При згадуванні в розмові слова "лабораторія" пересічний обиватель (не фахівець) відразу уявляє собі ряд образів, навіяних кінематографом і белетристикою, які об'єднує одна деталь: дуже заплутана система пробірок, колб, реторт, з'єднаних між собою, в яких киплять і булькають різнокольорові розчини . При згадці "лабораторія молекулярної біології" - до вищеописаного додається невелика, але яскрава риса: в одній з колб (або реторт) сидить замислений клон і сумними очима дивиться на навколишній світ.
Що стосується колб і іншої хімічної посуду, то вона, дійсно, необхідна для роботи молекулярних біологів, а все інше відноситься до розряду фантастики.
На мій погляд, опис сучасної лабораторії молекулярної біології краще всього проводити в сильно узагальненому вигляді, щоб не обтяжувати вас, шановний читач, зайвими подробицями. Крім того, хотілося б відразу звернути вашу увагу, що мова піде про звичайну вітчизняної лабораторії, де поряд з найсучаснішим обладнанням сусідять агрегати 20-30 річної давності.
Практично будь-яку науково-дослідну роботу передує етап збору інформації про об'єкт і планування експерименту. Для цього молекулярному біологу потрібно комп'ютер, бажано підключений до Інтернет, і спеціальне програмне забезпечення. В Інтернет існує безліч спеціалізованих сайтів для молекулярних біологів: електронні версії журналів з молекулярної біології та суміжних спеціальностей; електронні бази даних про послідовності білків і нуклеїнових кислот; сайти компаній, які торгують обладнанням та реактивами для лабораторних досліджень; сайти наукових колективів і т.д. Крім того, існують сайти, подібні до нашого, на яких студенти та молоді вчені мають можливість отримати корисну інформацію і поспілкуватися один з одним. Як вже говорилося вище, молекулярному біологу потрібне спеціальне програмне забезпечення: починаючи з досить простих програм, наприклад, дозволяють знаходити певні ділянки ДНК в послідовності досліджуваного гена і закінчуючи надзвичайно складними програмами, що вимагають потужних комп'ютерів, що дозволяють моделювати просторову (тривимірну) структуру білків.
Крім інформаційно-обчислювальних функцій, комп'ютер в лабораторії молекулярної біології також, досить часто, несе функцію посередника між приладом і дослідником. Так, наприклад, деякі прилади не мають зовнішнього інтерфейсу (або мають його в сильно спрощеному варіанті) і для управління ними використовується комп'ютер. До таких приладів відносяться хроматографи для Високо Ефективною рідинної хроматографії (ВЕРХ), деякі моделі спектрофотометрів, ампліфікаторів і синтезаторів олігонуклеотидів.
| спектрофотометр | планшетний фотометр |
Кожна лабораторія молекулярної біології має досить вузьку спеціалізацію, яка визначається як методами досліджень, так і об'єктами досліджень. Деякі лабораторії займаються отриманням білків різного призначення (у тому числі і біомедичного) в бактеріальних системах. Бактерії зручні для дослідників тим, що досить швидко розмножуються (наприклад, у кишкової палички - Escherichia coli поділ відбувається раз на 20 хвилин) і прості в маніпулюванні. Існують лабораторії, які займаються дослідженням механізмів дії ферментів. Вивчення механізмів дії ферментів, а також їх властивостей дозволяє дослідникам отримати в своє розпорядження високоточні інструменти для проведення маніпуляцій як з білками, так і з ДНК і створювати ефективні лікарські препарати. У випадку ДНК, вже багато років, відомі різні класи ферментів, які дозволяють "розрізати", "зшивати", модифікувати і проводити ряд інших, більш специфічних операцій з фрагментами ДНК.
У залежності від методів дослідження лабораторія молекулярної біології комплектується відповідними приладами. Практично в кожній лабораторії працюють з мікроорганізмами, для нормального росту яких потрібна підтримка певної температури. Це здійснюється спеціальними приладами - термостатами, які підтримують задану температуру з точністю ± 0.5 градуси. Тимчасове зберігання мікроорганізмів проводять в звичайних побутових холодильниках, тривалий - у спеціальних морозильних камерах, що підтримують температуру від -20 до -80 оС.
Прилади, найбільш часто зустрічаються в лабораторіях молекулярної біології - ампліфікатор, центрифуги, апарати для вертикального і горизонтального електрофорезу білків і нуклеїнових кислот і системи детекції. Залежно від спеціалізації лабораторії в парку устаткування можуть бути присутні й інші, менш поширені прилади.
| камера для вертикального електрофорезу білків | автоматичні піпетки | центрифуга |
Як вже говорилося вище, спеціалізація лабораторії молекулярної біології визначається об'єктами дослідження. Можна нескінченно перераховувати різні мікроорганізми або окремі біологічно активні сполуки, вивченням яких багато вчених присвячують все своє життя. Однак, треба знати міру і зупинитися лише на ряді досить загальних завдань, що вирішуються колективами лабораторій молекулярної біології. Не всяка дослідницька робота, на сучасному етапі розвитку науки, може вважатися такою. Наприклад, секвенуванням ДНК вже кілька років займаються "промисловим способом", тобто кваліфіковані лаборанти, за відпрацьованою методикою отримують досить протяжні фрагменти ДНК, послідовність яких визначають за допомогою спеціальних приладів. Прикладом такої роботи є компанія Celera, один з основних учасників проекту "Геном людини". Створення баз послідовностей ДНК, білків та іншим біологічно активних речовин давно вже не є предметом дослідження фахівця, а лише зручним інструментом в роботі.
Наукові дослідження ведуться як по прикладних (розробка лікарських препаратів і т.д.), так і з фундаментальних напрямків. Найбільший інтерес, на мій погляд, представляють дослідження в області створення нових лікарських препаратів. Всі ці дослідження можна умовно розбити на кілька напрямків:
Кожним з перерахованих вище напрямків займаються десятки лабораторій по всьому світу.
У висновку, хотілося б звернути вашу увагу на те, що розповідати про перспективні наукові розробки у загальному вигляді дуже складно, особливо роблячи знижку на те, що для неспеціаліста треба докладно пояснювати не тільки спеціальні (професійні) терміни, а й суть багатьох явищ і процесів . Саме тому я дуже прошу вас, шановний читач, обговорити цю статтю на форумі. Можливо, при подальшому редакції, це дозволить зробити її більш цікавою.