Эту статью нам помогли подготовить старший научный сотрудник Института Проблем Передачи Информации РАН, кандидат биологических наук, научный журналист Александр Панчин и выпускник кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ, лаборант НИЛ синтетических нейротехнологий РНИМУ, магистр Сколковского института науки и технологий Дарья Травникова, а также герои мультсериала «Живой гараж» Тимии, Живой Гараж и Мозго. Мы узнаем, чем занимается биоинженер и много других интересных фактов об этой профессии.
Биоинженерия — направление науки и техники, развивающее применение инженерных принципов в биологии и медицине для улучшения профилактики и лечения заболеваний, сельскохозяйственного производства и многого другого.
Впервые термин «биоинженерия» ввел британский ученый Хайнц Вульф в 1954 году. Что ж, это, как видите, совсем молодое направление!
Будущему биоинженеру необходим развитый интеллект, пытливый ум, навыки аналитики и склонность к естественным наукам.
Рабочее место биоинженера – в научных лабораториях и научно-исследовательских институтах!
Биоинженеры — это специалисты, которые используют подходы инженерии к решению биологических и медицинских задач. Люди данной профессии очень хорошо разбираются не только в биологии, но и в физике и химии. Биоинженерия – наука мультидисциплинарная, в этом ее основной смысл. Биоинженер может применять биологические принципы в создании чего-то нового, как пример: нанобиоматериалы для медицины.
А что именно входит в работу биоинженера?
В биоинженерии диапазон тем очень широк. Такие специалисты создают новые биологические материалы для медицины, например, из биополимеров бактерий или даже белков паутины. Они могут выращивать новые органы и ткани, заниматься генной и белковой инженерией. Например, российские биоинженеры создали не существующий в природе белок – альбебетин. А на производстве биоинженеры помогли изменить геном бактерий, для того чтобы синтезировать инсулин, который необходим пациентам с диабетом. Биоинженеры могут также моделировать различные процессы — такие как, например, упаковку ДНК в клетке, а ещё определять с помощью очень сложных микроскопов структуру белков, предсказывать механизмы действия различных молекул... Генная инженерия — это работа, связанная только с генами, ДНК/РНК, то есть более узкая специальность. Но, конечно, биоинженер может заниматься и генной инженерией.
Почему у одних людей глаза голубые, а у других — карие? Почему кошка покрыта шестью, а человек — нет? Почему одни сорта помидоров большие, а другие — маленькие? Всё дело в разных генах. Не в крокодилах Генах, разумеется. А в таких маленьких штуках, которые находятся в клетках живых организмов и управляют их развитием. Каждый организм состоит из клеток, а в клетках есть эти самые гены. Когда клетка делится, организм размножается и передает свои гены в следующие поколения. Поэтому дети похожи на своих родителей. Но при этом гены немножко меняются, и дети не копии своих мам и пап, а всё же отличаются от них. Изменения генов называют мутациями. В мультфильме "Черепашки ниндзя" мутации превратили обычных черепах в бегающих, прыгающих, говорящих и поедающих пиццу. Настоящие мутации работают не совсем так и обычно приводят к очень небольшим изменениям. Но они происходят постоянно, поэтому на протяжении сотен миллионов лет, поколение за поколением, действительно, из кого-то похожего на черепашку может получиться кто-то похожий на человека. Именно благодаря мутациям мы имеем такое огромное разнообразие живых организмов на нашей планете: начиная от слонов и гепардов и заканчивая птицами, крокодилами, рыбами, медузами, ну и нами с вами. Раньше ученые могли лишь наблюдать и изучать мутации. Но со временем появилась профессия генного инженера. Это примерно как обычный инженер, который строит самолеты или машины, только он работает с генами в живых клетках. Генный инженер может взять ген, отвечающий за производство паутины из паука, и перенести его, например, в козу. И в молоке козы будет белок паутины! Если что, это не фантастика, а реальная история! Паутина — очень прочный и легкий материал, можно делать из него нити, чтобы зашивать раны. Разумеется, такая коза не сможет стрелять паутиной, как Спайдермен, или прыгать от здания к зданию, как в компьютерной игре "Симулятор козла". Бывают болезни, которые связаны с тем, что какие-то гены у человека поломаны. Тут снова на помощь может прийти генный инженер. Ученые придумали разные способы доставки недостающих генов в клетки больного, чтобы человеку стало лучше. Это называется генная терапия, и она уже спасла немало жизней.
Ходьба, речь, зрение, слух, хватание, бросание и многие другие обычные для нас способности настолько привычны, что не заставляют даже задумываться о них. Однако ученые, работающие в области биоинженерии, очень подробно изучают системы биологического контроля, регулирующие повседневные действия. Некоторые из этих биоинженеров помогают создавать искусственные конечности и органы для людей, у которых части тела отсутствуют или не функционируют должным образом.
Эта часть биоинженерной работы называется биомедицинской инженерией.
Биоинженерия может поддержать инновационные способы разведения животных и растений с использованием молекулярных или генетических маркеров. Такие методы во много раз быстрее и эффективнее существующих методов селекции.
Генные инженеры активно работают над созданием новых сортов растений. Например, они сделали розовые ананасы с измененными вкусовыми качествами. Или взять папайю, которая не боится опасных для растений вирусов. А еще теперь есть бананы, которые не боятся грибковой инфекции и много чего другого. Все это получилось за счет изменения генов. Есть гены, которые отвечают за производство очень сладких белков, их можно добавить в растение — и оно станет вкуснее. Люди и раньше меняли гены живых организмов, ничего не подозревая о самих генах. Так работала селекция: посмотрел фермер, какая кукуруза выросла крупнее, взял ее семена и посадил. А у той кукурузы была какая-то мутация, которая и отвечала за увеличенный размер початка. И вот теперь он выращивает мутантную кукурузу, и это замечательно. Но с генной инженерией можно делать генетические изменения осмысленно, вдумчиво, основываясь на современных научных знаниях и не дожидаясь, пока нужная мутация случится сама. Это и позволяет делать то, что селекционерам даже не снилось.
Биоинженерия дает возможности предлагать людям персонализированные продукты и услуги, основанные на их биологическом «составе». Это, к примеру, косметические услуги и уход, а также инновационные подходы к здоровью и фитнесу.
Еще лет сто назад мы и мечтать о таком не могли! Просто фантастика!
Вот это да! Биоинженерия – очень крутая профессия!
