Руководитель лаборатории редактирования генома Светлана Смирнихина занимается разработкой генетической терапии тяжелого наследственного заболевания — муковисцидоза. Системы CRISPR произвели революцию в этой области, поскольку их можно очень легко нацелить на различные части генома. Среди заявленных тем докладов молодых ученых — редактирование генома в изучении механизмов онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний и в исправлении опасных мутаций в человеческом ДНК, а также проблемы и решения, связанные с применением. Китай злоупотребляет результатами исследований в сфере генетики с целью редактировать геном солдат своей армии, а также пытается модифицировать вирусы.
В России пройдет международный научный форум по редактированию генома
Фото: Shutterstock Фото: Shutterstock Бельгийские исследователи разработали новый набор инструментов из 16 различных коротких последовательностей ДНК, которые позволяют запускать контролируемые и специфические события рекомбинации в любом геноме. Результаты представлены в двух статьях в Nature Communications.
Меня несколько смутило, что я стал первым пациентом, на котором провели такую операцию. Но я решил, что готов пойти на риск, чтобы помочь людям справиться с болезнями, которые всегда считались неизлечимыми», — заявил Брайан Мэддокс.
Технология процесса «Мы разрезали его ДНК, вставили туда ген и сшили обратно. Теперь этот ген стал частью ДНК на всю оставшуюся жизнь», — в двух словах пояснил суть операции доктор Сэнди Макрай. С помощью специальных вирусов учёные доставили в организм больного миллиарды «правильных» копий гена.
Эта технология редактирования отличается большой точностью. В основе метода лежат белки нуклеазы то есть режущие ДНК с «цинковыми пальцами». Участок, называемый «цинковым пальцем», может быть спроектирован так, чтобы узнавать определённую последовательность в ДНК, а нуклеаза, как ножницы, аккуратно делает разрез в нужном месте.
Так, несколько лет назад медики использовали «цинковые пальцы», чтоб вылечить людей, страдающих ВИЧ. Исследователи собрали клетки крови у двенадцати ВИЧ-инфицированных пациентов. Затем использовали «цинковые пальцы», чтобы редактировать мутированный ген в этих клетках.
Затем вернули культивированные клетки крови в организм пациентов. После такой «трансплантации» у всех пациентов повысились в крови уровни Т-клеток, играющих важную роль в иммунном ответе. ВИЧ-клетки стали расти гораздо медленнее, чем раньше.
Также по теме «Сухая кровь»: революционное открытие российских учёных Учёные из Обнинска разработали препарат ПАМ-3 — сухой кровезаменитель.
Эта процедура существенно отличается от регистрации фармацевтического лекарственного средства. Геномный редактор — это всегда персонализированный подход. Два года мы исследовали механизм редактирования, различные нецелевые эффекты редактора на геном зиготы. Никаких побочных эффектов выше естественного мутационного фона нами не выявлено. Первая — это наследуемое редактирование, о котором я рассказывал выше. Помимо тугоухости, эти технологии могут найти свое место при наследственной фенилкетонурии, возможно, при галактоземии.
Но семей где у обоих супругов ФКУ или галактоземия — крайне мало, если вообще такие существуют. А вот семенных пар с тугоухостью наоборот аномально много, поскольку люди тянутся друг у другу, образуя семьи преимущественно внутри своего круга общения. Вторая область — это соматическое геномное редактирование. Здесь речь идет о лечении наследственных заболеваний не у будущих как в примере с семейной глухотой , а у уже живущих людей. Отметим, что если у ребенка обнаруживается мутация какого-то гена, эта проблема может решаться либо путем доставки в клетки его организма здорового гена генная терапия , либо путем исправления гена с поломкой геномное редактирование. Примером доставки гена в клинической практике может служить лечение спинальной мышечной атрофии СМА генотерапевтическим препаратом Онасемноген абепарвовек. И именно доставка гена разумна для большинства рецессивных наследственных заболеваний.
На самом деле ключевым является не возраст пациента, а момент начала клинических проявлений заболевания. В идеальном случае генотерапия должна применяться до обращения генетической программы к поломанному гену, чтобы на момент этого обращения здоровый ген уже присутствовал в клетке. В каких еще областях применимы полученные вами результаты? Например, в нашем Центре за счёт финансирования Минздрава реализуется проект ЭКЗАМЕН Экзомный Клинически Значимый Анализ Мутаций Единичных Нуклеотидов — в рамках которого всем новорожденным чьи родители подписали информированное согласие проводится скрининг всех генов на наследственные заболевания. И это больше 7000 новорожденных в год! Ещё 10 лет назад даже представить такое было невозможно.
Издание сообщает, что США уже принимают законы, которые предусматривают запрет на передачу генетических данных «в такие страны, как Китай и Россия». Ранее «Главный Региональный» сообщал о китайском ученом, который ставил генетический эксперимент над детьми. В 2019 году исследователя осудили за нелегальную медицинскую практику, однако после освобождения он вернулся к работе.
Учёные разработали эффективный способ редактирования генома коров
| В Китае научились "редактировать" геном человека | Ученые показали, что эту систему можно применять для более эффективного редактирования генома клеток человека. |
| Создание суперлюдей: нейросеть научилась редактировать человеческие гены | Когда несколько лет назад появился мгновенно ставший популярным инструмент генетического редактирования генома CRISPR/Cas, казалось, что человечество сможет наконец справиться с наследственными болезнями. |
| SciNat за март 2024 #1: эпигенетическое редактирование генома и новое лекарство от ВИЧ | 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. |
ИИ могут задействовать в изменении генома человека
Они развивались из эмбриона, в который была внесена мутация, гарантирующая иммунитет от ВИЧ. Это псевдонимы. Их настоящие имена, равно как и любые данные о них, засекречены. Ученый расплывается в улыбке, вспоминая, как ВИЧ-инфицированный Марк благодарил его за рождение здоровых детей. Лицо Хэ становится серьезным, когда он резко высказывается против создания «дизайнерских» детей — термин, подразумевающий внесение в ДНК улучшений, влияющих на внешность, умственные и физические данные человека. Хэ сравнивает рождение Лулу и Наны с открытием экстракорпорального оплодотворения. Хэ спокоен. Он улыбается. Видеообращение записано на английском языке, хоть и с китайскими субтитрами. В Китае YouTube недоступен.
Этот ролик — обращение к западному миру. И мир его услышал. Тот же день. Журналист находит заявки, поданные Хэ на проведение эксперимента, и номер сертификата этического контроля, выданного крупным госпиталем в Шэньчжэне — по-видимому, того самого, в котором и родились девочки с отредактированной ДНК. Американское научное сообщество взбудоражено. Ученые ждут выступления Хэ на Втором саммите по редактированию генома человека в Гонконге 28 ноября. Гонконг Хэ приезжает в гостиницу для участников саммита и встречается с Дженнифер Дудной, американским исследователем и одной из авторов технологии редактирования ДНК. Они обсуждают предстоящее выступление китайского ученого. Хэ должен был представить свои работы по редактированию эмбрионов мышей и обезьян — но оказалось, что зашел намного дальше.
Как позже говорила Дудна журналистам: «Он держался одновременно высокомерно и наивно». Хэ не ответил практически ни на один. В какой-то момент он просто вышел из комнаты, собрал вещи и уехал из гостиницы. The New York Times выходит с большим материалом: «Эксперимент Хэ открывает дверь рождению "дизайнерских" детей». В этом же номере — обращение за подписью 122 китайских ученых, где они называют своего коллегу «сумасшедшим», а его эксперимент — «страшным ударом по репутации китайской науки». До выступления Хэ остается чуть больше суток. Второй саммит по редактированию генома человека Хэ поднимается на трибуну и объявляет о рождении Лулу и Наны.
Hopefully it will help me and other people. Меня несколько смутило, что я стал первым пациентом, на котором провели такую операцию. Но я решил, что готов пойти на риск, чтобы помочь людям справиться с болезнями, которые всегда считались неизлечимыми», — заявил Брайан Мэддокс. Технология процесса «Мы разрезали его ДНК, вставили туда ген и сшили обратно. Теперь этот ген стал частью ДНК на всю оставшуюся жизнь», — в двух словах пояснил суть операции доктор Сэнди Макрай. С помощью специальных вирусов учёные доставили в организм больного миллиарды «правильных» копий гена. Эта технология редактирования отличается большой точностью. В основе метода лежат белки нуклеазы то есть режущие ДНК с «цинковыми пальцами». Участок, называемый «цинковым пальцем», может быть спроектирован так, чтобы узнавать определённую последовательность в ДНК, а нуклеаза, как ножницы, аккуратно делает разрез в нужном месте. Так, несколько лет назад медики использовали «цинковые пальцы», чтоб вылечить людей, страдающих ВИЧ. Исследователи собрали клетки крови у двенадцати ВИЧ-инфицированных пациентов. Затем использовали «цинковые пальцы», чтобы редактировать мутированный ген в этих клетках. Затем вернули культивированные клетки крови в организм пациентов. После такой «трансплантации» у всех пациентов повысились в крови уровни Т-клеток, играющих важную роль в иммунном ответе. ВИЧ-клетки стали расти гораздо медленнее, чем раньше.
Биологи разрабатывают новые методы редактирования геномов 15. Ломоносова, члена-корреспондента РАН Сергея Разина приступил к реализации научного мегапроекта по разработке новых систем редактирования геномов на разных уровнях его организации: от нуклеотидных последовательностей до пространственной структуры молекул ДНК. 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.
Некодирующие РНК играют важную роль в регуляции работы генов, передаче сигналов между клетками и участвуют в развитии различных заболеваний, таких как наследственные, инфекционные, иммунологические и опухолевые. Она может быть применена как в научных исследованиях, так и в разработке методов лечения и профилактики многих заболеваний. В то же время SpCas9D10A успешно справилась с этой задачей, разрушив гены микроРНК и подтвердив их роль в подавлении разрастания соединительной ткани.
Международный научный форум по редактированию генома пройдет в России
Затем ненужный участок либо удаляют, либо заменяют новым, «исправленным»; в место разреза можно вставить и совершенно другой фрагмент. Но есть и альтернативный вариант использования той же «платформы» молекулярных генно-инженерных технологий, при котором сама последовательность ДНК остается неизменной, что намного повышает безопасность методики. Речь идет об эпигеноме — совокупности химических «меток» на ДНК и гистоновых белках, которые участвуют в упаковке ДНК в ядре и считывании с нее генетической информации. Такие эпигенетические изменения, не затрагивающие структуру ДНК, участвуют в регулировке работы генов, то есть могут их «включать» и «выключать».
Удалять или добавлять такие химические метки например, метильные группы -СН3 можно с помощью специальных препаратов — в частности, уже существуют противораковые лекарства с таким действием. Но их использование очень ограничено, так как они неизбирательно действуют сразу на многие гены, что приводит к серьезным побочным эффектам.
Эта технология редактирования отличается большой точностью. В основе метода лежат белки нуклеазы то есть режущие ДНК с «цинковыми пальцами».
Участок, называемый «цинковым пальцем», может быть спроектирован так, чтобы узнавать определённую последовательность в ДНК, а нуклеаза, как ножницы, аккуратно делает разрез в нужном месте. Так, несколько лет назад медики использовали «цинковые пальцы», чтоб вылечить людей, страдающих ВИЧ. Исследователи собрали клетки крови у двенадцати ВИЧ-инфицированных пациентов. Затем использовали «цинковые пальцы», чтобы редактировать мутированный ген в этих клетках.
Затем вернули культивированные клетки крови в организм пациентов. После такой «трансплантации» у всех пациентов повысились в крови уровни Т-клеток, играющих важную роль в иммунном ответе. ВИЧ-клетки стали расти гораздо медленнее, чем раньше. Также по теме «Сухая кровь»: революционное открытие российских учёных Учёные из Обнинска разработали препарат ПАМ-3 — сухой кровезаменитель.
Он может применяться при большой кровопотере. ПАМ-3 заменяет... В новом исследовании учёные впервые обратились к «цинковым пальцам», чтобы отредактировать геном непосредственно в организме человека. Учёные вставили правильную копию гена и два «цинковых пальца» в безобидный вирус, у которого предварительно вырезали его опасную для организма часть.
Миллиарды таких копий ввели в вену пациента, чтобы они достигли печени.
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. Поэтому инженерные культуры для лучшего преобразования энергии могут давать лучшие урожаи, если их геном правильно подредактировать. Однако дальнейшее изучение и развитие этой технологии может быть остановлено, если биотех-сектор Китая станет следующей целью санкций со стороны США.
При этом конечный результат не будет отличаться. Ведь не важно, удалили вы из генома «плохой» ген физически или только его «отключили» — опасный белковый продукт нарабатываться с него в любом случае не будет. Более того: при необходимости с помощью эпигеномного редактирования можно получить более мягкий эффект — немного повысить или понизить активность гена. И если что-то пойдет не так, то процесс можно легко обратить вспять. Что касается конкретных методических наработок, то на данный момент перспективной представляется доставка редактора эпигенома проверенным способом — с помощью векторов на основе аденовирусов. Такие векторы давно используют в генной терапии для доставки ДНК в клетки, хотя у них есть недостатки, например, высокая стоимость и риск побочных эффектов.
Ученые из Новосибирска нашли способ выключать систему редактирования генома в нужный момент
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.
Но есть и альтернативный вариант использования той же «платформы» молекулярных генно-инженерных технологий, при котором сама последовательность ДНК остается неизменной, что намного повышает безопасность методики.
Речь идет об эпигеноме — совокупности химических «меток» на ДНК и гистоновых белках, которые участвуют в упаковке ДНК в ядре и считывании с нее генетической информации. Такие эпигенетические изменения, не затрагивающие структуру ДНК, участвуют в регулировке работы генов, то есть могут их «включать» и «выключать». Удалять или добавлять такие химические метки например, метильные группы -СН3 можно с помощью специальных препаратов — в частности, уже существуют противораковые лекарства с таким действием. Но их использование очень ограничено, так как они неизбирательно действуют сразу на многие гены, что приводит к серьезным побочным эффектам. Однако избирательной, точно направленной можно сделать процедуру редактирования эпигенома!
Точных ответов на эти вопросы не знает никто, но давайте попробуем разобраться, какими окажутся для нас хотя бы ближайшие десять лет.
Китайские ученые придумали революционную идею.
Вместо того, чтобы «разрезать» тончайшую спираль ДНК, её хотят отредактировать. Специалисты создали особый белок, способный осуществлять химическую реакцию прямо в ДНК, превращая одну молекулу в другую. Это позволяет редактировать генетическую информацию.
Найден фермент, который позволяет редактировать любой ген в ДНК
| Ученые из МГУ, «Сколтеха» и ИТЭБ РАН встроили термометр в геномный редактор | Американские ученые представили первую нейросетевую систему для редактирования генома людей. |
| Нейросеть помогает ученым редактировать человеческие гены | Ученые воспользовались механизмом генетического редактирования CRISPR/Cas9, чтобы активировать защитные механизмы организма. |
Российские ученые научились «редактировать» геномы для борьбы с вирусами
После более чем десятилетних усилий ученые придумали, как модифицировать инструменты редактирования генома, чтобы изменить некоторые эпигенетические метки. Но если к редактированию генома человека российские ученые пока только осторожно приближаются, ТО в животноводстве уже несколько лет проводятся успешные эксперименты. Осужденный за редактирование генома китайский генетик Хэ Цзянькуй заявил, что первые в мире ГМО-дети живут «нормальной, безмятежной жизнью». Ученые из компании Profluent представили Open CRISPR-1 — первую систему редактирования генома CRISPR-Cas9, созданную с помощью нейросети. Системы CRISPR произвели революцию в этой области, поскольку их можно очень легко нацелить на различные части генома.
Новости по теме: редактирование генома
Бактериальные системы CRISPR-Cas9 — революционный инструмент в редактировании генов, за фундаментальный вклад в открытие. ИИ-революция в генной инженерии: OpenCRISPR-1 открывает новую эру в редактировании ДНК. Новости Интерфакс. Новости. - Праймированное редактирование позволило провести системный скрининг мутаций TP53. Ученые из компании Profluent представили Open CRISPR-1 — первую систему редактирования генома CRISPR-Cas9, созданную с помощью нейросети. 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.
Российские ученые научились «редактировать» геномы для борьбы с вирусами
| 80 лет ФГБУ НМИЦ АГП имени академика В.И.Кулакова Минздрава России | Воронежский учёный объяснил, почему не стоит сильно надеяться на редактирование генома. |
| Международный форум по редактированию генома пройдет в России | «Я ждал появления возможности редактирования генома последние 15 лет, и теперь мне выпала большая честь — поучаствовать в подобном беспрецедентном эксперименте. |
| Биологи МГУ открыли новый метод редактирования генов некодирующих РНК - Аргументы Недели | В последние годы геномное редактирование широко обсуждается в обществе из-за создания революционной технологии CRISPR/Cas9, позволяющей довольно просто менять ДНК. |
К каким открытиям ученых привело слияние генетики, истории и современности
Когда несколько лет назад появился мгновенно ставший популярным инструмент генетического редактирования генома CRISPR/Cas, казалось, что человечество сможет наконец справиться с наследственными болезнями. Руководитель лаборатории редактирования генома Светлана Смирнихина занимается разработкой генетической терапии тяжелого наследственного заболевания — муковисцидоза. Исследователи прибегли к технологии редактировании двух геномов растения, один из них отвечает за цветение, второй – за устойчивость к заболеваниям, в том числе к грибковым инфекциям, например, к фитофторе. Американские исследователи представили первый нейросетевой инструмент для создания полностью искусственных систем редактирования генома CRISPR-Cas9.