Молекулярная биология

Молекулярная биология: ключевая наука

Репликация, транскрипция, трансляция — это центральная догма молекулярной биологии, которая всего в трех словах описывает, как внешний вид, функции и поведение всех известных нам живых организмов управляются всего четырьмя буквами: ATCG. Аденин, тимин, цитозин и гуанин — четыре основы нашей ДНК. Они есть везде: от простейшей бактерии до таких сложных организмов, как человек.

Молекулярная биология занимается не только изучением функций ДНК, РНК или биосинтезом белков. Она вносит решающий вклад в выяснение физиологических и патофизиологических процессов и позволяет нам целенаправленно изменять их. От первого биотехнологического производства человеческого инсулина в 1980-х годах до современной иммунных и прецизионных методов терапии в онкологии и генной терапии, позволяющей вылечить или значительно отсрочить серьезные врожденные заболевания, — все это было бы немыслимо без молекулярно-биологических открытий и технологий.

Для достижения наилучших результатов необходимы оптимальные условия

За последние десятилетия методы молекулярной биологии получили значительное развитие. Благодаря новым инструментальным возможностям, материалам, наборам и т. д. они стали не только удобнее и быстрее, но и все более специфичными и чувствительными, например, в отношении анализа РНК и ДНК. Однако минимальные пределы чувствительности также означают, что даже самые незначительные загрязнения могут негативно сказаться на достоверности ваших результатов.

Методы и варианты применения в молекулярной биологии

Полимеразная цепная реакция (ПЦР), секвенирование, клонирование, трансфекция и трансформация различных клеток, сайленсинг РНК, гибридизационные эксперименты и многое другое: чтобы расшифровать поток генетической информации от ДНК к РНК и белку, инструментарий молекулярной биологии сейчас широк, как никогда.

РНК-технологии и РНК-аналитика

В последние годы использование РНК в исследованиях в качестве биомаркера стало гораздо более актуальным, что обусловлено существенным расширением возможностей амплификации, анализа и обработки. Сегодня РНК представляет интерес для решения широкого круга вопросов, в частности, в контексте разработки лекарственных препаратов, а также обладает огромным диагностическим потенциалом.

Так, периферическая кровь является доступным источником образцов РНК для проведения анализа экспрессии генов — в частности, в отсутствие доступа к анализируемым образцам ткани (например, мозга пациентов, перенесших инсульт) или в отсутствие возможности для проведения биопсии ткани (например, у некоторых пациентов с онкологией).

Это возможно, если соответствующие гены одинаково экспрессируются в крови и мозге или если транскрипты секретируются в кровь, как у пациентов, имеющих различные виды опухолей. Сравнение экспрессии генов в крови и тканях может представлять особый интерес в онкологии. В то время как биопсия показывает лишь небольшой участок опухоли, результаты жидкой биопсии демонстрируют срез всех клеток, выделяющих РНК в кровь.

РНК может быть получена из различных жидких биоптатов (например, из мочи или спинномозговой жидкости), а также из крови. Жидкая биопсия также значительно менее инвазивна, чем биопсия тканей. С помощью секвенирования следующего поколения можно определить последовательность РНК и профиль экспрессии и использовать их в качестве биомаркеров. Это позволяет охарактеризовать заболевание, предсказать ответ на определенную терапию или отследить ее эффективность.

Протеомика на практике и в исследованиях

Протеомика — это междисциплинарная область, объединяющая молекулярную биологию и биохимию. Протеом описывает совокупность всех белков, встречающихся в организме — по некоторым оценкам, количество различных белков в организме человека составляет около 80 000, по другим — до 1 000 000!

Идентификация и выяснение функциональных особенностей — задача не из легких, поскольку, несмотря на обозримое число в 21 000 кодирующих генов, предполагается, что их генные продукты имеют множество изоформ (например, за счет альтернативного сплайсинга, посттрансляционных модификаций и т. д.).

В то время как геном обладает высокой степенью стабильности, протеом очень динамичен и постоянно меняется, например, в ответ на условия окружающей среды и другие внутренние и внешние раздражители.

Молекулярная диагностика: условия и применение

Генетическая диагностика наследственных заболеваний

Многие заболевания имеют генетический компонент или являются полностью генетическими. От предрасположенности к некоторым опухолевым заболеваниям и хромосомным аномалиям до таких редких болезней, как серповидно-клеточная анемия, муковисцидоз или мышечная дистрофия Дюшенна — наши гены часто играют решающую роль в патогенезе.

Генетические заболевания можно выявить и охарактеризовать с помощью молекулярной диагностики. Результаты могут иметь прогностическое и терапевтическое значение и отвечать на различные диагностические вопросы.

SARSTEDT предлагает S-Monovette® DNA Exact и S-Monovette® cfDNA Exact — высококачественные решения для эффективной стабилизации геномной и свободно циркулирующей ДНК из крови и обеспечения оптимального качества образцов.

Оборудование и материалы: необходимо достижение правильного результата!

В исследовательском проекте или при молекулярной диагностике опухолей, генов или инфекций качество и свойства используемых материалов могут оказать значительное влияние на результаты. От взятия образцов до выделения и анализа — все рабочие процессы должны выполняться правильно. В этом вам поможет молекулярно-диагностический рабочий процесс от SARSTEDT.

Практическое руководство: рекомендации для успешного проведения ПЦР

ПЦР является основой многих молекулярно-биологических анализов. Хотя основной принцип прост, на практике существуют несколько нюансов, которых можно избежать.