Технология CRISPR/CAS9 - революционное достижение уходящего десятилетия.

0 257

В нашем мире существуют настолько крошечные микроорганизмы, что мы никогда не замечаем их невооруженным глазом. У этих маленьких существ, как и у нас, есть гены, которые кодируют синтез белков.

Допустим, бактерия встретила на своем пути вирус, и, чтобы не погибнуть от проникшего внутрь нее чужеродного элемента, она включает свою иммунную систему. В основе этой системы лежит CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) - комплекс повторяющихся идентичных участков ДНК. Между этими участками находятся спейсеры-разделители с фрагментами геномов вирусов - своеобразными “портретами” тех, с кем когда-то встречалась эта бактерия или ее предки. Таким образом клетка запоминает “чужестранцев”. Когда вирус попадает в бактериальную клетку, искать его и бороться с ним начинает специальный белок CAS9: запускается механизм сравнения генов CAS9 с теми участками, которые уже есть в CRISPR. Если находится спейсер-”досье на нарушителя”, белок CAS9 разрезает двойную спираль вирусного ДНК, то есть уничтожает ее. Так клетка защищается от инфекции.

Этот механизм ученые подсмотрели у природы лишь в начале XX века и практически сразу придумали, как можно его использовать для редактирования генома (исправления неправильных последовательностей генов, “выключения” некоторых генов и т.д) более крупных организмов, в том числе и человека. Теоретически таким образом можно избавить людей от различных наследственных заболеваний.

Вот как работает эта технология. Допустим, специалисту требуется обнаружить мутантную последовательность нуклеотидов и точечно вырезать ее из ДНК. Именно с этой задачей в силах справиться белок CAS9, если заранее показать ему, что именно искать. Когда белок “вырезает” фрагмент ДНК, клетка начинает “паниковать” и пытается починить разрывы. Она может сделать это двумя способами. Первый: “берет” концы ДНК и сталкивает их вместе, это не очень эффективно для редактирования генома, поскольку могут потеряться основания ДНК, но такой вариант хорошо подходит, если необходимо “выключить” ген. Второй способ, более подходящий для редактирования: она восстанавливает утраченный фрагмент ДНК из парной хромосомы (в организме есть копии генома от отца и матери, откуда клетка может “брать” аналогичные фрагменты). Ученые могут обмануть клетку, встроив в нее не родной фрагмент ДНК, а тот, который необходим, он будет соответствовать нужной хромосоме по краям, но отличаться в середине. В середину фрагмента ученые могут поместить все, что угодно, даже новую ДНК, клетка не заметит “подмены”.

Разработка технологии

Технологию исправления генома в 2012 предложили сразу две группы американских ученых: команда из Университета Беркли и из Института Броуда. Практически сразу же между двумя этими лабораториями началась борьба за патент CRISPR/CAS9: каждая сторона претендует на то, что именно она была первой в разработке. Ученые обвиняют друг друга в мошенничестве и пытаются доказать свое первенство с помощью записей в лабораторных журналах.

Неизвестно, сколько продлится эта борьба, некоторые специалисты считают, что когда она закончится, другим исследователям и медицинским учреждениям придется платить огромные суммы за лицензию, чтобы использовать CRISPR/CAS9 в коммерческих целях.

С 2017 года ученым, создавшим метод редактирования генома, предрекают Нобелевскую премию, но награду им пока не вручили.

Как сейчас обстоят дела с этой технологией

Сегодня CRISPR/CAS9 не используют повсеместно, с ее помощью не избавляют людей от рака или других страшных болезней. Эта технология пока не выходит за границы лабораторий. Дело в том, что в процессе работы с ней ученые сталкиваются с некоторыми трудностями. Например, специалисты отмечают, что эту систему очень сложно “ввести” внутрь организма: в Чашке Петри работать с CRISPR/CAS9 легко, а когда дело касается живого организма, то возникают определенные преграды.

CRISPR/CAS9 обычно помещают внутрь вируса и затем заражают им клетку. Но побочные эффекты, которые могут впоследствии проявиться, еще мало изучены.

Технологию редактирования генома используют тысячи ученых по всему миру для решения очень важных задач: для моделирования заболеваний у животных, выведения редких химических соединений в промышленных масштабах или фундаментальных исследований генома.

Конечно, в истории были случаи, когда подобные технологии применялись к людям, но такие случае единичны.

В 2015 году в Англии вылечили от лейкемии годовалого ребенка, отредактировав клетки крови девочки технологией, которая предшествовала CRISPR/CAS9. Ранее эту терапию исследователи испытывали только на мышах в лаборатории.

В 2018 году китайский ученый Хэ Цзянькуй объявил, что с помощью CRISPR/CAS9 ему удалось изменить ДНК человеческих эмбрионов: укоротить ген CCR5 и тем самым обеспечить им иммунитет к ВИЧ.

Проблема заключалась в том, что эксперимент ученый проводил в тайне, нарушая этические нормы (согласно этическим нормам, после опытов такие эмбрионы необходимо уничтожить, чего китайский ученый не сделал). В 2019 году власти Китая объявили о рождении первых генетически модифицированных детей и практически сразу начали расследование в отношении Цзянькуя.

Некоторые специалисты отмечают, что функция CCR5 плохо изучена, и изменение этого гена может сделать девочек более восприимчивыми к таким распространенным заболеваниям, как грипп.

Несмотря на историю с китайским исследователем, CRISPR/CAS9 не прекратили испытывать на людях, правда уже не на эмбрионах. В 2016 году в Китае начались опыты по редактированию генома взрослого человека, больного раком легких, но результаты исследования еще не опубликованы. В 2019 году в США приступили к двум испытаниям технологии CRISPR/CAS9: одно направлено на борьбу с тремя типами рака, другое - на серповидноклеточную анемию.

Технология редактирования генома, вероятно, войдет в историю как одно из самых важных достижений в медицине, возможно, в будущем она станет главным оружием в борьбе с онкологией.


https://zen.yandex.ru/media/id...

Пётр Толстой: нам плевать на Макрона. Убьём…

Французы в шоке, таким жёстким журналисты его ещё не видели. Впрочем, им не привыкать, в том числе и к реакции своих зрителей. Из раза в раз приглашать в эфир ведущего канала BFMTV и бр...

Почему Собчак пропала с радаров
  • pretty
  • Вчера 08:29
  • В топе

КВАДРАТУРА   КРУГАЛистаю ленту новостей и думаю: «Чего-то не хватает, что-то в стране изменилось. А что?». И вдруг понял: нет Собчак. Пропала. Еще буквально пару месяцев назад ее фамилия обя...

Шчо вы к нам прысталы?!

- Какие мы вам братьтя, хто вам это сказал?! Мы сами по себе! А вы лизеты й лизэтэ. Вы понимаете, шо мы не хотымо з вамы жыты?! Мы хотим отдильно, без вас, сами по себе!- Понимаем. И по...