Ген кролика помог комнатным растениям очистить воздух от канцерогенов
Ученые создали генетически модифицированное комнатное растение золотистый эпипремнум (Epipremnum aureum), способное эффективно защищать воздух в помещениях от летучих канцерогенов, таких как бензол и хлороформ. Как сообщается в статье, опубликованной в Environmental Science&Technology, генетики добавили к нему ген цитохрома кролика, который способен расщеплять небольшие молекулы.
Воздух в квартирах и домах может быть больше загрязнен вредными летучими веществами, чем воздух в школах и офисах, где часто используются фильтрующие системы. Среди них есть вещества с доказанным или предполагаемым канцерогенным действием, такие как бензол, формальдегид, хлороформ. Соответственно дети, которые проводят много времени дома, и люди, работающие удаленно, получают бóльшее количество канцерогенов, чем остальные. От части из них можно избавиться, убрав их источники из дома, но другие (например, формальдегид) образуются во время приготовления пищи или другой повседневной деятельности, так что полностью их устранить сложно.
Для удаления летучих вредных веществ применяется ряд физико-химических методов, в частности адсорбция или окисление. Но они не эффективны против ряда веществ, таких как формальдегид или хлороформ. Для очистки воздуха в помещениях применяются и комнатные растения, но часто их «мощности»
для того, чтобы избавиться от летучих веществ. Ученые уже пытались повысить эффективность растений с помощью генной инженерии. В частности, им удавалось
экспрессию фермента, расщепляющего формальдегид, в растениях табака, а также
трансгенный тополь, в котором экспрессировался цитохром P450 2e1 (
). Этот фермент синтезируется в печени млекопитающих и расщепляет небольшие молекулы, в том числе бензол, анилин, хлороформ.
Генетики из Вашингтонского университета под руководством Стюарта Стренда (Stuart Strand) решили поэкспериментировать с геном цитохрома P450 2e1 и комнатными растениями и попровать повысить эффективность очистки воздуха в помещениях. Для экспериментов они выбрали золотистый эпипремнум, так как с ним уже проводились генетические эксперименты и есть отработанная методика создания трансгенных растений. К тому же эпипремнум хорошо растет даже при недостатке освещения. Ученые создали генетическую конструкцию в которую, помимо прочего, входил ген CYP2E1 кролика и, для контроля экспрессии цитохрома, зеленый флуоресцентный белок. В качестве контроля авторы статьи использовали обычный, немодифицированный эпипремнум, либо проводили эксперименты в отсутствие растений вообще.
Выросшие трансгенные растения исследователи помещали в большие стеклянные флаконы, прыскали в них бензол или хлороформ и оставляли растения на 8-11 дней, регулярно измеряя концентрацию паров летучих веществ. Такие же эксперименты проводились с немодифицированными эпипремнумами или без растений вообще. Оказалось, что трансгенные растения по сравнению с немодифицированными расщепляют бензол в 4,7 раза быстрее, и утилизировали примерно в три раза больше вещества. А хлороформ модифицированные эпипремнумы расщепляют на 82 процента в течение трех, и практически полностью за шесть дней. В то же время обычные растения практически не перерабатывали хлороформ.
В дальнейшем исследователи хотят понять, с какой скоросью трансгенные эпипренумы расщепляют низкие концентрации летучих веществ, можно ли увеличить в них экспрессию формальдегид дегидрогеназы, расщепляющей формальдегид, и как трансгенные растения «работают» в темноте и на свету.
В 2016 году в США был опубликован доклад национальных академий наук, техники и медицины о безвредности генетически модифицированных сельскохозяйственных культур. Он был составлен на основании анализа более 900 научных работ и опроса 80 экспертов из разных областей.
Эффективнее всего себя показала композиция «We Will Rock You»
Швейцарские ученые внедрили механочувствительные рецепторы в клетки, способные высвобождать инсулин, и они стали реагировать на звуковые волны: ионные каналы впускали положительно заряженные ионы кальция, что заставляло содержащийся в них инсулин сливаться с мембраной и высвобождаться наружу. Эффективнее всего этот процесс происходил под песню «We Will Rock You» группы Queen: у мышей, которым вживили эти клетки, после прослушивания песни заметно снизился уровень глюкозы в крови. Эксперимент описан в журнале The Lancet Diabetes & Endocrinology. Слуховые косточки преобразуют акустические волны звука в механические колебания, которые активируют механочувствительные ионные каналы в волосковых клетках. Вход ионов в клетку приводит к деполяризации мембраны и созданию потенциала действия. Подобные механочувствительные ионные каналы распространены повсеместно у всех организмов, в том числе бактерий, что может быть использовано для генной терапии различных заболеваний: встраивание подобных рецепторов и их активация могли бы менять потенциал действия клетки и, как следствие, ее активность или даже функцию. Однако системная доставка низкомолекулярных триггерных соединений затруднена из-за их иммуногенных эффектов, а физические триггеры, такие как свет, ультразвук, магнитные поля, радиоволны, электричество и температура, не всегда удобны в практическом применении. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) создали стабильные трансгенные клональные линии клеток, способные высвобождать инсулин, которые конститутивно экспрессируют механочувствительные рецепторы Piezo1 млекопитающих или бактериальные механочувствительные рецепторы MscL. Уровень звука в 60 децибел при частоте 50 Герц, который находится в пределах безопасного диапазона для человеческого уха, эффективно активировал эти рецепторы, что приводило к индукции высвобождения инсулина. Визуализация MscL-положительных и MscL-отрицательных клеток показала значительно более высокие уровни внутриклеточного кальция в первой популяции клеток, что означает массовый вход кальция в клетку при активации механорецепторов. Затем ученые проверили влияние различных жанров музыкальных произведений на высвобождение инсулина. Выяснилось, что популярная музыка с низкими басами и саундтреки к фильмам вызывали максимальное выделение инсулина, в то время как реакция на классическую музыку и гитарную музыку была более разнообразной и зависела от композиции. Песня «We Will Rock You» группы Queen высвобождала почти 70 процентов инсулина в течение пяти минут. В эксперименте на мышах с диабетом и трансгенными клетками эта песня приводила к выработке достаточного количества инсулина, чтобы быстро снизить колебания гликемии во время тестов на толерантность к глюкозе. На втором месте по эффективности оказался саундтрек к фильму «Мстители». Клетки активировались только в том случае, если звуковые волны непосредственно воздействовали на кожу над местом имплантации не менее 15 минут Речь, наушники, низколетящие самолеты, газонокосилки, пожарные машины и гудки не приводили к нежелательной секреции инсулина при восприятии с разных расстояний и направлений. Таким образом, эти клетки защищены от незапланированного выброса инсулина. Ученые считают, что эту разработку можно рассматривать как потенциально реальную замену уколам инсулина для людей с диабетом. Ранее мы рассказывали, что введение инсулина в нос помогло людям с деменцией улучшить их когнитивную функцию.