Задачи 2015

ЗАДАЧИ ОТБОРОЧНОГО ЭТАПА

№1. Не навреди!

(задача предложена лабораторией молекулярной токсинологии ИБХ РАН)

Известно, что наиболее действенной помощью при лечении серьезных укусов
или ужалений ядовитыми животными является введение антисыворотки.
Антисывортоки получают иммунизацией крупных животных не смертельными
дозами яда. Однако при введении в кровоток человека антисывортоки, как
любые чужеродные белки, могут вызывать серьезные осложнения вплоть до
анафилактического шока. Предложите вариант приготовления антисыворотки,
не вызывающей подобных осложнений

№2. Вот что клей животворящий делает!

На данный момент широко используется медицинский клей, однако он способствует заживлению только мелких кожных ран вследствие образования на их поверхности изолирующей пленки. Предложите состав «крема будущего» или новую технологию, которые можно будет использовать для заживления глубоких открытых ран разного характера (колотые, резанные и т.д.).

№3. Будешь весел, будешь рад, за здоровый виноград!

(Задача от ученых-виноградарей Северо-Кавказского зонального НИИ садоводства и виноградарства, г. Краснодар)

Из-за повсеместного распространения филлоксеры (Phylloxera vastatrix) в виноградарских районах мира большинство современных насаждений возделываются в привитой культуре. Подвоем является виноградное растение, относящееся чаще всего к американским видам рода Vitis. L. (V. riparia, V. rupestris, V. berlandieri, V. champini и др.), а привой в большинстве случаев представлен V. vinifera. Данный способ защиты виноградников от корневой формы филлоксеры достаточно эффективен, однако требует значительных материальных затрат. Применялось также и затопление виноградников что, конечно же, приводило к водной эрозии почв, и возделывание виноградников на песках, где виноград не способен дать хороший урожай. Для борьбы с листовой формой виноградной филлоксеры применяются инсектициды. Химические средства борьбы с данным вредителем эффективны только в период лёта филлоксеры, но абсолютно бесполезны, когда филлоксера находится в листовых галлах и наиболее вредоносна для растения. Интересно, что листовая и корневая формы филлоксеры выбирают для себя одни сорта винограда и совершенно безразличны к другим.
Предложите свой вариант решения проблемы контролирования численности Phylloxera vastatrix на виноградниках России. Решение должно быть экологичным и сохранять почву от загрязнения и эрозии.

№ 4. Не все то золото

(задача предложена лабораторией иммунохимии, ФИБХ РАН)

Стафилококк — один из наиболее распространенных патогенных микроорганизмов. В частности, 25-40% населения являются постоянными носителями золотистого стафилококка. С его носительством связаны и воспалительные заболевания (пневмония, менингит и другие), и нарушения иммунного ответа (аллергия и астма). Основная причина высокой патогенности стафилококков заключается в быстром эволюционировании микроорганизма, так в популяции появилась и закрепилась устойчивость к пенициллину, а также появились штаммы, устойчивые к другим используемым антибиотикам. Предложите новые способы для предупреждения и лечения заболеваний, вызванных патогенными стафилококками.

№ 5. Просто неодинокий остров

Большое тихоокеанское мусорное пятно (The Great Pacific Garbage Patch) представляет собой водоворот антропогенного мусора в центральной и северной частях Тихого океана. Основным компонентом загрязнения (около 80%) является пластик разного размера и степени деградации. Предложите схему очистки вод мирового океана от подобного мусора, в результате которой экосистема сможет самовосстановиться.

№ 6. Гламурная кислота.

(задача предложена сотрудниками ЗАО «Фарм-Синтез»)

В настоящее время все большую популярность в косметологии приобретают препараты на основе гиалуроновой кислоты. Гиалуроновая кислота (ГК) — это природный полимер, очень чувствительный к механическому, термическому и химическому воздействию, поэтому, важно правильно сохранять ее в процессе выделения, очистки и стерилизации. Для стабилизации ГК и предотвращения биодеградации используют различные сшивающие агенты, которые являются токсичными и их наличие является недопустимым в готовом препарате. Стадия очистки от сшивающих агентов является трудоемким процессом и определяющим фактором при формировании цены на препараты. Другой проблемой является стерилизация препаратов ГК: при температурной стерилизации они подвержены частичной или полной деградации. Предложите  коммерчески выгодные способы очистки от сшивающих агентов и стерилизации ГК.

№7. Действовать локально.

(задача предложена лабораторией тканевой инженерии, ИТЭБ РАН)

В последние годы большое внимание уделяется протеомным исследованиям. Одним из самых сложных и капризных объектов являются мембранные белки внутриклеточных органелл. Исследования осложняются кроссконтаминацией субклеточных мембранных фракций и высокой гидрофобностью белков. Что бы Вы предложили для решения указанных проблем и проведения полного протеомного анализа, например внешних мембран митохондрий из культуральных фибробластов?

№8. Непосторонние постороннии.

В развитых странах увеличивается количество людей с аутоиммунными заболеваниями, в то время как в развивающихся странах такие заболевания встречаются редко. Одним из возможных объяснений этого факта является борьба с глистными инвазиями в развитых странах. С другой стороны, известен экспериментальный метод лечения некоторых аутоиммунных заболеваний и аллергических состояний путем умышленного заражения гельминтами. Оцените положительные и отрицательные стороны гельминтотерапии и долгосрочные перспективы использования или неиспользования этого метода.

№9. Лицо города

(задача предложена активистами города Пущино)

В городе Пущино в последние годы появилась и распространилась каштановая минирующая моль Cameraria ohridella, поражающая городские каштаны. Многолетние атаки вредителей, как правило, приводят к гибели деревьев-интродуцентов. Эту проблему пытаются решить активисты города Пущино: для борьбы с минирующей молью применяются систематические сбор и утилизация зараженной листвы и развешивание феромонных ловушек. Существуют и другие подходы, например, химические инъекции. Однако каждый из этих способов имеет как свои преимущества, так и ограничения и недостатки, что не позволяет активистам использовать их в полной мере. Объясните необходимость или невозможность использования того или иного подхода. Предложите оптимальный комплексный подход к защите каштановых насаждений, подходящий для активистов города, который бы учитывал роль человеческого фактора, экономическую составляющую и, главное, эффективность предлагаемых вами мер. Решение должно быть не сложным в реализации и не требующим больших временных затрат и финансовых вложений.

№10. Недостатки ФБР

В настоящее время в промышленности применяется несколько видов цианобактерии и микроводорослей, которые выращиваются для получения пищевых и кормовых добавок, β-каротина, глицерина и т.д. Для промышленного использования фототрофных микроорганизмов необходима разработка специальных аппаратов для культивирования – фотобиореакторов. Существующие фотобиореакторы (на основе ферментеров, плоскопараллельные кюветы, трубчатые и другие) обладают рядом недостатков: неравномерное освещение, налипание культуры на стенки, сложности организации перемешивания. Разработайте промышленный фотобиореактор с рабочим объемом не менее 10 литров, обеспечивающий максимальный выход биомассы культивируемого фототрофа.

 

ЗАДАЧИ ФИНАЛЬНОГО ЭТАПА

№1. Палочки-выручалочки.

Ученые Мичиганского университета [Historical contingency and the evolution of a key innovation in an experimental population of Escherichia coli Zachary D. Blount, Christina Z. Borland, and Richard E. Lenski ] исследовали гено- и фенотипические изменения, происходящие при смене поколений кишечной палочки. С 1988 года в течение 20 лет они наблюдали эти изменения у 40 тысяч поколений E.Coli и доказали, что случайная мутация привела к эволюционным изменениям. Предложите варианты исследования эволюционных процессов, но в менее продолжительном эксперименте (на том же объекте исследования или на другом).

 

№2. Мыслить глобально.

(задача предложена лабораторией тканевой инженерии, ИТЭБ РАН)

Представьте себя на месте знаменитого ученого. Ваши работы сделали Вас известным в широких научных кругах и заслужили Вам всемирное уважение и признание. Наконец и правительство оценило ваши таланты и выделило огромный грант на решение проблемы:

А) Онкологических заболеваний Б) Старения В) Сердечно-сосудистых заболеваний и их последствий.

Необходимо продумать общую стратегию, программу исследований и разработок по одному из направлений, продумать состав Вашего научного коллектива, обосновать какое научное оборудование понадобится.

№3. Инферно

В романе Дэна Брауна «Инферно» один из героев создал вирусный вектор. «Вирус не вызывает явных симптомов, сигнализирующих о том, что он меняет что-то в наших генах. Чрезвычайно заразный патоген, распространяющийся по воздуху и лищающий человека способности к деторождению на генетическом уровне. Вирус бесплодия, активирующийся случайным образом. Вирус есть у всех, но бесплодной окажется треть населения.» Таким образом герой книги попытался решить проблему перенаселения планеты. Подтвердите или опровергните биологическую возможность создания такого вирусного вектора и рассмотрите механизм его патогенности.

№4. Средневековый огород: определите вид и род.

«Манускрипт Войнича» написан предположительно в XV веке на неизвестном языке и условно поделен на 6 разделов, один из которых принято называть «Ботаническим». В этом разделе представлены рисунки более 100 растений, большая часть из которых предположительно классифицирована. Два растения, представленные на рисунках, исследователям так и не удалось однозначно определить. Попытайтесь определить классифицировать представленные на рисунках растения (для рисунка 42 имеется ввиду нижнее красное растение).

 

plant42rplant38r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№5. Cruelty free

На данный момент определен минимальный объем in vivo доклинических исследований для оригинальных лекарственных средств (ЛС) для получения разрешения на проведение клинических исследований и дальнейшей регистрации препаратов. Однако противники исследований на животных предлагают разрабатывать и внедрять другие способы тестирования лекарств. В связи с этим:
1. Рассмотрите возможность/невозможность полностью отказаться от проведения доклинических испытаний на животных
2. Предложите свои схемы тестирования оригинальных ЛС.
3. Сравните схемы тестирования оригинальных ЛС.

*Оргкомитет благодарит за консультации при составлении задачи Екатерину Солодникову (Medical Reviewer/Associate project manager, ZM Company)