Куда вы клонируете: каких открытий ждать от наших ученых в 2023 году
Гипоаллергенное молоко и мясо с улучшенными характеристиками планируют получить российские генетики в результате исследований по клонированию сельскохозяйственных животных. Им уже удалось вырастить «из пробирки» ягненка и корову, которая дала потомство. «Роскомос в этом году проведет на МКС более 60 экспериментов, среди которых опыт по выращиванию японских перепелов в условиях микрогравитации. Это позволит в дальнейшем обеспечить продовольствием космонавтов во время дальних полетов. Будут решать исследователи и более насущные вопросы импортозамещения медицинских установок и поиска новых видов топлива. В День науки, 8 февраля, «Известия» рассказывают о некоторых наиболее интересных и ярких проектах российских ученых, над которыми они работают в 2023 году.
Создание ягнят
Специалисты Федерального исследовательском центре животноводства — ВИЖ им. Л.К. Эрнста развивают технологии, направленные на изменение генома сельскохозяйственных животных. Успехи клонирования позволят уже в обозримом будущем получить особей с желательными качествами или, например, восстановить малочисленные популяции диких видов животных. Результаты работы ученых используют более 100 организаций, в том числе индустриальных партнеры.
Первый в мире клонированный ягненок
В июне 2022 года сотрудники впервые в мире получили клонированного ягненка, выведенного после скрещивания домашней овцы с диким горным бараном архаром. А ранее клонировали корову, получившую кличку Цветочек, которая недавно дала потомство.
Клонированная корова Цветочек и ее месячный теленок Декабристка
— Сегодня мы совершенствуем технологию такого соматического, с помощью стволовых клеток, клонирования у крупного рогатого скота. Мы рассматриваем ее применительно к сельскохозяйственным животным не как способ воспроизводства племенных животных, а как основную технологическую платформу для геномного редактирования, с применением CRISPR-Cas (метод генной инженерии, с помощью которого могут изменяться геномы живых организмов. — «Известия») — рассказала академик РАН, директор Федерального исследовательского центра животноводства — ВИЖ им. Л.К. Эрнста, грантополучатель Российского научного фонда Наталия Зиновьева.
По ее словам, задача ученых — выявить и сохранить в отечественных породах исторические геномные компоненты и в конечном счете — биоразнообразие. Это обеспечит устойчивость систем сельскохозяйственного производства и позволит нам быть технологически готовыми к возможным вызовам будущего — например, к нехватке животной молочной пищи из-за кризиса перепотребления.
В дальнейшем ученые планируют редактировать геном животных. Это позволит, например, получать гипоаллергенное молоко. Ученые могут заранее выбрать клетки определенного пола. Если стоит задача изменения характеристик молока, логичнее выбрать женские клетки, а для быстрого наращивания поголовья лучше получить животное мужского пола.
Перепела в иллюминаторе
Продолжают наши ученые активно работать и с космической тематикой. Роскосмос запланировал порядка 60 различных научных экспериментов на 2023 год, рассказали в госкорпорации «Известиям». В них прослеживается тенденция развития технологий, которые помогут в освоении дальнего космоса. Например, для долгих путешествий люди должны быть обеспечены как необходимыми инструментами для починки корабля и проведения экспериментов, так и продуктами питания.
В прошлом году экипаж станции научился создавать инструменты с помощью 3D-принтера в условиях космического пространства. Уже сейчас благодаря таким технологиям можно изготовить нужные детали прямо на МКС, не дожидаясь поставок с Земли. В дальних космических полетах люди смогут делать запчасти для ремонта и просто изделия для личных нужд, поэтому эксперименты с печатью будут продолжаться.
Член экипажа МКС с 3D-принтером
В 2023 году на МКС также запланировано исследование возможности полноценной жизни птиц в условиях микрогравитации. В ходе эксперимента космонавты будут следить за жизнью японских перепелов от появления птенцов на свет до момента, когда они сами снесут яйца. Если эксперимент окажется успешным, птицы благополучно вырастут и начнут размножаться, это станет серьезным шагом к решению проблемы с пополнением продовольственных запасов в дальних космических перелетах.
Не забывают ученые и про важные для жизни на Земле исследования. В прошлом году на МКС выращивали кристаллы белков коронавируса уникального размера и чистоты, предназначенные для их изучения на Земле. Это поможет определить структуру разных штаммов SARS-CoV-2 и подобрать эффективные лекарственные препараты.
«Наука» в деле
Для дальнейшего освоения космоса необходимо подумать и над защитой от радиации. В прошлом году на МКС проходили исследования радиационно-защитного полимерного композита. Если результаты экспериментов окажутся положительными, материал можно будет использовать при изготовлении одежды для космонавтов и обшивки кают пилотируемых станций.
В 2023 году экипаж МКС начнет работу с использованием оборудования модуля «Наука».
Российские космонавты Антон Шкаплеров и Петр Дубров работают в открытом космосе снаружи модуля «Наука»
— В рамках одного из экспериментов из расплава металлов будет получен кристалл с точно заданными концентрациями цинка, теллура — это хрупкий, слегка токсичный редкий полуметалл — и кадмия, — рассказали «Известиям» в пресс-службе Роскосмоса. — Из этого вещества уже на Земле будут выращиваться кристаллы для ИК-датчиков и детекторов ионизирующего излучения. Основное преимущество таких датчиков — работа при комнатной температуре, в то время как применяемые устройства на основе германия требуют охлаждения.
Созданные приборы будут востребованы в малых аппаратах дистанционного зондирования Земли.
Вторая жизнь гудрона
Сотрудники Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН создали принципиально новые катализаторы (ускорители) и предложили процесс, обеспечивающий рекордную глубину переработки гудрона и тяжелых нефтей — более 93% — в топливо и сырье для нефтехимии, из которого дальше производят ткани, пластмассы и многое другое.
Для этого к тяжелому остатку гудрона при относительно высокой температуре ученые добавляют специальную эмульсию, в результате преобразования которой формируются частицы катализатора, рассказал профессор химического факультета МГУ, директор Института нефтехимического синтеза РАН, грантополучатель РНФ Антон Максимов.
— В результате протекания сложных реакций на таком катализаторе «тяжелая» нефть становится «легкой», — отметил он.
Чтобы протестировать технологию в реальных условиях, компания «Татнефть» построила и запустила опытно-промышленную установку глубокой переработки гудрона и битуминозной нефти мощностью 50 тыс. т в год. Результаты опытных пробегов позволят приступить к созданию установки большей мощности, от 1 млн т гудрона в год, которая может быть впоследствии тиражирована на территории России, Индии, КНР, Ближнего Востока и других нефтеперерабатывающих стран.
МРТ нового поколения
В условиях санкций особенно остро стоит вопрос импортозамещения в медицине. Исследователи из ИТМО создали устройства для МРТ, позволяющие сократить время процедуры и значительно улучшить ее качество. Для этого они применили метаповерхности — искусственно созданные структуры, которые обладают уникальными электромагнитными свойствами.
Прототип заряжаемого устройства на основе метаповерхности
— У диагностики, проводимой с помощью метода МРТ, есть два главных ограничения: во-первых, большое время сбора данных, а во-вторых, качество изображений очень сильно зависит от разрешающей способности оборудования, комплекции пациента и зоны обследования. Если изображение окажется недостаточно качественным, с низким разрешением, врач может поставить ошибочный диагноз, — рассказала «Известиям» научный сотрудник Нового физтеха Университета ИТМО Алена Щелокова.
Ученые создали прототипы беспроводных катушек и подкладок на основе метаповерхностей, которые улучшают распределение магнитного поля рядом с областью исследования пациента. С их помощью можно не только увеличить качество изображения, существенно сократив время процедуры, но также сделать процедуру более безопасной и комфортной для пациента.
Сейчас вместе с рядом индустриальных партнеров ученые дорабатывают прототип для внедрения его в практику.
