Чем занимается генный инженер

Как я пробовала стать генным инженером

Бывший главный редактор рассказывает о своей жизни после Rusbase.

Прошел год, инженером я не стала, а что из всего этого вышло – в статье ниже.

Учеба

Мои знания по биологии и химии находились где-то на уровне шестого класса. Уволившись, я засела за учебники. Друзья привезли целую полку книг.

По химии мне больше всего понравилась вот эта книга:

Джон Мур, «Химия для чайников»

А по биологии лучше всего зашли лекции на Youtube: CrashCourse (на английском) и лекции Окштейна. Заниматься по YouTube посоветовал знакомый, который учится на биолога в Голландии: «Я не понимаю, как можно читать учебники на русском – они такие занудные!»

Еще занималась в Академии Хана, прошла курс по генной инженерии на Coursera (он, кстати, русскоязычный, подготовлен сотрудниками Новосибирского государственного университета).

Так в сидячем режиме учебы прошло 2 месяца.

Изучение рынка

Здесь мне нужно было разобрать две вещи:

Прошла мини-курс о поступлении за рубеж «Умная заграница» за 1500 рублей. Мне показалось, что основная цель курса – завлечь людей на следующую большую программу за

20 тысяч рублей. Но зато дают много полезных ссылок и шаблон резюме, помогают подобрать для себя список грантов и бесплатных образовательных программ.

Ходила на мероприятия, посвященные биологам и научной карьере. Основной организатор таких мероприятий в России – Future Biotech.

Очень понравились выступления Виктории Коржовой о том, как строить научную карьеру за границей. У нее, кстати, есть свой паблик, где она выкладывает много полезной информации.

Я подошла к Виктории после одного из выступлений. Она посоветовала: «Попробуй несколько месяцев поработать в лаборатории, вдруг тебе НЕ понравится». Для меня это звучало как «Слетай в космос на звездолете, вдруг тебе не понравится».

Лаборатория: начало

У Агентства Стратегических Инициатив (АСИ) есть программа НТИ – Национальная Технологическая Инициатива. Там изучают, какие рынки могут появиться в будущем – например, рынок беспилотных машин. И сотрудники НТИ что-то делают, чтобы Россия на этих рынках стала лидером (мне такая программа кажется сомнительной, но не суть).

Так вот, блоком HealthNet (будущий рынок медицины) руководит Михаил Самсонов, он же директор медицинского департамента «Р-ФАРМ».

В прекрасный зимний день Михаил сидел в ресторане и обедал, а меня просто посадили перед ним (спасибо старым контактам). Я что-то пролепетала про генную инженерию и книгу Аси Казанцевой.

Он сказал: я вас познакомлю с Павлом Волчковым, который 10 лет работал в лабораториях в США, а потом приехал и основал свою лабораторию геномной инженерии в МФТИ.

Через неделю я стояла перед зданием «Физтех Био» в ожидании интервью с Павлом Юрьевичем. Мы договорились пообщаться на тему «Рабочий день генного инженера». А заодно я репетировала про себя «А можно у вас поработать стажером пару месяцев?»

Здание «Физтех БИО» на территории университета МФТИ. Лаборатория геномной инженерии размещается на 6 этаже

Павел Юрьевич рассказывал про состояние науки в России, о том как он открыл лабораторию, а потом заявил:

«Вот вы видите пакет молока, и думаете – уау, это продукт. Люди занимались продуктом! А на самом деле, чтобы получить молоко, нужно еще навоз убирать. Вот в науке, чтобы получить что-то стоящее – нужно годами “убирать навоз”. Идите к нам в лабораторию на пару месяцев. У нас школьники занимаются геномным редактированием – будете вместе с ними, сделаете проект. Заодно проверите, нравится ли вам это».

Не очень веря в свое счастье, на следующий день я приступила к работе в лаборатории.

Рабочий день генного инженера

Генные инженеры, конечно, не называют себя генными инженерами. Они зовутся молекулярными биологами.

МФТИ находится в городе Долгопрудном под Москвой. Я приезжала туда к 11, уезжала домой обычно в 20:00.

Вид из лаборатории

Первую неделю в лабе я следила, что и как делают другие сотрудники. А потом мне назначили научного руководителя Светлану Дмитриевну Звереву, она сказала: «Вот твоя пипетка, вот твои клетки. Делай».

Лабораторная пипетка выглядит вот так. Как космический бластер

Светлана Дмитриевна разрабатывает новый метод генной инженерии растений. В основном я занималась тем, что брала на себя маленькие части ее проекта:

В пробирках – мои плазмиды

Проверяю с помощью агарозного гель-электрофореза, получилась ли нужная мне цепочка ДНК

Кстати, мне разрешали работать с реактивами, пробирочка каждого из которых стоит

20 тысяч рублей. В жизни бы не подпустила новичка к таким дорогим штукам!

Холодильник с реактивами

Через 3 месяца Светлана позволила юному падавану готовить растения для экспериментов.

В отдельной лаборатории сажаю черенки табака на гель

Посадила черенки табака, чтобы потом на нем проводить опыты

На сленге ученых то, чем я занималась, называется «капать» – потому что много времени ты проводишь с пипеткой и капаешь свои растворы из пробирки в пробирку. На некоторых вечеринках ко мне подходили молодые люди и спрашивали «О, ты капаешь?» – это звучало как «О, ты играешь в рок-группе?»

Как бы круто все это ни звучало, в США такому учат еще в школе. Опыты с геномом клеток входят в школьную программу по естествознанию.

Нужно добавить, что российские школьники все равно могут попробовать себя в молекулярной биологии: либо прийти в лабораторию геномной инженерии МФТИ, либо пройти программу в Школе молекулярной и теоретической биологии, проходящей при поддержке Zimin Foundation.

Еще я делала стандартные для ученого процедуры:

Многие ученые работают по выходным, потому что у клеток и растений нет выходных. Если по ходу опыта нужно прийти и проверить клетки 1 января в 6 утра – ученый придет и будет проверять клетки.

Кстати, эксперимент может не получиться 5 раз подряд – это нормально. Клетки с нужным геномом для проекта Светланы я получила с четвертого раза (правда, в моем случае всё можно списать на неопытность).

Вы спросите: «А как ты резала геном, если ничего не знаешь в биологии?» Дело в том, что в научном процессе много протоколов. Чтобы «разрезать» геном, нужно смешать вот такие растворы, подержать их на льду, потом согреть, потом снова на лед и т. д.

Мне дали стопку таких протоколов, и я просто все делала по инструкции. Для этого и учиться особо не нужно.

А вот для чего нужно учиться годами и следить за миром науки: чтобы самому проектировать эксперименты. «Цель – получить особи свиней, устойчивых к африканской чуме. Я возьму эти клетки, эти плазмиды, эти рестриктазы, подготовлю такую конструкцию, потом вставлю конструкцию в геном зародышей свиней, а вот в этих зародышах менять не буду, потому что. » и т. д.

То есть, я просто делала ручную лаборантскую работу. Говоря об ученых, я не называю себя таковым и не считаю себя им. Спроектировать эксперимент я не способна.

По пятницам у нас проводились «симпозиумы»: кто-то из сотрудников готовил доклад о зарубежной научной статье, а потом мы садились с пиццей и вином и обсуждали новые открытия.

Мне тоже выпало счастье готовить доклад, и это было самым сложным испытанием. Представьте, что вам нужно за неделю выучить новый язык, а затем на этом же языке рассказать поэму, притом еще ответить на вопросы по тексту. Вот примерно так я себя чувствовала.

На пятничном симпозиуме

Странности ученых

Не странности, конечно. А те специфические качества, которые я не замечала в общении с людьми других профессий.

Почему я ушла из лабы через 4 месяца

Официальная версия: чтобы лучше подготовиться к надвигающемуся языковому экзамену IELTS и чтобы пройти курсы программирования на Python, которые были давно запланированы.

Это было лукавством, конечно. Я просто чувствовала, что работа в науке противоречит моей внутренней природе. Как это объяснить? Ну вот, например, многие не хотят идти работать в продажи и говорят «Уууу, я никогда не смогу». Вот, я никогда не смогу.

Кстати, программирование тоже не вошло в мою «природу». После первых же трех часов дебажинга (очистки кода от ошибок).

Почему вас возьмут в лабораторию?

В российских научных лабораториях не хватает рук. Планы и исследования большие, а бюджеты – нет. Если вы готовы бесплатно работать, вас, скорее всего, возьмут и всему научат.

Представьте, с чем можно соприкоснуться: космические спутники, лазеры, новые организмы.

А если вы лаборатория, которая хочет рассказать о себе – напишите мне или Алексею Стаценко, он на Хабре ведет блог и часто пишет о достижениях российской науки.

А что дальше?

Сегодня я работаю продюсером в зарубежном СМИ. Сейчас мне кажется, что моя профессиональная жизнь будет связана с контентом. Но не вижу смысла загадывать.

Что мне дал опыт в лаборатории

Благодарности

Павлу Юрьевичу Волчкову за то, что позволил прикоснуться к прекрасному.

Моему научному руководителю Светлане Дмитриевне Зверевой – за то, что возилась со мной, пока я мучала растения и бактерии.

Сотрудникам лаборатории: Ольге Глазовой, Анне Гапоновой, Катерине Антоновой – за то, что всегда подсказывали, что и как делать.

Мужу Никите Кириллову – за то, что ругался каждый раз, когда я опускала нос.

Источник

Сложная, перспективная, не для всех: главное о профессии генетика

Генетик — чрезвычайно интересная и перспективная профессия для тех, кто интересуется естественными науками и хочет приносить пользу человечеству. Расскажем, куда пойти учиться, чтобы стать генетиком, где работать после окончания вуза, и перечислим основные плюсы и минусы профессии.

Чем занимается генетик?

Генная инженерия, ДНК, мутации, генетический код — все эти слова и словосочетания мы регулярно слышим с экрана телевизора, но не всегда до конца понимаем, чем же занимаются все эти люди, сидящие за столами в стерильных условиях лабораторий и сутки напролет сосредоточенно смотрящие в микроскопы.

Генетика является разделом биологии. Сам термин был введен в обиход в 1906 году английским биологом, членом Лондонского королевского общества Уильямом Бэтсоном и в дословном переводе с древнегреческого означает «происхождение». Главный предмет интереса этой науки — наследственность и изменчивость, а основная цель — изучение методов управления этими параметрами. Причем объектом исследовательской деятельности выступает не только человек, но и животные, растения, различные микроорганизмы.

В зависимости от объекта изучения выделяют несколько направлений генетики. Перечислим лишь некоторые из них:

Пожалуй, одной из самых понятных и близких сфер для простого обывателя является медицинская генетика. Специалисты в этой области трудятся над выявлением и предотвращением различных генетических заболеваний. Их частые пациенты — семейные пары, планирующие ребенка и имеющие в анамнезе соответствующие проблемы, беременные женщины, направленные на дополнительные обследования в связи с плохими результатами скрининга плода, родители, желающие подтвердить свое родство с ребенком. Современные технологии позволяют еще на этапе планирования беременности выявить «сломанный» ген, который отвечает за передачу тех или иных наследственных заболеваний, и минимизировать возможные риски.

Кроме того, методы медицинской генетики широко используются в криминалистике для установления личности преступника по следам, оставленным на месте преступления.

Экологическая генетика также считается приоритетным направлением, изучение которого важно для благополучия как отдельного человека, так и всего человечества в целом. Дело в том, что различные вирусы, а также многочисленные выбросы химических и прочих вредных веществ в атмосферу наравне с излучениями разной степени интенсивности могут оказывать влияние на мутацию генов. Ученые занимаются изучением влияния неблагоприятных экологических факторов на наследственность, невосприимчивость организма к заболеваниям и его способность избавляться от вредоносных веществ.

Понятно, что круг обязанностей генетика определяется выбранной специализацией. В общем и целом, специалисты в данной области в каждодневной работе занимаются следующими видами деятельности:

Чтобы качественно выполнять свои обязанности, человек, решивший посвятить себя данной области науки, должен обладать рядом важных знаний, умений и личностных качеств:

Где учатся будущие генетики?

Освоить столь сложную и интересную профессию можно в одном из профильных вузов. Будущих генетиков готовят ведущие университеты страны: Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Первый Московский государственный университет имени И. М. Сеченова, Санкт-Петербургский государственный университет, Северо-Западный государственный медицинский университет им. И. И. Мечникова, Новосибирский государственный университет, Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева.

Важно! Если будущий абитуриент мечтает работать в сфере медицинской генетики в клинике или больнице, ему необходимо будет получить высшее медицинское образование, например по специальности «Лечебное дело», а затем поступить в ординатуру по соответствующему направлению, чтобы через два года стать квалифицированным врачом-генетиком с правом работы с пациентами.

Однако нужно понимать, что на получении диплома о высшем образовании обучение генетика не заканчивается. Профессионалы в этой области науки учатся всю жизнь, на регулярной основе участвуя в семинарах, проходя курсы повышения квалификации и обмениваясь бесценным опытом с отечественными и зарубежными коллегами, тем более что карьерный рост непосредственно связан с получением научных степеней и званий.

Где работают и сколько зарабатывают генетики?

Практическое применение полученным за годы учебы знаниям выпускники могут найти в различных государственных и коммерческих организациях:

Генетика — очень перспективная отрасль, и заработок квалифицированных специалистов может быть достаточно высок. Зарплата начинающих специалистов в крупных центрах Москвы начинается от 80 тысяч рублей и со временем может доходить до 200 тысяч.

Достойный уровень оплаты труда — лишь один из плюсов профессии генетика. К неоспоримым ее достоинствам также можно отнести:

Минусы, как и везде, конечно, тоже есть:

Источник

Тема 8. Генная инженерия: ее развитие и методы

Кто такой генный инженер и чем он занимается

Генный инженер – ученый, сфера деятельности которого генетическое перепрограммирование. Цель такой работы – получение видов растений, животных и прочих живых организмов с измененным набором генов. Благодаря генной инженерии ученым удается создавать новые биологические виды, минуя длительный процесс традиционной селекции.

В результате экспериментов ученых-генетиков на свет появляются более жизнеспособные сорта растений. Такие биологические виды обладают высокой морозоустойчивостью и способностью противостоять вредным насекомым. Внедрение чужеродных молекул ДНК может влиять на урожайность и декоративные свойства.

В области животноводства работа генного инженера направлена на разведение неприхотливых особей, способных к размножению не в самых благоприятных условиях. Для мясного животноводства приоритетным направлением считается увеличение массы животного. Для молочных пород работа ведется в направлении увеличения лактации. Таким образом, ученые генетики увеличивают рентабельность сельского хозяйства за счет выведения более жизнестойких видов.

Основные обязанности генного инженера

Работа генного инженера проходит в лабораториях научно-исследовательских институтов.

К основным обязанностям генного инженера относят такие виды деятельности:

Обязанности специалиста

Представители генной инженерии (тканевой, клеточной и других) ежедневно выполняют большой объём работы. Из-за этого список их обязанностей постоянно расширяется. В него входят следующие действия:

Как стать генным инженером – где учиться

Чтобы стать генным инженером, нужно получить высшее образование по специальностям «Биология», «Генетика», «Микробиология». Получить необходимые знания можно в любом гуманитарном вузе страны.

Для биологов и врачей, которые имеют смежную специализацию, возможны занятия на курсах переподготовки. Срок такого обучения составляет около 3 месяцев. Занятия проходят в дистанционном формате без отрыва от основной работы.

Необходимые навыки и знания

Как и любой ученый, генный инженер должен обладать пытливым умом и аналитическим мышлением. Для генетика важна педантичность и усидчивость. У специалиста должна быть врожденная склонность к естественным наукам: химии, биологии, медицине.

Для серьезных ученых не лишним будет владение английским языком – это даст дополнительные возможности для консультаций с иностранными коллегами и для скрупулезного изучения их научных трудов.

Чем отличается биоинженер от генного инженера

Преимущества и недостатки профессии

Одним из важнейших преимуществ профессии можно считать ее общественную значимость. Любому ученому отрадно сознавать свою причастность к важным исследованиям, которые принесут пользу всему человечеству.

Есть и другие плюсы:

Среди недостатков профессии генного инженера можно выделить следующие:

Работа, зарплата и карьерный рост

Вакансий для генного инженера довольно мало. Это связано с большим количеством выпускаемых кадров и минимумом организаций, где нужен их труд. Несмотря на это, специалист может трудоустроиться в одном из следующих мест:

Перед тем как получать профессию, нужно узнать, сколько зарабатывает молодой специалист. В большинстве случаев размер оклада составляет от 30 до 50 тыс. рублей. При этом зарплата генного инженера с опытом работы может быть в несколько раз выше.

Квалифицированный специалист имеет шанс постепенно продвигаться по карьерной лестнице. Первой её ступенью будет должность помощника лаборанта. Если он хорошо проявит себя, то сможет рассчитывать на допуск к проведению собственных исследований.

На следующем этапе карьеры инженер-генетик может получить должность старшего научного сотрудника. Вершиной служебной лестницы станет получение статуса ведущего специалиста или руководителя организации (НИИ, фармакологической компании, медицинского центра и других).

Будущее профессии генный инженер

Природные ресурсы планеты Земля ограничены. Ученые разных профилей озабочены проблемой воспроизводства ресурсов. Немалая роль в решении этой проблемы отведена генной инженерии, поэтому стоит ожидать, что в будущем востребованность специалистов этого профиля будет неизменно расти.

Возможность воздействовать на генетический аппарата организма – это огромный прорыв в науке. Работать в этой сфере с целью улучшения качества жизни на Земле – большая честь. Труд генных инженеров очень ценится и в России, и за границей. Это перспективное направление, в котором можно сделать хорошую карьеру.

Предъявляемые требования

Генная инженерия — это сравнительно молодая, но быстро развивающаяся наука. К её представителям предъявляют очень строгие требования, без соответствия которым невозможно будет качественно выполнять трудовые обязанности.

Перечень требований:

Основы генетической инженерии

(от греческого слова —
Genesis
— происхождение) — направление науки на рубеже молекулярной биологии, молекулярной генетики, биотехнологии и т.д., целью которой является создание организмов с новыми совокупности наследственных признаков, в т.ч. и таких, которые не проявляют в природе.

Это осуществляется путем направленного переноса человеком конкретных генов или их комплексов из одного организма в другой, закрепление этих генов в новом генетическом окружении и обеспечения их выражение в определенной генетической системе.

Методы генетической инженерии

В генетической генной инженерии

используют такие способы:

Последний способ применяет специальное направление методов генетической инженерии — генная инженерия, основной задачей которой является получение конкретных генов, определяющих тот или иной признак клетки или организма.

Эта задача решается химическим синтезом гена путем:

Такие векторные молекулы создан на базе бактериофагов и плазмид. Возможны и другие типы векторных молекул.

Методы генетической инженерии

призваны решать фундаментальные научные задачи, связанные со структурой и организацией геномов, а также с особенностями функционирования их в различных организмах.

Перед генетической генной инженерией также стоят важные задачи прикладного характера:

разработка новых методов создания высокопроизводительных штаммов — продуцентов микроорганизмов, сортов растений и пород животных, а в перспективе — гемотерапия наследственных заболеваний человека.

Исследования по основам генетической инженерии начали интенсивно развиваться в 70-е годы XX в.

Среди практических достижений методов генетической инженерии важнейшими является создание продуцентов биологически активных протеинов:

Таким образом получено продуценты некоторых аминокислот, антибиотиков, витаминов, во много раз эффективнее по сравнению с выведенными с помощью традиционных методов селекции и генетики.

Генетическая генная инженерия

разрабатывает способы получения чисто протиновых вакцин против вирусов герпеса, гриппа, гепатита, ящура. Реализована идея использования для вакцинации комбинированного вируса осповакцины, в геном которого встроены гены, кодирующие синтез протеинов других вирусов (например, вирусов гриппа или гепатита). В результате вакцинации таким вирусом организм получает возможность выработать иммунитет не только против оспы, но и против гепатита, гриппа или другой инфекционной болезни, вызванной вирусом, синтез протеина которого кодируется встроенным геном.
^Наверх

Какие проблемы решает генная инженерия

Цель генной инженерии – изменение свойств и характеристик живых организмов посредством воздействия на их геном (совокупность генов).

В частности, ГИ занимается решением следующих проблем:

Изначально с помощью ГИ ученые добивались выведения сельскохозяйственных культур, устойчивых к болезням и дающим рекордные урожаи. Цель – устранение угрозы голода на Земле.

В наши дни цели уже куда масштабней – ученые пытаются посредством ГИ создать способы борьбы с такими серьезными заболеваниями, как ВИЧ или онкология, производить человеческий инсулин с использованием генетически модифицированных бактерий.

Достижения генной инженерии:

Основные объекты разработок: томаты, рапс, ячмень, рясковые.

Томат

В результате серии экспериментов по генетической трансформации были получены трансгенные растения томата селекционной линии ЯЛФ, несущие гены защитных антимикробных пептидов из сорного растения Stellaria media, хитин-связывающих белков из растений рода Amaranthus (A. caudatus и A. Retraflexus), а также тауматинподобных белков из Thaumatococcus danielii.

В настоящее время проводится:

Рис. 1 Трансгенные растения T0 в культуре in vitro.

Рис. 3. Трансгенные растения Т0 в условиях защищенного грунта в эксперименте по фитопатологии. Стрелкой указано контрольное растение с явными признаками поражения: коричневыми пятнами на листьях и плодах.

Рис. 4. Оценка устойчивости трансгенных растений томата Т2, несущего ген ThauII, к бактериальной черной пятнистости Xanthomonas vesicatoria в условиях защищенного грунта (некрозы на листьях контрольного и трансгенных растений томата с различной степенью устойчивости к болезни).

Получение высокопродуктивных линий рапса с генами устойчивости к биотическим и абиотическим факторам. Трансформацию отечественных «00» сортов ярового (Аккорд, Визит, Луговской, Мадригал, Ратник, Форум) и озимого (Северянин) рапса проводили с использованием генетических конструкций, несущих гены патоген-индуцируемых защитных белков семейства PR5, антимикробных пептидов и устойчивости к гербициду сплошного действия.

В настоящее время в результате научно-исследовательской работы достигнуты следующие результаты:

Полученные растения рапса, активно синтезирующие новые пептиды и белки, приобретут устойчивость к грибковым заболеваниям и гербицидам, что позволит сократить количество агротехнических приемов и снизить себестоимость продукции.

3 недели после обработки 0.75% раствором «Либерти» (слева нетрансгенный контроль Справа трансгенные линии)

Биофарминг

Одним из приоритетных направлений развития биотехнологии является создание трансгенных растений, экспрессирующих различные целевые гены, и использование их в качестве биофабрик по производству белков («биофарминг»). Преимуществом использования растительных систем являются отсутствие общих с человеком и животными патогенов, культивирование на достаточно простых искусственных средах, высокий уровень экспрессии гетерологичных белков. Большая прогрессия размножения при малых размерах и высокое содержание белков в сухой массе позволяют культивирование растений семейства Lemnaceae как продуцентов целевых белков в биореакторе.

В лаборатории проводятся исследования, направленные на разработку технологии глубинного культивирования в гидродинамическом биореакторе вольфии бескорневой и системы эффективной генетической трансформации растений семейства Lemnaceae с использованием биобаллистики.

Рис. 4. Глубинное культивирование Wolffia arrhiza в биоректоре «Biostat PBR 2S» («Sartorius», Germany).

Система биолистической трансформации является одной из самых распространенных наряду с агробактериальной. Биолистический способ относится к прямым методам и может быть использован для проведения трансформации широкого круга растений (как однодольных, так и двудольных). Изучение наличия событий трансформации, а также отбор трансгенных клеток и тканей проводится с использованием репортерного гена gfp. Основным преимуществом данной репортерной системы является то, что свечение от GFP можно регистрировать в реальном времени при помощи флюоресцентного микроскопа; ткани экспланта при этом не повреждаются и могут быть использованы в дальнейших экспериментах.

С помощью имеющейся в лаборатории генной пушки PDS-1000/He (PDS-Particle Delivery System) и флуоресцентного микроскопа Leica MZ FLIII (Leica Microsystems, Wetzlar, Germany), укомплектованного фильтрами GFP, были получены трансгенные растения ячменя, устойчивые к гербициду.

Рис. 5. Генная пушка PDS-1000/He (Bio-Rad) и флуоресцентный микроскоп Leica MZ FLIII (Leica Microsystems, Wetzlar, Germany).

Рис. 6. Детекция экспрессии гена gfp в листьях и корнях трансгенных растений томата: 1) контроль(белый свет) 2) лист (УФ); 3) корень (УФ).

Рис. 7. Транзиентная экспрессия гена gfp в ткани щитка незрелых зародышей ячменя.

Источник