Лучшие университеты мира для изучения генетики и генной инженерии

Растения, устойчивые к вирусам

Создание вирусоустойчивых сортов – ещё одно направление генной инженерии растений.

Для создания таких сельскохозяйственных растений используется так называемая перекрёстная защита. Сущность этого является в том, что растения, инфицированные одним видом вируса, становятся устойчивыми к другому, родственному вирусу, так как происходит своего вида вакцинация. В растения вводят ген ослабленного штамма вируса, что предотвращает его поражение более вирулентным (вызывающим заболевание) штаммом того же или близкородственного вируса.

Таким геном-защитником может служить ген, кодирующий у вируса синтез белка оболочки, окружающий нуклеиновую кислоту. Этот ген используется для создания in vitro с помощью обратной транскриптазы к ДНК — ДНК-копии. К ней присоединяют необходимые регуляторные элементы и с помощью специальным образом подготовленной Ti-плазмидой агробактерии переносят в растения. Трансформированные растительные клетки синтезируют белок оболочки вируса, а выращенные из них трансгенные растения либо совсем не заражаются его более вирулентными штаммами, либо дают слабую и запоздалую реакцию на вирусную инфекцию.

Это один из механизмов защитного действия вирусного гена, который до сих пор не вполне ясен и может сопровождаться нежелательными последствиями.

Изучать генетику нелегко, так как она развивается, и многие учебники быстро устаревают

Мне нравятся исследования, возможность совершения генетических прорывов каждую неделю или месяц. После окончания университета я продолжила обучение в аспирантуре, моя основная область исследований — эпигенетическая. Это новая и неизученная ветвь генетики. Она важна для понимания того, как клетки дифференцируются в эмбрионе человека или как раковые клетки образуются в организме. В будущем это станет мощным инструментом в медицине и фармации.

Изучать генетику нелегко, так как она развивается, и многие учебники быстро устаревают.

Об изучении генетики в Великобритании и Германии

Я долгое время жила в Англии, а сейчас переехала в Германию. Генетика в Англии наиболее развита из-за меньшего количества этических правил. В Великобритании можно работать с эмбрионами и редактировать их геномы, изучать их до 14 дней после оплодотворения.

В Германии законы о ГМО, генной инженерии более строгие, что мешает развитию науки. Англия больше продвинута с точки зрения генетики и исследований стволовых клеток, а Германия — крупный игрок в области химии и фармации.

В генетике чем дольше учишься, тем лучше. Если вы хотите стать ученым, нужно потратить много лет на изучение и эксперименты.

Об условиях труда

Временами я работаю по 12-14 часов в день, бывают дни, когда я работаю только пару часов.

Я провожу эксперименты, исследую клетки. Эти знания помогут понять, как эмбрион превращается в человека, как образуются раковые клетки. Тогда мы сможем найти лучшее лечение для различных генетических заболеваний.

Я также тестирую потенциальные лекарства от рака на стволовых и раковых клетках человека, обучаю студентов.

Чем больше вы квалифицированы, тем больше зарабатываете. Можно работать в больнице или большой компании — это многообещающая профессия.

Мои советы начинающим генетикам: найдите тему, которой вы больше всего увлечены, задавайте много вопросов, усердно трудитесь ради собственных достижений.

О планах

Развиваться как научный блогер, поработать научным сотрудником еще в какой-нибудь стране. Хотелось бы работать над улучшением вопросов здравоохранения, найти лекарство от рака и наслаждаться своей профессией даже спустя много лет.

Изучение рынка

Здесь мне нужно было разобрать две вещи:

• куда можно и стоит поступать
• как потом попасть на работу в клевый стартап

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».

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:

• подготовить плазмиды (плазмида – это кусок ДНК в кольце. Мне нужно было «разрезать и заново сшить» цепочку ДНК в нужных местах),
• подготовить клетки (изменить геном клеток с помощью плазмиды) и т. д.

Мой рабочий стол

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:

• вела лабораторный журнал (т. е. записывала все свои действия и результаты экспериментов), чтобы затем можно было убедиться, что опыт был проведен правильно,
• изучала зарубежные исследования по нужной мне теме.

В лаборатории

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.

Пример протокола

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

Какие предметы сдавать

Профессия инженер-строитель: описание, суть, какая зарплата Для того чтобы поступить на специальность «Биоинженерия», выпускнику старшей школы необходимо успешно сдать в формате Единого государственного экзамена.

Что сдавать на биоинженерию? Это, безусловно, предметы, связанные с математикой и научными дисциплинами.

В сфере ключевых предметов, которые нужно сдавать на биоинженера: русский язык, математика профильного уровня, биология и химия.

Чаще всего высшие учебные заведения выбирают в качестве обязательных для каждого абитуриента три экзамена, четвертый же может быть в качестве дополнительного вступительного испытания, проводимого организацией самостоятельно.

Предметы для сдачи ЕГЭ на биоинженерию – еще не все, что может потребоваться для поступления. Зачастую, на собеседованиях с абитуриентами члены приемной комиссии оценивают уровень владения выпускниками школы английским языком. Это необходимо, так как многие исследования, необходимые студентам для успешного обучения, проведены за пределами России и доступны к ознакомлению только на английском языке.

Обязательные к сдаче экзамены и дополнительные вступительные испытания для поступления на биоинженера могут быть скорректированы вузом.

Учащимся старшей школы следует раз в несколько месяцев просматривать сайт того вуза, в котором они хотели бы учиться, на предмет изменений в структуре приемной кампании.

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.

Место работы

В первую очередь биоинженер – это научный сотрудник, и поэтому работать он может в различных исследовательских институтах, центрах и университетах. Помимо научных исследований специалист занимается преподаванием в учебных заведениям. Прекрасная возможность для карьерного роста – это проводить исследования в рамках международного проекта или гранта для крупных компаний, выделяющих для этого приличное финансирование. В некоторых случаях штатного биоинженера нанимают компании и корпорации, деятельность которых относится к сельскому хозяйству или медицине.

Устраиваясь на работу, специалист должен знать ключевые азы в области биологии, химии, физики и генетики. Также будущий работник должен владеть английским языком, так как во время работы придется общаться с иностранными коллегами, спонсорами и работодателями. Во время работы нужно будет посещать международные конференции, симпозиумы в качестве слушателя и докладчика, так что без знания английского языка никак не обойтись. Вам обязательно нужно уверенно владеть компьютером, специальным оборудованием и техникой. Также знать правила хранения реактивов, лекарств и препаратов.

Странности ученых

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

1. Ученые очень холодно относятся к научпопу. Я бы даже сказала, с неприязнью. «Зачем такие книги читать, почему вы не читаете “Биологию стволовых клеток”?» «В России нормального научпопа нет». Это самые мягкие примеры того, что я слышала о научпопе 🙂
2. Ученые общаются на своем языке, полном терминов. Если есть термин, то они выберут его, потому что так корректнее. «Суспендировать», а не смешивать. «Амплифицировать», а не размножить. Белок «экспрессируется» в клетке, а не выделяется. А теперь представьте, что предложение из 10 слов наполовину состоит из таких терминов – это будет речь Павла Юрьевича 🙂 Можно послушать подкаст с Павлом здесь.
3. Главная цель ученого – провести исследование и получить вывод, получить новое знание. Будет ли кто-то регистрировать патент и строить на этом знании бизнес – ему по большей степени все равно.

Россия

Ольга Кокорина, 32 года, родной город — Урай, Тюменская область, врач-генетик, @kokorina_olga

О выборе профессии

В университете моим преподавателем был Черносов Михаил Иванович — один из ведущих генетиков в России. На первом курсе он предложил заниматься научной работой на базе лаборатории генетики и человека. Там я освоила основные методы лабораторной, молекулярной генетики, методы выделения ДНК, написала много статей. Затем поступила в интернатуру по этой специальности.

До окончания интернатуры я устроилась в лабораторию, где работаю до сих пор — курирую направление генетики. Стажировка была стандартной — три месяца.

Трудности в начале карьеры были связаны с незнанием английского языка. Были затруднения в изучении актуальных источников информации.

Об изучении генетики в России

В России генетика существует давно. Медико-генетическая служба хорошо развита по всей стране. Почти во всех крупных городах есть медико-генетические консультации.

Согласно действующему законодательству в качестве медицинских услуг, могут быть использованы только материалы, которые имеют регистрационное удостоверение, прошли клинические испытания на территории России. Это тормозит развитие лабораторной генетики. Многие современные генетические исследования, которые активно используются во всем мире, в России недоступны широко, находятся в зоне научной деятельности.

Генный инженер

Генным инженером является ученый, который специализируется на изменении особенностей живых организмов путем выполнения манипуляций с их системой ДНК.

История профессии

Вторая половина XX века — период, когда ученые направляли свою деятельность на проведения исследований и детальное изучение живой природы.

В начале 50-х годов, когда мир узнал о молекулярной биологии, ученые получили отличную возможность детально изучить способы хранения и передачи наследственной информации. Это послужило стимулом развития генной инженерии. Возникла необходимость в специалистах, способных создавать новые организмы с измененной генетической структурой, усиливая либо устраняя их определенные качества.

Особенности профессии

Генный инженер — это человек, который путем применения молекулярного клонирования, может напрямую воздействовать на генетический аппарат живого организма, оперировать разными генами, синтезировать их, переносить от одного вида другому и комбинировать на свое усмотрение.

В ходе проведения экспериментов ученый активно применяет методы молекулярной и клеточной биологии, цитологии, генетики, микробиологии и вирусологии. Бессмысленно идти в науку в расчёте на большие доходы и скорую славу.

Сегодня профессия Генный инженер входит в число перспективных, ведь наука не стоит на месте. Достижения генной инженерии сложно переоценить, в частности — медицине и сельском хозяйстве. Вместе с тем, не стоит рассчитывать на скорую славу.

Чтобы добиться признания, необходимо проделать колоссальный труд, демонстрируя успешные результаты экспериментов.

Обязанности

Работа генным инженером предусматривает:

• видоизменение структуры живых организмов на генном уровне с целью усилить их устойчивость к различным вирусам;
• выведение трансгенных растений;
• создание эффективных средств борьбы с насекомыми;
• проведение ряда исследований с целью изучить структуру и специфику генов;
• постоянное наблюдение за подопытным материалом с последующим составлением письменного отчета о проделанной работе и результативности;
• написание научных работ и выступление на конференциях.

Важные качества

Необходимые качества, которыми должен обладать генный инженер:

• ответственный подход к выполнению поставленных задач;
• скрупулезность;
• целеустремленность;
• собранность;
• стрессоустойчивость;
• хорошая память;
• аккуратность;
• склонность к экспериментам.

Навыки и знания

Генный инженер — это специалист, который должен отлично знать такие предметы, как химия, биология и физика.

Результативная деятельность в данной области невозможна без знания ключевых технологий генной инженерии и умения правильно использовать профессиональное оборудование.

Ученому необходимо в совершенстве владеть английским языком, чтобы не испытывать сложностей при общении с иностранными коллегами и без труда читать литературу.

Перспективы и карьера

Профессия Генный инженер предусматривает широкий спектр возможности дальнейшего трудоустройства. Специалисты подобного профиля востребованы в НИИ, научных центрах и лабораториях, специализирующихся на создании лекарственных препаратов клиниках и организациях.

Что касается продвижения по карьерной лестнице, то начальной ступенькой является должность помощника лаборанта.

При наличии нужного количества практического опыта и безукоризненном выполнении своих обязанностей, специалист вправе рассчитывать на возможность проводить самостоятельные исследования. Перед ним открывается перспектива спустя некоторое время занять место старшего научного сотрудника.

При отсутствии желания заниматься научной деятельностью, есть отличный шанс создать собственное дело, выращивая трансгенные продукты и животных для дальнейшей реализации либо трудиться на должности агронома в одной из сельскохозяйственных организаций.

Обучение

Работа генным инженером возможна при наличии у претендента на вакантное место диплома о высшем образовании специальности «Генетика», «Биология» либо «Микробиология».

С целью совершенствования профессиональных навыков стоит посещать квалификационные курсы, изучать материалы передового опыта и читать специализированную литературу.

Для чего нужна генная инженерия?

К середине ХХ века традиционные методы селекции перестали устраивать учёных, так как это направление обладает рядом серьёзных ограничений:

• невозможно скрещивать неродственные виды живых существ;
• процесс рекомбинации генетических признаков остаётся неуправляемым, и необходимые качества у потомства появляются в результате случайных комбинаций, при этом очень большой процент потомства признаётся неудачным и отбрасывается в ходе селекции;
• точно задать нужные качества при скрещивании невозможно;
• селекционный процесс занимает годы и даже десятилетия.

Естественный механизм сохранения наследственных признаков является чрезвычайно стойким, и даже появление потомства с нужными качествами не даёт гарантии сохранения этих признаков в последующих поколениях.

Генная инженерия позволяет преодолеть все вышеперечисленные затруднения. С помощью трансгенных технологий можно создавать организмы с заданными свойствами, заменяя отдельные участки генома другими, взятыми у живых существ, принадлежащих к другим видам. При этом сроки создания новых организмов существенно сокращаются. Необязательно закреплять нужные признаки, делая их наследуемыми, так как всегда есть возможность генетически модифицировать следующие партии, поставив процесс буквально на поток.

Мегануклеазы

Мегануклеазы были открыты в конце 1980-х, они могут распознавать и разрезать последовательности ДНК от 14 до 40 пар оснований. Однако может быть сложно создать нуклеазы, которые разрезают ДНК именно в нужном месте. Недавно была создана своего рода библиотека, которая позволила ученым более легко создавать мегануклеазы, которые будут разрезать в определенных местах. Например, в настоящее время существуют мегануклеазы, способные удалять мутации гена XPC человека, вызывающие Xeroderma pigmentosum , заболевание, которое предрасполагает пациентов к раку кожи и ожогам при воздействии ультрафиолетового света.

Общие сведения

Биоинженер – специалист, который целенаправленно занимается изменением свойств живого организма. Профессия подходит тем людям, которые интересуются химией и биологией. Биоинженерия – одно из современных направлений современной науки. Это интегральная наука, она возникла на стыке физики, химии, биологии, генной инженерии и компьютерных технологий. Биоинженеры работают с живыми организмами и системами, применяют в своей работе передовые технологии и достижения науки для решения медицинских проблем. Специалисты участвуют в разработке и создании новых приборов и оборудования. Также они участвуют в разработке новых процедур, опираясь на междисциплинарные знания. Таким образом появляются новые технологии, способны облегчить жизнь людей.

Не путайте биоинженерию с генной инженерией. Генная инженерия занимается изменением ДНК живых организмов, и является всего лишь ответвлением биоинженерии. Дисциплина направлена на углубление уже существующих знаний в области инженерии, биологии и медицины для укрепления здоровья людей за счет научных разработок.

Важными достижениями науки является разработка искусственных суставов, современных протезов, магниторезонансной томографии, кардиостимуляторов, артроскопии, ангиопластики, биоинженерных протезов кожи, почечного диализа, аппаратов искусственного кровообращения. Все это тесно переплетается с биотехнологиями и приносит пользу человечеству.

Профессионал должен обладать такими важными качествами:

• хороший интеллект;
• аналитический пытливый ум и склонность к естественным наукам;
• уметь анализировать и находить практическое применение известным теоретическим и полученным в ходе собственных исследований данным;
• знать принципы обращения с лабораторной и исследовательской техникой, основ хранения веществ, реактивов;
• уметь составлять отчеты о проделанной исследовательской деятельности.

Положительные стороны профессиональной деятельности:

• высокая заработная плата (но учтите что сразу после ВУЗа вы не будете получать максимальный оклад);
• высокая востребованность на рынке труда квалифицированных специалистов;
• карьерный рост;
• возможность проводить на работе исследования, нужные для ваших научных интересов;
• сотрудничество с международными холдингами и проектами;
• возможность стажировки за границей.

Минусы работы:

• сложное обучение в ВУЗе;
• высокая ответственность за разработки;
• работа с опасными химикатами;
• не всегда работа происходит в чистой и уютной лаборатории;
• возможный ненормированный рабочий день;
• одна ошибка может завалить проект всей команды;
• возможные неудачи во время разработок;
• получение не таких результатов, как вы ожидали;
• моральное напряжение.

Профессия генный инженер

Генный инженер —это научный сотрудник, специализирующийся в области молекулярной биологии и занимающийся изменением свойств и качеств организмов посредством вмешательства в генетический аппарат с применением техники молекулярного клонирования: выделения, перенесения, синтеза и комбинирования их ДНК и РНК. Существует несколько направлений деятельности: технология стволовых клеток, биоиндустрия, генотерапия. Конечными задачами этой отрасли являются получение модифицированных видов растительных культур, лечение тяжёлых наследственных и онкологических заболеваний, бесплодия, выращивание тканей для трансплантации. Зарплата

20 — 30 лет

График работы	Полный день
Образование	Высшее
Спрос на рынке	32 открытых вакансий
Возраст кандидатов

Таблица 1. Основные характеристики профессии

Что делает hardware engineer

Вместе с нашим владельцем продукта по промышленному интернету вещей я прохожу все этапы создания устройства: момент зарождения потребности на заводах, обсуждение деталей и требований, разработка, тестирование и внедрение на производстве.

На первом этапе моя задача заключается во взаимодействии с предприятиями холдинга. Я выясняю, какое устройство им нужно, каким требованиям оно должно отвечать. После выбора подрядчика и заключения договора вместе с разработчиками устройства мы осуществляем подбор электронных компонентов (микроконтроллера и сенсоров под соответствующий температурный диапазон), корпусов, продумываем варианты креплений устройства.

Дальше, когда мы получаем от разработчиков первый прототип, я занимаюсь его тестированием. К примеру, в «СИБУР ПолиЛабе» в Сколково, где происходит тестирование продуктов из полимеров, открылась наша hardware-лаборатория. Наличие собственной лаборатории по испытанию электроники развязывает нам руки в отношении сроков и количества итераций проведения тестов. Климатические испытания часто проводятся в течение нескольких недель, поэтому невыгодно каждый раз платить за аренду лаборатории у внешних подрядчиков.

Для их климатического тестирования у нас в лаборатории есть сертифицированная термокамера, куда я помещаю датчики, подключаю их к системе, которая собирает и отображает показания их работы, и тестирую в разных температурных условиях, от –60 до +100 градусов.

Испытания наших датчиков контроля температуры ExT-01 прошли успешно, и пилотная партия уже установлена на одном из заводов Тобольска.

Также я занимаюсь тестированием на вибростенде датчиков вибрации, которые, в случае успешного прохождения испытаний, тоже будут установлены на предприятиях холдинга.

Кстати, иногда к нам обращаются коллеги из других подразделений с просьбой что-нибудь протестировать. Например, недавно в термокамере мы испытывали взрывозащищенные смартфоны. Целую неделю я приходила в лабораторию и морозила их с 9 утра до 9 вечера. Тестирование помогло выбрать наиболее подходящее решение для задачи коллег.