Компания Profluent представила новаторский проект OpenCRISPR – первый в мире открытый редактор генов на основе ИИ, который поможет точно редактировать человеческий геном. Об итогах и будущем экспериментов, имеющих отношение к редактированию генома высших организмов, дискутируют в Новосибирске специалисты из 11 государств. Технологии - 2 октября 2019 - Новости Санкт-Петербурга -
Нейросеть отредактировала человеческий геном
Если ученые смогут перенести ее ДНК в геном космонавта, люди, как он считает, забудут о проблеме сильной солнечной радиации в космосе. Ученые из компании Profluent представили Open CRISPR-1 — первую систему редактирования генома CRISPR-Cas9, созданную с помощью нейросети. На Втором саммите по редактированию генома человека в Гонконге ученые задали Хэ вопрос, знает ли он о влиянии CCR5delta32 на работу мозга? Китайские ученые разработали модульную систему редактирования генов под названием CyDENT, которая может быть более эффективной, чем технология CRISPR.
Ген — вырезать, вставить. Нобелевскую премию по химии дали за технологию редактирования генома
Швейцарские учёные революционизировали метод редактирования генома CRISPR-Cas, значительно расширив его возможности. Генетик Крутовский назвал две проблемы при редактировании генома человека. Выдающееся достижение ученых Центра животноводства имени Эрнста корова Цветочек получена два года назад чисто лабораторным методом, путем, цитата, переноса ядер соматических клеток, используя эмбрионные фибробласты. Когда несколько лет назад появился мгновенно ставший популярным инструмент генетического редактирования генома CRISPR/Cas, казалось, что человечество сможет наконец справиться с наследственными болезнями.
Технология перепрограммирования генома стала важным этапом в решении главной задачи человечества
- Вирусология
- В Китае научились "редактировать" геном человека
- Технология перепрограммирования генома стала важным этапом в решении главной задачи человечества
- Биологи разрабатывают новые методы редактирования геномов
Международный научный форум по редактированию генома начался в РФ
Такой подход может не только исправить мутации, вызывающие эти заболевания, но и потенциально обратить вспять некоторые из их разрушительных последствий, давая новую надежду пациентам и их семьям. Помимо непосредственного применения, расширение возможностей CRISPR открывает путь к революции в области геномной медицины. Исследователи и врачи могут рассчитывать на лечение гораздо более широкого спектра генетических заболеваний, включая те, которые до сих пор считались неизлечимыми. Этот прогресс также может стимулировать исследования в таких областях, как биология старения, устойчивость к заболеваниям и регенерация тканей. Кроме того, повышение точности и гибкости редактирования генома открывает возможности для более безопасных и эффективных вмешательств, снижая риск нежелательных генетических модификаций. В долгосрочной перспективе эти достижения могут привести к улучшению понимания и лечения сложных генетических заболеваний.
Благодаря этому инновационному подходу появилась возможность редактирования генетического материала в труднодоступных митохондриях и хлоропластах.
Все это происходит на фоне угрозы экспортных ограничений США в биотехнологическом секторе Китая. Подпишитесь , чтобы быть в курсе. Исследователи из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук сообщили о своей модульной системе редактирования генов под названием CyDENT. ДНК разрезается, а затем восстанавливается естественным клеточным процессом. Это может привести к неточному редактированию и нежелательным мутациям. CyDENT действует иначе и ее можно использовать для редактирования генов без каких-либо сокращений.
Что умеют программные роботы Китайские ученые используют модули для выполнения различных этапов процесса редактирования.
Проект выполняется при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Национального проекта «Наука и университеты». Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. Если даже 10 лет назад в арсенале учёных были бактерии-векторы и генные пистолеты, которые модифицируют геномы в произвольных местах, то сейчас основной инструмент — высокоточная технология CRISPR. Но и она не лишена недостатков: во-первых, эта система белков достаточно крупная и просто «не влезает» в некоторые векторы, во-вторых, с её помощью можно редактировать только ДНК, а для работы с РНК она не годится и, в-третьих, сейчас эта технология становится предметом патентных споров. Большая междисциплинарная команда биологов, в которую входят ученые трех подразделений МГУ имени М.
Искусственный интеллект помогает расшифровывать рентгеновские снимки, делать заключение по анализам крови, предлагать возможные диагнозы и варианты лечения пациентов. Также ИИ может высчитывать возможность возникновения у человека того или иного заболевания. Специалисты утверждают, что машина в некоторых случаях может заметить то, что упускает человек ввиду своей не совершенности. При этом ИИ должен работать непосредственно под контролем людей.
Изменение генома CRISPR
Но это отдельные случаи, и массового отказа от публикаций российских авторов в зарубежных журналах не наблюдается». Однако вести научную работу все равно стало сложнее. Глобальная база данных со сведениями о публикациях в научных журналах и патентах Web of Science в 2022 году приостановила доступ для российских пользователей. Для российских ученых возникли сложности и с грантами за рубежом.
В марте 2022 года UK Research and Innovation Государственное агентство исследований и инноваций Великобритании приостановило выплаты грантов для проектов, в которых заняты ученые из России. Еврокомиссия отказалась заключать новые контракты с российскими организациями в рамках программы Horizon Europe ключевая программа финансирования исследований и инноваций ЕС , приостановила платежи по текущим договорам и стала пересматривать активные проекты. Французская научная организация CNRS тоже ограничила партнерство с российскими учеными.
Глобальной изоляции нет, но отказы в сотрудничестве — есть. О них говорят и сами ученые: дочь доцента физического факультета МГУ Владимира Сурдина, биохимик, должна была по приглашению ехать работать за рубеж. Но приглашение отозвали, пояснив, что «вы хороший специалист, но у нас нет морального права».
Как поясняет Дмитрий Карпов, один из основных вызовов для быстрого развития генетических технологий в России — дефицит информации и опыта: «Есть нехватка квалифицированных специалистов, а сегодня еще и обязательный для индустрии обмен международным опытом усугубляется сложившейся ситуацией. Все это, вероятно, осложнит подготовку кадров в будущем». Санкции также создали дефицит расходников вроде реагентов и оборудования для лабораторий — все это было преимущественно зарубежным.
Возможной альтернативой становятся поставщики из стран Азии, но не всему можно быстро найти замену. Острее всего стоит проблема обеспечения исследователей качественным и надежным оборудованием. Если ученые-теоретики еще как-то справлялись, то экспериментаторы уже в марте 2022 года жаловались , что закончились реагенты и запчасти для оборудования.
Энгельгардта РАН «Остается полагаться на смекалку российских мастеров, искать в продаже китайские аналоги, а также думать о переходе на имеющиеся отечественные решения, которые, кстати, есть и весьма достойно работают. В нашей лаборатории наряду с зарубежными амплификаторами, регистрирующими сигнал в режиме реального времени, используются и отечественные приборы, и они еще ни разу не подвели. Пока что наука в целом и направление генетических технологий в частности даже под санкциями продолжают работать и развиваться дальше.
Модифицированные направляющие улучшают свойства «молекулярных ножниц» — повышают их точность и снижают токсичность для клеток. Статья об исследовании опубликована в международном журнале The CRISPR Journal в конце 2022 года, а само исследование проводится при поддержке Российского научного фонда. Это еще один шаг к повышению точности лечения при помощи редактирования генов.
Как поясняют сами сотрудники института, чтобы исправлять ошибки в геноме, «ножницы» нужно вовремя «включать» и «выключать», и вторая задача наконец решена.
Однако редактирование ДНК в митохондриях человека или хлоропластах растений представляет сложность, так как получить направляющую РНК трудно. Для преодоления сложности редактирования ДНК в митохондриях человека или хлоропластах растений, был разработан подход с использованием «белкового механизма». Этот метод основывается на использовании белкового сигнала для доставки редактора внутрь клетки, обходя необходимость в направляющей РНК. Таким образом, обеспечивается доступ к редактированию геномов этих труднодоступных клеточных органелл. Точность CyDENT, обусловленная его способностью выборочно редактировать одну цепь ДНК за раз, позволяет проводить более контролируемые и эффективные исследования этих клеточных геномов.
В митохондриях было обнаружено много однонуклеотидных вариаций, которые предположительно связаны с болезнями. Согласно статье, эти проблемы можно решить с помощью «точного преобразования оснований» с использованием одноцепочечного редактора, такого как CyDENT. Что касается хлоропласта, где происходит фотосинтез, многие белки, закодированные в его геноме, связаны с эффективностью преобразования солнечного света в энергию.
Именно этим обусловлен особый интерес ученых к данным молекулам. Исследователи из Мо сковского государственного университета имени М. Эта система может применяться как в научных исследованиях, так и в разработке подходов к лечению и профилактике большого количества заболеваний: наследственных, инфекционных ВИЧ, гепатиты, малярия , опухолевых и иммунных. Стволовые клетки могут превращаться в различные типы клеток — костные, хрящевые, мышечные, клетки жировой ткани или кровеносных сосудов. Это позволило подтвердить их функцию в подавлении разрастания соединительной ткани.
Оливия Манагарова Опухолевые мутации отличаются широким разнообразием. Так, самый часто мутирующий ген — супрессор опухолевого роста TP53 — может подвергаться более чем тысяче вариантов «поломок». Именно на его примере авторы статьи в Nature Biotechnology продемонстрировали работу нового подхода к скринингу мутаций, который основан на праймированном редактировании prime editing. В систему для праймированного редактирования входят pegRNA prime editing guide RNA , содержащая гидовый участок, нужный для поиска редактируемого фрагмента в геноме, и целевую последовательность, на которую этот фрагмент нужно заменить. Чтобы расширить возможности праймированного редактирования, ученые дополнили pegRNA «сенсорным» сайтом. Этот сайт, по задумке исследователей, должен быть специфичным для конкретного варианта и повторять естественную архитектуру целевого участка. Он позволяет конструировать pegRNA для тысяч генетических вариантов и одновременно генерировать для них сенсорный сайт. Новый подход к скринингу направлен на выявление мутантных вариантов, встречающихся у пациентов, и описание их функциональной роли.
Биологи МГУ открыли новый метод редактирования генов некодирующих РНК
Китай злоупотребляет результатами исследований в сфере генетики с целью редактировать геном солдат своей армии, а также пытается модифицировать вирусы. Однажды учёные подумали: а почему бы не использовать CRISPR/Cas для редактирования геномов? Кроме того, повышение точности и гибкости редактирования генома открывает возможности для более безопасных и эффективных вмешательств, снижая риск нежелательных генетических модификаций. Как ученые научились редактировать геном.
Новости по теме: редактирование генома
В обычных условиях тот распознает ДНК вирусов, своих заклятых врагов. Лауреаты показали, что белком можно управлять и подсовывать ему ДНК растений и животных. Достаточно снабдить его молекулой-образцом. Белок начнет измельчать нужный участок, независимо от того, кому тот принадлежит. Более того, технология позволяет не только удалять гены, но и вставлять на их место новые, исправленные в лаборатории. Метод позволил заменять гены в течение нескольких дней.
Генетики смогут использовать «редактор» при лечении наследственных заболеваний и онкологии. Например, он позволит вырезать гены, связанные с раком молочной железы и яичников. Также возможно удалить мутации, ответственные за серповидноклеточную анемию.
Статью с научным исследованием можно почитать тут.
Предоставить доступ к еще большему разнообразию. С помощью AI появилась возможность экстраполировать на новые белковые пространства, которые еще не были освоены, тем самым выходя за рамки природных белков. Активировать новые функции, ранее не доступные ученым. OpenCRISPR-1, разработанный Profluent, представляет собой прорыв в области и обещает значительное ускорение процесса генной инженерии, уменьшение его стоимости и расширение возможностей модификации организмов.
Общедоступность этого инструмента определенно поспособствует более широкому распространению и совершенствованию технологии CRISPR, что приведет к новым открытиям и достижениям в области. Перед наукой открываются безграничные возможности, и мы можем ожидать значительных продвижений в области медицины и биотехнологий в ближайшем будущем.
Результаты представлены в двух статьях в Nature Communications. В новом исследовании авторы использовали другой генетический механизм: сайт-специфические рекомбиназы, которые позволяют эффективно разрезать и вставлять ДНК в определенные места генома, каждая рекомбиназа распознает только одну точную последовательность ДНК.
Российские ученые научились «редактировать» геномы для борьбы с вирусами Фото: stock. Сотрудники лаборатории генетических технологий в создании лекарственных средств Института медицинской паразитологии, тропических и трансмиссивных заболеваний Сеченовского университета нашли новый способ борьбы с вирусами — они выявили целый ряд белков, которые способны нейтрализовать вирусные частицы.
Последние новости:
- Китайские ученые научились «удалять» из генома генетические заболевания
- Российские ученые научились «редактировать» геномы для борьбы с вирусами
- Последние комментарии
- Новая технология позволит редактировать геном без CRISPR | Канал Наука | Дзен
- Ученые из Подольска сделали прорыв в редактировании генома
- Новый вариант CRISPR обещает точно воздействовать почти на все человеческие гены |
Громкое начало
- 25 ноября 2018 года. Гонконг
- Учёные на страже генома
- Технология перепрограммирования генома стала важным этапом в решении главной задачи человечества
- Обнаружена новая система редактирования генов: Наука и техника:
- Геном под редакцией - Ведомости.Технологии и инновации
- В России пройдет международный научный форум по редактированию генома |
80 лет ФГБУ НМИЦ АГП имени академика В.И.Кулакова Минздрава России
| В Китае научились "редактировать" геном человека | говорится в сообщении. |
| Учёные разработали эффективный способ редактирования генома коров – РосАгроЭко | В России создали третье (последнее) поколение прибора для расшифровки геномов. |
Cозданная нейросетью система CRISPR-Cas9 отредактировала геном человеческих клеток
| SciNat за март 2024 #1: эпигенетическое редактирование генома и новое лекарство от ВИЧ | В научном сообществе эта новость вызвала настоящий шок, поскольку Хэ своими действиями нарушил существовавший консенсус о недопустимости клинического применения наследуемого редактирования генома человека на данном этапе [ 1 ]. |
| Биологи МГУ открыли новый метод редактирования генов некодирующих РНК - Аргументы Недели | За технологию редактирования генома в 2020 году была присвоена Нобелевская премия. |
| По живому: учёные впервые отредактировали геном в теле человека | Российские ученые объединили генетику, историю и современность, после чего сделали сразу два открытия. |
| Учёные произвели революцию в редактировании генома. | ДРАЙВ | Американские ученые представили первую нейросетевую систему для редактирования генома людей. |
Биологи разрабатывают новые методы редактирования геномов
Американские исследователи представили первый нейросетевой инструмент для создания полностью искусственных систем редактирования генома CRISPR-Cas9. Так и появился созданный биологами механизм генетического редактирования генома CRISPR-Cas, за который в 2020 году была присуждена Нобелевская премия двум ученым — Дженнифер Дудна из Калифорнийского университета в Беркли (США). Геном болезнетворной бактерии улучшит технику редактирования ДНК читайте также. Эта проблема была просто мысленным экспериментом до 2018 года, когда Хе Цзянькуй, биофизик из Китая, отредактировал ген в человеческих эмбрионах, чтобы придать им устойчивость к ВИЧ. В России создали третье (последнее) поколение прибора для расшифровки геномов.
Биологи разрабатывают новые методы редактирования геномов
Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна. В течение всего Десятилетия при поддержке государства будут проходить просветительские мероприятия с участием ведущих деятелей науки, запускаться образовательные платформы, конкурсы для всех желающих и многое другое.
Несмотря на то что его выделили еще в 1949 году, геномная последовательность фага до сих пор оставалась неизвестной. Исследователи провели геномный и протеомный анализа фага, а также изучили, как фаг взаимодействует с системами бактериального иммунитета.
Об этом сообщает пресс-секретарь организации. Целью редактирования генома было получение эмбрионов крупного рогатого скота с измененными генами. Генное редактирование — это современный подход, позволяющий быстро получать организмы с требуемыми характеристиками, например, составом молока, объемом мышц или устойчивостью к инфекционным заболеваниям. Метод трансдукции процесс переноса ДНК между клетками при помощи вирусов в технологии редактирования генома является относительно простым — он не требует сложного оборудования и специальных условий. Его можно проводить вблизи ферм в лабораториях с базовым оборудованием.
Об этом и не только KP. RU рассказал один из ведущих ученых в области молекулярной биологии Константин Северинов. Новый проект ученых собрал генетические данные 70 тысяч добровольцев из ПАО «НК Роснефть» и 30 тысяч пациентов больниц и не просто так. Северинов заявил, что выбор наиболее эффективного лекарства напрямую зависит от молекулярной природы отдельно взятого человека.
Китайские ученые научились «удалять» из генома генетические заболевания
В последние годы исследователи также использовали технологии, основанные на CRISPR-Cas, для систематического увеличения или уменьшения активности отдельных генов. Соответствующие методы стали мировым стандартом за очень короткое время, как в фундаментальных биологических исследованиях, так и в прикладных областях. Теперь специалисты Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали метод, который может одновременно модифицировать 25 целевых генов в клетке.
Многие отраслевые наблюдатели, включая председателя этического комитета Минздрава Сергея Куцева, отмечали, что острой необходимости в таких непростых экспериментах в ВИЧ-теме просто нет.
Натолкнувшись на серьезное сопротивление по этой линии, группа Ребрикова решила перейти от темы ВИЧ к более однозначной — удалению из клеток эмбрионов человека генов, вызывающих глухоту, чтобы в итоге избавить будущих детей, зачатых по процедуре ЭКО, от этой проблемы. Особо важный момент: здесь в отличие от ситуации с ВИЧ российские биотехнологи шли по принципиально новому направлению. До них такие эксперименты никто не планировал.
И если о том, насколько нужны томаты с избытком той или иной кислоты, спорить можно, то излечение от глухоты выглядит бесспорным благом, причем благом коммерциализируемым. По всему миру такое редактирование разрешено только в научных целях — и по достижении отредактированным эмбрионом пары недель он уничтожается. Глухота не угрожает жизни человека, а последствия редактирования эмбриональной ДНК, риски для людей, которые должны родиться в результате такой процедуры, предсказать невозможно.
Вряд ли Ребриков готов взять эти риски на себя. А доказать отсутствие таких нежелательных последствий практически невозможно», — продолжает Северинов. Константин Северинов отмечает, что в России ситуация в том, что касается редактирования геномов, ничем принципиально не отличается от иных юрисдикций.
Сами по себе патенты вообще ничего не значат, это кусок бумаги. Лицензированные патенты важнее, но покупка лицензии также не означает, что будет получен практически важный результат», — говорит Северинов. В целом «от российских патентов в области генного редактирования до практического создания отредактированных животных или растений и их внедрения — дорога в тысячу ли», заключает ученый.
Заметный коммерческий потенциал есть у генного редактирования в определенных тканях человека. Например, для успешной пересадки костного мозга требуется иммуносовместимый донор, поиски которого могут занимать долгое время, рассказывает Северинов.
Однако ни один из них пока не дошел до третьей фазы. Препаратов для лечения моногенных заболеваний, прошедших доклинику, сегодня всего три, однако их клинические испытания на финальной стадии. Бочкова, к. Так до третьей фазы дошел препарат для лечения бета-талассемии: с помощью геномного редактирования можно добиться стимуляции выработки фетального гемоглобина, который будет замещать гемоглобин взрослых. Уже показано увеличение доли фетального гемоглобина у разных пациентов, и этот эффект долговременный. На разных стадиях клинических исследований находятся препараты на основе метода геномного редактирования для лечения таких моногенных заболеваний, как серповидно-клеточная анемия, бета-талассемия, гемофилия В, мукополисахаридозы I и II типов, врожденный амавроз Лебера 10, наследственный транстиритиновый амилоидоз, миодистрофия Дюшена. Он направлен на исправление мутации в гене DMD, приводящей к сдвигу рамки считывания. Первые лабораторные работы и исследования научной литературы показали перспективность такого подхода.
Первые признаки заболевания стали отмечаться в возрасте двадцати лет: это слабость, быстрая утомляемость. Случай примечателен тем, что у пациента нет мышечных проявлений болезни, при этом выявлена кардиомиопатия. Это говорит нам о том, что миодистрофия Дюшенна может протекать в более легкой форме, и наша цель — добиться того, чтобы перевести тяжелый фенотип заболевания в более мягкий», - рассказала ведущий научный сотрудник лаборатории редактирования генома МГНЦ Ольга Левченко. На клетках линии HEK 293T исследователи выполнили поиск наилучших вариантов плазмид, а затем провели эксперименты на миобластах здоровых доноров. В скором времени исследователи планируют перейти к работе с клетками пациентов с соответствующей мутацией в гене DMD, их в базе данных насчитывается 21 человек. Бочкова 115522, Москва, ул.
Острее всего стоит проблема обеспечения исследователей качественным и надежным оборудованием.
Если ученые-теоретики еще как-то справлялись, то экспериментаторы уже в марте 2022 года жаловались , что закончились реагенты и запчасти для оборудования. Энгельгардта РАН «Остается полагаться на смекалку российских мастеров, искать в продаже китайские аналоги, а также думать о переходе на имеющиеся отечественные решения, которые, кстати, есть и весьма достойно работают. В нашей лаборатории наряду с зарубежными амплификаторами, регистрирующими сигнал в режиме реального времени, используются и отечественные приборы, и они еще ни разу не подвели. Пока что наука в целом и направление генетических технологий в частности даже под санкциями продолжают работать и развиваться дальше. Модифицированные направляющие улучшают свойства «молекулярных ножниц» — повышают их точность и снижают токсичность для клеток. Статья об исследовании опубликована в международном журнале The CRISPR Journal в конце 2022 года, а само исследование проводится при поддержке Российского научного фонда. Это еще один шаг к повышению точности лечения при помощи редактирования генов.
Как поясняют сами сотрудники института, чтобы исправлять ошибки в геноме, «ножницы» нужно вовремя «включать» и «выключать», и вторая задача наконец решена. Эта разработка будет важна для ситуаций, когда нужно редактировать отдельные молекулы ДНК в организме, и поможет в дальнейшем создавать лекарства от некоторых наследственных заболеваний. Эрнста создали первого в мире клонированного гибридного ягненка, у которого есть гены диких животных горного дикого барана. А в 2023 году клонированная корова — плод труда ученых того же исследовательского центра — впервые принесла потомство. Более того, мы видим повышенный интерес фарминдустрии к отечественным разработкам. У нас есть сильные коллективы, уверенно владеющие генетическими технологиями и участвующие в популяризации знаний об этих технологиях в Российском научном обществе». Ученый также полагает, что у российских исследователей сейчас есть практически все, чтобы провести нужные эксперименты по редактированию генов, ответить на научные, медицинские и практические вопросы, ради которых и затевалось это редактирование, а также сообщить о полученных результатах в престижных зарубежных журналах.
Это генетический анализ и секвенирование определение аминокислотной или нуклеотидной последовательности белков, ДНК и РНК , генетическое тестирование и диагностика, а также генетическое редактирование. Последнее связано как раз с технологией «молекулярных ножниц». Развитие CRISPR-Cas9 важно для прогресса в биотехнологии и фармацевтике, потому что «молекулярные ножницы» позволяют изменять гены in vivo то есть молекулы редактирования вводятся сразу в пациента с максимальной точностью, простотой и при этом низкими затратами относительно, например, ZFN — другой технологии редактирования генов. По мнению аналитиков, CRISPR-Cas9 можно использовать в разработке новых лекарств, сельскохозяйственных продуктов и генетически модифицированных организмов, для борьбы с болезнями и вредителями. Более того, новый метод может изменить лечение наследуемых генетических заболеваний. Именно в понимании наследственных болезней, которые раньше считались неизлечимыми, исследователи CRISPR-Cas9 продвинулись сильнее всего. По словам биолога Федора Урнова, первый этап редактирования теперь доступен даже старшеклассникам.
Поэтому работа с этим инструментом легче и быстрее.