Исследовательская работа на тему: «Вирусные технологии на страже здоровья»
Автор: Прохоренко Илья, ГОУ СОШ № 000, 7 «А» класс
Научные руководители: , учитель химии и биологии, , учитель русского языка и литературы ГОУ СОШ № 000
На протяжении всей истории человечество боролось с различными инфекционными, вирусными и онкологическими заболеваниями. В арсенале современной медицины имеется большое количество препаратов против этих заболеваний и отработанных схем борьбы с ними. Часто их применение небезразлично для организма из-за токсичности препаратов и высокой нагрузки на все системы человеческого организма. Особенно страдают печень, почки, лимфатическая система. Поэтому актуальность приобретают биологические способы борьбы с такими тяжелыми заболеваниями.
Основная цель данной работы – создать технологию вовлечения вирусов в борьбу с возбудителями различных заболеваний и патогенными клетками и предложить ее на вооружение современной медицине.
Для осуществления нашей цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить литературу по теме.
2. Изучить многообразие, классификацию и основные процессы жизнедеятельности вирусов.
3. Систематизировать знания в области борьбы с возбудителями инфекционных заболеваний и трансформации клеток.
4. Разработать новую вирусную технологию борьбы с патогенной микрофлорой.
5. Дать описание технологии: ее модели, основных этапов.
6. Описать возможные результаты технологии и области ее применения.
Методы исследования: метод атрибуции; системный; структурно-функциональный; вероятностный; моделирования; частнонаучный; междисциплинарного исследования
Новизна работы. Данная работа представляет оригинальную технологию вовлечения вирусов в борьбу с возбудителями различных заболеваний и патогенными клетками.
С 2002 года ученые могут создавать синтетические вирусы. Мы же предлагаем с помощью генной инженерии создавать вирусные капсиды, в них помещать ДНК, запрограммированную на борьбу с патогенной микрофлорой.
Для этого предлагается следующая методика:
1 ЭТАП: ПОЛУЧЕНИЕ ВИРУСА-САНИТАРА (R-вируса)
1. Белковые оболочки, то есть вирусные капсиды, можно получить путем выпаривания их из крови больного, зараженного вирусами.
2. На современном этапе развития науки существуют ДНК-нанотехнологии, которые используют специфические основы молекул ДНК и нуклеиновых кислот для создания на их основе четко заданных структур. Мы предлагаем синтезировать ДНК путем складывания различных участков геномов, отвечающих за борьбу с возбудителями инфекционных заболеваний.
2 ЭТАП: ВНЕДРЕНИЕ ВИРУСА-САНИТАРА В ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Предлагаем внедрить в организм человека разные типы вирусов, которые являлись бы санитарами организма и уничтожали патогенную микрофлору.
1 шаг - создание ДНК-рекомбинантных вирусов (R-вирусы)
Для борьбы с инфекционными заболеваниями, возбудителями которых являются прокариотические бактериальные клетки, создаются ДНК – рекомбинантные бактериофаги и внедряются в бактериальную клетку кишечной палочки. Участок генома R-вируса активен, именно он отвечает за проникновение в бактериальную клетку кишечной палочки.
2 шаг - проникновение R-вируса в клетку кишечной палочки.
Механизм инфицирования:
Можно предложить 2 способа проникновения R-вируса в клетку:
1 способ: Самостоятельное проникновение вируса в клетку. [Обычно для того, чтобы вирион адсорбировался на поверхности клетки, она должна иметь в составе своей плазматической мембраны белок (часто гликопротеин) — рецептор, специфичный для данного вируса.][1] Синтезируется специфический гликопротеин, который помогает вирусу адсорбироваться на плазматической мембране и естественным путем проникнуть в клетку.
2. Искусственное проникновение в клетку. Многие вирусы могут проникать в клетку путем эндоцитоза. Можно искусственно внедрить вирус в клетку эндогенным путем.
3. Персистенция. [Некоторые вирусы могут переходить в латентное состояние (так называемая персистенция для вирусов эукариот или лизогения для бактериофагов — вирусов бактерий), слабо вмешиваясь в процессы, происходящие в клетке, и активироваться лишь при определённых условиях]1. Пока человек не инфицирован, синтезированные R-вирусы находятся в латентном состоянии, превращаясь в вирионы. [Так построена, например, стратегия размножения некоторых бактериофагов — до тех пор пока заражённая клетка находится в благоприятной среде, фаг не убивает её, наследуется дочерними клетками и нередко интегрируется в клеточный геном.]1Таким образом, мы создаем клетку, которая будет только производить вирусы, т. е. дочерние вирусы отпочковываются от плазматической мембраны кишечной палочки, не вызывая её разрыва. Клетка может продолжать жить и продуцировать вирус, являясь «фабрикой» по производству вирусов-санитаров.
4. Создание новых вирусных компонентов. Когда человек заболевает, R-вирусы атакуют появившиеся в организме возбудители заболеваний, уничтожая их. R-вирусы [захватывает контроль над клеточными процессами так, что клетка начинает производить материалы, из которых строятся новые фаги (так называемая литическая стадия). Клетка превращается в фабрику, способную производить многие тысячи фагов. Зрелые частицы, выходя из клетки, разрывают клеточную мембрану, тем самым убивая клетку.]1R-вирусы, уничтожив всех возбудителей, снова переходят в латентное состояние, ожидая в таком состоянии « новой атаки» возбудителей инфекционных заболеваний.
Главный результат исследования.
Производство таких вирусов-санитаров может помочь в борьбе:
А) с инфекционными заболеваниями, вызванными различными патогенными бактериями;
Б) с вирусными заболеваниями (механизм тот же, только R-вирусы проникают в патогенные вирусы. Разрывая капсид вирусов, тем самым вызывают их гибель);
В) с онкологическими заболеваниями. Проникая в раковую клетку, РК-вирусы уничтожают её. Раковая клетка отличается от нормальной рядом признаков.
R-вирусы смогли бы распознавать раковые клетки, по нашему мнению, по продуктам метаболизма (например, нормальная клетка в результате усвоения гликогена выделяет углекислый газ и воду, а раковая клетка – молочную кислоту). Нормальные клетки клетки обладают небольшой продолжительностью индивидуальной жизни( от нескольких часов до года), а раковые клетки превращаются в бессмертных, поэтому уничтожить их с помощью R-вирусов особенно актуально. РК-вирусы уничтожают патогенную микрофлору, не оказывая вредного воздействия на организм, например, как это делает [адено-ассоциированный вирус второго типа AAV2, встречающийся у большинства людей, способен уничтожать самые разнообразные виды раковых клеток, не причиняя ни малейшего вреда здоровым тканям человеческого организма][2].
Опасностью данного метода является, по нашим предположениям, то, что РК-вирусы - санитары могут под воздействием различных факторов прекратить свое позитивное воздействие и перепрограммироваться во врагов, уничтожая здоровые клетки, поэтому данная технология требует серьезной апробации и проведения ряда экспериментов.
Выводы. Перспективы.
1.Предложена технология создания биологического способа борьбы с патогенной микрофлорой организма человека.
2.Видится, что данное исследование может иметь свое продолжение в глубокой экспериментальной работе в специализированной лаборатории. Автор готов развивать и углублять свое исследование, которое дает перспективы не только для лечения патологий, но и для развития науки вообще.
[1] http://ru. wikipedia. org/wiki/Вирусы
[2] (2005), Common virus 'kills cancer', <http://www. /2005/HEALTH/06/22/cancer. virus/index. htm
