22 мая 2019, среда, 22:36
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

02 апреля 2015, 11:40

Новый шаг в редактировании генома

Pixabay

Американские ученые сумели еще немного усовершенствовать метод редактирования генома – систему CRISPR/Cas9. Они нашли вариант белка Cas9, который легче доставить в клетки, чем использовавшиеся ранее варианты.

О системе редактирования генома CRISPR/Cas9 мы рассказывали в особом очерке «Редактирование генома: за и против». Благодаря ее открытию за последние пару лет произошла в редактировании геномов настоящая революция. Дела идут настолько хорошо, что уже есть возможность редактировать гены в человеческих эмбрионах, и в научном сообществе разгорелась нешуточная полемика о том, этично ли это, безопасно ли это и так ли необходимо. Пока сошлись на том, что надо как следует убедиться в безопасности метода, да и прямой необходимости нет: экстракорпоральное оплодотворение с последующей селекцией эмбрионов вполне справляется с тем, чтобы не допустить передачи опасных мутаций по наследству. Однако в экспериментах на животных метод отлично работает.

Совсем иначе обстоят дела с редактированием генома отдельных клеток уже родившегося организма. Соображения «против» этического плана возникают здесь гораздо реже, а если иногда и возникнут, будут нейтрализованы состоянием и прогнозом пациентов с болезнями, от которых предполагается лечить, редактируя геном. Уже сейчас проводятся или скоро начнут проводиться клинические испытания применения стволовых клеток крови с отредактированными геномами для лечения ВИЧ/СПИДа и β-талассемии.

Выбор этих двух болезней не случаен. Работать со стволовыми клетками крови в смысле модификации генома проще всего. Можно взять кровь у пациента, выделить из нее стволовые клетки, размножить их, модифицировать, отсортировать те, где модификация действительно произошла, размножить их и ввести обратно пациенту. Высокий пролиферативный потенциал этих клеток и возможность манипулировать ими вне организма пациента делает непринципиальным вопрос эффективности процедуры модификации.

Также обстоят дела и с модифицированием геномов эмбрионов, которые еще не начали делиться. Если взять достаточно эмбрионов, то всегда найдется один, модификация в котором произошла. Если проделывать манипуляции на стадии одной клетки, можно не беспокоиться: все клетки выросшего организма будут содержать модификацию.

Но пока для модификации генома значительного процента клеток, например, печени метод недостаточно эффективен. В первую очередь это связано с методом доставки системы CRISPR/Cas9 в клетки.

Эта система по своей природе бактериальная, у бактерий она работает иммунитетом. Одни из естественных врагов бактерий – бактериофаги (вирусы). У бактериофагов чаще всего геном представлен молекулой ДНК. Бактерии синтезируют молекулы РНК, частично комплементарные вирусному геному, эти молекулы взаимодействуют с вирусной ДНК и привлекают своими сигнальными последовательностями белок Cas9, который вносит разрыв в ДНК бактериофага. Бактерии могут запоминать врагов и, аналогично приобретенному иммунитету у человека, создавать в своем геноме архивные ДНК-копии противовирусных РНК. Это позволяет реагировать быстрее в случае повторного нападения. Исследование таких архивных копий в бактериальных геномах и привело к открытию системы CRISPR/Cas9.

Если вводить в клетки только ДНК, кодирующую направляющую РНК и ген Cas9, в соответствующем месте ДНК образуется разрыв, который будет починен системами репарации клетки, скорее всего с искажением кода ДНК. Этот метод применятся для инактивации генов. Чтобы произошло редактирование, нужно вводить еще и правильный вариант гена.

Оптимальным по сочетанию эффективности и безопасности методом введения генетических конструкций в эукариотические клетки сегодня считаются аденоассоциированные вирусы. Но у них есть существенный для данного применения недостаток: размер ДНК, которую можно упаковать, заметно ограничен. Предел составляет примерно 4500 пар оснований, в то время как стандартный вариант Cas9, принадлежащий Streptococcus pyogenes кодируется геном длиной примерно 4200 пар оснований.

Предыдущие попытки этих же авторов найти у какой-нибудь другой бактерии ген покороче или создать его самим увенчались лишь частичным успехом. Зато в этот раз они нашли походящий ген у золотистого стафилококка. Этот ген оказался на целую тысячу пар оснований короче, а белок не уступал в активности общепринятым вариантам. Это позволило добавить в конструкцию регуляторные области и вообще повысить эффективность модификации.

С помощью нового белка авторы работы отредактировали геном клеток печени, содержащий вариант PCSK9 гена, связанный с высоким уровнем холестерина в крови. Модифицированными в результате оказались 40% клеток печени у мышей, а уровень холестерина в крови снизился почти вдвое.

Сейчас авторы работают над тем, чтобы их метод можно было использовать для лечения миодистрофии Дюшена – моногенного заболевания, смерть от которого неизбежно настигает носителей поврежденного гена в подростковом возрасте.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.