Задачи 2016

СПИСОК ЗАДАЧ БИОТУРНИРА 2016

I Есть контакт! *

При нейропротезировании людям имплантируют электроды, которые передают сигналы от мозга к экзоскелету или другим внешним устройствам. В настоящее время эти электроды могут работать только ограниченное количество времени (до нескольких месяцев), т.к. они вызывают отторжение со стороны мозга и постепенно покрываются глиальными клетками, теряя проводимость. Предложите способы, которые позволят решить проблему использования нейронных протезов. *Автор задачи Коржова Виктория Валерьевна. Нейробиолог, аспирантка Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU) и Немецкого центра нейродегенеративных заболеваний (Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen) в Мюнхене.

II ЧеснОК!

Чеснок часто рекомендуют применять в период эпидемий гриппа. Оцените, оправдана ли данная мера при профилактике или лечении вирусных заболеваний? Каков механизм возможного противовирусного действия чеснока?

III Зри в корень!*

Эмиссия СО2 с поверхности почвы – это один из основных путей поступления этого парникового газа в атмосферу Земли (около 30%). Прогнозирование эмиссии CO2 с поверхности почвы является фундаментальной экологической задачей, для ее решения, важно знать вклад главных составляющих: дыхания микроорганизмов (продуцирование СО2 в процессе окисления органического материла) и корней растений. Но как в поле разделить эмиссию СО2 почвы на микробное и корневое дыхание, не нарушая естественного сложения почвы? Существует ряд изотопных методов для этой цели (маркеры 13С и 14С), но их массовое применение нецелесообразно по экономическим (дорогостоящая метка 13С и масс-спектрометрическое оборудование) и экологическим (в случае с радиоактивным изотопом 14С) причинам. Предложите экологически и экономически оправданный подход, позволяющий оценить вклад микробного и корневого дыхания почвы в эмиссию СО2, при этом необходимо сохранить естественное сложение почвы и, по возможности, ее исходные гидротермические условия. *Задача предложена лабораторией почвенных циклов азота и углерода, Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения (ИФХиБПП), г. Пущино

IV Полезная радиация*

Вспомним фразу знаменитого врача и философа Парацельса: «Всё – яд, всё – лекарство; то и другое определяет доза». Применимо это и к ионизирующему излучению, когда при облучении живых организмов в области малых доз и мощностей, наблюдается, стимуляция роста, развития, улучшения физиологических параметров. Подобный эффект называют феноменом гормезиса. Уже более 100 лет, он исследуется на разных организмах, однако пути, по которым формируются положительные эффекты от малых доз ионизирующего облучения, до сих пор не до конца ясны. Предложите один из путей, по которому может происходить активация генов, инициирование синтеза белка, стимуляция роста и развития, например, у сельскохозяйственных растений, после предварительного γ-облучения их семян. *Задача предложена лабораторией радиобиологии и экотоксикологии растений, Всероссийский Научно-исследовательский Институт Радиологии и Агроэкологии (ВНИИРАЭ), г. Обнинск

V Купальный сезон*

Красоты крымской природы, благоприятный климат, богатая событиями и памятниками история, целительный воздух и, конечно, купания в море привлекают сотни тысяч отдыхающих. Однако в ряде населенных пунктов Ялтинского, Алуштинского, Феодосийского и других муниципальных образований отсутствуют очистные канализационные сооружения. Например, нет очистных сооружений в п. Коктебель (2800 жителей), что приводит не только к загрязнению прибрежной зоны самого курорта, но и расположенного рядом Карадагского природного заповедника. Качество морской воды в рекреационных зонах ухудшается в летний (туристический) сезон, возрастает количество кишечных заболеваний. Предложите способы предотвращения загрязнения прибрежной зоны сточными водами или способы устранения влияния загрязнения на экологическую обстановку и здоровье человека. Решение должно подходить для небольшого поселка в Крыму, увеличивающего свою численность в 10 раз в летние месяцы. *Задача предложена заместителем директора по научной работе, кбн Костенко Н.С. ФГБУН «Карадагская научная станция им. Т.И.Вяземского – природный заповедник РАН»

VI Виноград. Перезагрузка.*

Виноград — это одна из самых капиталоемких земледельческих культур. Львиная доля затрат приходится на защиту растений от болезней и вредителей. Системные химические препараты (например, фунгициды: Полирам, Кабриотоп, Квадрис, Топаз, инсектициды: Калипсо, Би58, Инсегар, Фастак) токсичны для окружающей среды и действуют строго определенный период до выведения из растения. Предложите способ одновременного закрепления средств защиты в растении и снижения токсичности для окружающей среды и человека. *Задача от ученых-виноградарей Северо-Кавказского зонального НИИ садоводства и виноградарства, г. Краснодар

VII Чтобы риф не стал мифом*

В последние годы все сильнее развивается так называемое «отбеливание кораллов», обусловленное парниковым эффектом в атмосфере Земли и увеличением температуры воды мирового океана. Процесс «отбеливания кораллов» характеризуется утратой кораллами эндосимбионтов -зооксантелл и приводит к увеличению их хрупкости и может приводить к гибели. Коралловые рифы являются одним из основных стоков CO2 в биосфере, обуславливая около 50% его фиксации. Разрушение кораллов снижает фиксацию углекислого газа, его концентрация в атмосфере растёт, что ведёт к дальнейшему потеплению и ещё большему разрушению кораллов. В результате наблюдается циклический деструктивный процесс. Предложите свой способ борьбы с «отбеливанием кораллов», отличный от существующих на сегодняшний день, либо устраняющий присущие им недостатки. *Авторы задачи: д с/х н Злотников Артур Кириллович, ООО Научно-производственная фирма «Альбит» и кбн Минкевич Наталья, Институт биоорганической химии им. М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН (ИБХ РАН), лаборатория белков гормональной регуляции

VIII Холодное сердце

Сохранение качества трансплантационного материала является одной из ключевых задач современной медицины. Существует несколько подходов для ее решения: максимальное замедление метаболизма — «замораживание» и сохранение органов в условиях, приближенных к физиологическим. Внутри каждого из этих подходов существует целый ряд техник, которые, однако, позволяют сохранять органы для трансплантации недлительное время. Предложите оптимальные способы сохранения конкретных органов для трансплантации в течение продолжительного времени.

IX Что раньше — курица или яйцо?*

У аэробных организмов неотъемлемой частью метаболизма являются антиоксидантные системы, нейтрализующие активные формы кислорода, которые образуются в результате протекания многих метаболических процессов. Однако гены, кодирующие антиоксидантные ферменты, также обнаружены у анаэробных организмов, в том числе – у облигатных анаэробов. Это открытие позволило ученым предполагать, что антиоксидантные ферменты возникли эволюционно до становления кислородной атмосферы. Возможно, что последний универсальный общий предок (last common universal ancestor, LUCA), хоть и был анаэробным организмом, так же обладал антиоксидантными ферментами. Предположите, зачем древним анаэробам могли быть нужны антиоксидантные ферменты.

*Задача предложена кбн Козулевой М.А. лаборатория Фотосинтетического электронного транспорта Институт Фундаментальных проблем биологии РАН, г. Пущино

X Уравнение жизни

Идеи гуманизма, научно-технический прогресс, развитие медицины выводят человеческую популяцию из-под действия стабилизирующего отбора. Это приводит к накоплению нежелательных мутаций, что в свою очередь может грозить вымиранием биологического вида. Постройте математическую модель, которая покажет может ли накопление нежелательных мутации стать фактором, который приведет к гибели человечества?

XI #ribosomes_dance*

Биосинтез белка (трансляция) включает в себя три последовательные стадии: инициация (рибосомы связываются с матричной РНК), элонгация (образование пептидных связей между аминокислотами), терминация трансляция (высвобождение готового белка, уход рибосом с мРНК). В определенных условиях рибосома останавливается на этапе терминации, застревая на мРНК с практически готовым белком. Для возобновления терминации необходим какой-либо сигнал. Из результатов некоторых экспериментов in vitro следует, что инициация трансляции одной рибосомы может стимулировать терминацию другой рибосомы. Предложите экспериментальный подход (умственный эксперимент), который доказал бы или опровергнул предположение о «сигнальной» роли инициации. Какие преимущества дает клетке регуляция трансляции через терминацию?

*Автор задачи Согорин Евгений, Лаборатория механизмов биосинтеза белка, Институт белка РАН, г. Пущино

Дополнительные поясняющие материалы к задаче: https://youtu.be/7sJA9M76L1A

XII Дело-табак

Задача предложена партнером БиоТурнира — компанией «Sartorius»

Компания «Инновационные технологии» планирует производить 20 г очищенного антитела Х, полученного в культуре табака (IgG), которое может использоваться для лечения рака. Производственная линия клеток – генетически модифицированная BY-2, которая удваивается в течение 1 дня в волновом биореакторе Biostat®RM, Sartorius.

Разработайте двухфазный процесс, который гарантирует экспрессию 500 мг IgG в 1 л культурального бульона. Необходимо также подробно описать полный upstream процесс (создание Мастер-банка и Рабочего банка, наращивание клеток, экспрессия IgG) для того, чтобы получить 20 г IgG для проведения доклинических исследований в кратчайшие сроки. Объясните ваше решение и расскажите про все преимущества и недостатки вашего upstream процесса.

XII Идентификация пленки

Клинические особенности инфекционного процесса во многом обусловлены биологическими свойствами бактерий и конгломератами их сообществ, погруженных во внеклеточный матрикс, — биопленок. Чувствительность к антибиотикам, параметры роста, обмен генетической информацией отличаются для планктонных и пленочных форм. Повышение клинической эффективности научных исследований связывается с проведением их в естественных условиях организма. До настоящего времени ротовая полость наиболее широко используется при изучении и неинвазивном контролировании качественных параметров образования биопленок в организме человека.  Предложите неинвазивный метод визуализации количественных характеристик образовавшихся в организме биопленок (объем, количество и плотность бактерий).

*задача предложена лабораторией молекулярной эпидемиологии и микробиологии НИИ ЭМ им. Г.П. Сомова

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Google Plus