных ученых под руководством Рика Горовица, исследователя из Университета Виржинии. Пока точно неизвестно, к чему приведет это моделирование, однако, СМИ уже уловили несколько ключевых фраз: Манхэттенский проект клеток, Google Maps для клеток и "клеточная обсерватория". Учитывая, что многие другие хай-тек миллионеры спонсируют биологические институты (сразу приходит на ум Google Calico или спонсорство Крейга Вентера и Ларри Еллисона), то будем надеяться, что Аллен поступит как-то иначе.

У Аллена уже есть случаи правильных инвестиций в науку. Allan Brain Institute, который был спонсирован в 2003, уже произвел самые подробные карты мозга мыши во время работы (фото ниже). Последний год он спонсировал AI2, институт для исследования искусственного интеллекта и теории машин. Но что именно может означать симуляция клеток, и, что более важно, как это происходит? Говорится, что будет разработана визуальная база данных, которая отражает суть функции клеток вплоть до молекулярного уровня детализации. Это трудная задача, если учесть, что в прошлом были попытки симулировать вирусы, простые бактерии, не говоря об их эндосимбиотических братьях, митохондриях, маленьких вредителях, тысячами ползающих внутри наших клеток.

Миллионер Пол Аллен учредил новый медицинский институт, чтобы изучать работу живых клеток

Этот участок мозга мыши показывает, где задействованы несколько генов,  благодаря аналитической технике, названной гибридизацией. Синим цветом показаны выбранные клетки, красным и зеленым - клетки, где активированы конкретные гены.

Так что делают эти клетки? Они делают то же, что и мы: дышат, едят, растут, двигаются, делятся и умирают. Эти процессы происходят в природных условиях, которые спонтанно возникают от воздействия молекулярных компонентов и более крупных структур, которые они динамически создают. Казалось бы, что любая модель, которая надеется захватить полное описание этого процесса, должна, как минимум, отследить эти основные молекулы, которые в нем задействованы. Пока вещи вроде воды, кислорода, глюкозы, АТФ и натрия будут обычным делом, совершенно невозможно отследить их на молекулярном уровне. Даже с водой очень сложно создать симуляцию, которая предугадает ее макроскопический характер, не говоря уже о микроскопическом.

В отсутствие молекулярного уровня детализации, типичный способ симуляции этих молекулярных основ - простое обновление их приблизительного уровня концентрации с использованием уравнения диффузии, которое численно интегрировано в клетку во времени и пространстве. Основная проблема этого подхода в том, что клетка - это не открытый океан, и в ней очень мало места для неограниченной диффузии в цитоплазме хорошо смазанного клеточного механизма. Проекту Аллена, скорее всего, придется работать с новыми гибридными подходами, чтобы соткать вместе разные уровни масштабов в своих моделях. Один из таких гибридных подходов является проект Open Worm, который симулирует целые сборки клеток в пределах целого организма.

Миллионер Пол Аллен учредил новый медицинский институт, чтобы изучать работу живых клеток

Макроскопическое изображение нейронов мыши, из другого недавнего исследования EMBL.

Личное исследование Горовица основывалось на принципах движения клеток, и он сделал несколько открытий о клеточном хребте цитоскелета. Цитоскелет контролирует не только движение клеток в родном окружении, но и движение других вещей внутри клетки. Одной из наиболее сложных моделей, существующих в любой структуре цитоскелета, является так называемый кинетихор. Этот молекулярный механизм располагается вокруг участка каждой хромосомы, которая привязывается к цитоскелету и тралит их в процессе подготовки к делению. Это одно из самых удобных мест для начала моделирования.

via

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top