Исследовательская работа на тему: «Вирусные технологии на

Исследовательская работа на тему: «Вирусные технологии на страже здоровья»
Автор: Прохоренко Илья, ГОУ СОШ №1002, 7 «А» класс
Научные руководители: Безматерных Т.Л., учитель химии и биологии,
Неретина И.М., учитель русского языка и литературы ГОУ СОШ №1002
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; структурнофункциональный; 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
1
http://ru.wikipedia.org/wiki/Вирусы
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-вирусысанитары 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.
2
CNN.com (2005), Common virus 'kills cancer',
<http://www.cnn.com/2005/HEALTH/06/22/cancer.virus/index.htm