Бактериальные системы CRISPR-Cas9 — революционный инструмент в редактировании генов, за фундаментальный вклад в открытие.
Изменение генома CRISPR
В последние годы геномное редактирование широко обсуждается в обществе из-за создания революционной технологии CRISPR/Cas9, позволяющей довольно просто менять ДНК. 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. Американские ученые представили первую нейросетевую систему для редактирования генома людей. Призыв поддержали ученые и специалисты по этике из семи стран, в том числе авторы технологии редактирования генома CRISPR/Cas, Фэн Чжан и Эммануэль Шарпентье.
«Под фонарем»: ученый сообщил о причинах создания огромной базы геномов россиян
Затем было проведено редактирование генома, которое обеспечило экспрессию исправленного гена на уровне 30%. Ученые воспользовались механизмом генетического редактирования CRISPR/Cas9, чтобы активировать защитные механизмы организма. Это открытие вводит нас в новую огромную область биологии и, вероятно, ведёт к очередной революции в технологии редактирования генома. Новости Интерфакс. Все новости Лента новостей Hardware Software События в мире В мире игр IT рынок Новости сайта.
Cозданная нейросетью система CRISPR-Cas9 отредактировала геном человеческих клеток
Оксана Таранюк узнает у них всё, о чем вы стеснялись спросить, но всегда хотели. Андрей Будневский — профессор и изобретатель. Отвечает в медуниверсите за инновации.
При облучении мягким ультрафиолетом в заданный момент времени они инактивируют РНК, при этом отключая систему геномного редактирования в нужной временной точке. Это дает возможность блокировать систему и оставить нетронутой вторую копию ДНК. Поскольку облучить светом нервные клетки внутри организма практически невозможно, систему можно будет использовать в формате ex vivo вне организма : у пациента забирают часть клеток, редактируют геном в пробирке, а затем возвращают обратно", приводятся в сообщении слова автора патента, старшего научного сотрудника лаборатории химии РНК ИХБФМ Дарьи Новопашиной. С помощью модифицированной направляющей РНК появляется возможность разрабатывать терапевтические средства для лечения некоторых наследственных, генетически обусловленных заболеваний: например, синдрома Шарко - Мари - Тута, который поражает периферическую нервную систему и приводит к деформации стоп и кистей, слабости и атрофии мышц конечностей.
Его можно проводить вблизи ферм в лабораториях с базовым оборудованием. Последние имеют меньший по сравнению с остальными размер, поэтому легче проникают в эмбрион. При этом являются безопасной вирусной платформой.
Анна Кривоногова. Учёные установили, что размер частицы аденоассоциированного вируса позволяет без повреждения проникать через специальную оболочку эмбриона млекопитающих и эффективно доставлять генетический материал.
На какой стадии находятся ваши собственные исследования?
Сейчас таких лабораторий уже много, но на тот момент это даже звучало как-то необычно. То есть мы начали редактировать геном параллельно с китайским исследователем Хэ Дзянкуем. Причем мы сразу сделали акцент на редактирование генома первой клетки человека — зиготы.
Это разрешенная технология редактировать эмбрион можно, нельзя лишь переносить отредактированный эмбрион женщине и запускать беременность. И летом 2018 года мы опубликовали статью, где описывали редактирование гена устойчивости к ВИЧ, о практическом применении которого спустя несколько месяцев сообщил китайский коллега. И хотя разработанный нами геномный редактор способен сделать ребенка устойчивым к ВИЧ, мы не применили его на практике, поскольку такое вмешательство актуально только в случае, когда ВИЧ-положительная женщина не отвечает на антиретровирусную терапию и при этом хочет реализовать репродуктивную функцию.
А такая пациентка встречается примерно 1 на 50 тыс. ВИЧ-инфицированных, крайне редко. И мы до сих пор с таким случаем не столкнулись.
Вместе с тем, за последние 3 года нами разработан эффективный и безопасный редактор для исправления наследственной тугоухости мутация гена GJB2 , что может быть актуально для семей, где оба будущих родителя генетически глухие. К сожалению, в этом случае все их дети будут также генетически глухими, что можно исправить лишь починив ген у будущего ребёнка при помощи геномного редактирования. Например, мы проводим исправление патогенных мутаций в самой первой клетке будущего организма — зиготе — и вне организма женщины инкубируем эмбрион «в чашке Петри» 5-6 дней, до стадии бластоцисты.
Затем мы можем эмбрион исследовать или заморозить, но переносить в матку его нельзя. Чтобы запустить беременность отредактированным эмбрионом необходимо получить разрешение регулятора, а для этого нужно подать соответствующее регистрационное досье на персонализированный геномный редактор под конкретную пару будущих родителей. В случае доказательства эффективности, безопасности и этической оправданности применения такой инновационной технологии, можно предполагать, что регулятор выдаст соответствующее разрешение.
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.
Ученые из Новосибирска нашли способ выключать систему редактирования генома в нужный момент
Китайские ученые успешно разработали метод редактирования генома, который может избавить людей от самых страшных болезней и даже приблизить их к бессмертию. Биолог рассказал о перспективах системы редактирования генома человека. Все новости Лента новостей Hardware Software События в мире В мире игр IT рынок Новости сайта. Американские исследователи представили первый нейросетевой инструмент для создания полностью искусственных систем редактирования генома CRISPR-Cas9. Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН нашли способ модифицировать систему редактирования генома для повышения эффективности распознавания нужной мишени и снижения воздействия на нецелевую ДНК. Все новости. «Под фонарем»: ученый сообщил о причинах создания огромной базы геномов россиян.
ИИ открыл 188 редких систем редактирования генома человека
Как ученые научились редактировать геном. Об иммунной системе бактерий, механизме действия CRISPR/Cas9 и результатах редактирования генома человеческих эмбрионов. Все новости для. Члены Европарламента из Польши обвинили КНР в планах по злоупотреблению исследованиями генетики, утверждая, что это может привести к редактированию генома китайских солдат и модификации вирусов. 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 ].
Нейросеть отредактировала человеческий геном
Эту компанию основали родители ребёнка с миодистрофией Дюшенна - генетическим заболеванием, вызывающим поначалу слабость мышц, затем поражение сердца и смерть к 20-30 годам. Именно работая в этой компании, я заинтересовалась генной терапией. Мы сотрудничали с Институтом биологии гена, и в конце 2018 года это сотрудничество привело к образованию новой лаборатории, в которую я с радостью пошла. Удачное получилось возвращение в науку - на этот раз я занимаюсь темой, которая мне интересна и близка. Мы изучаем миодистрофию Дюшенна. Это заболевание развивается из-за мутаций в гене одного из белков мышечных волокон - дистрофина. Генетическая поломка приводит к тому, что мышцы перестают нормально работать.
Первое, что мы сделали, - создали модель заболевания на мышах. Встал вопрос: а как это лечить? Какой механизм выбрать? Сейчас болезнь является неизлечимой, а существующие методы вроде приёма кортикостероидов лишь ненадолго задерживают её развитие. Введение нашего препарата приводило к образованию функционального белка дистрофина. Эту генную терапию можно было бы применить на человеке - и мы бы справились с заболеванием, которое считается неизлечимым.
Наверное, сыграла роль и популярность метода. Сейчас мы не можем провести генное редактирование на человеке in vivo, то есть ввести препарат живому человеку. Разрешены только эксперименты ex vivo - вне живого. Можно взять у человека клетки, отредактировать их и пересадить обратно. Так, например, уже лечат рак, анемию, синдром Хантера. Миодистрофию Дюшенна тоже можно лечить ex vivo - редактировать геном предшественников мышечных клеток и вводить их обратно пациенту.
Но когда технология докажет свою безопасность, было бы здорово менять гены не порциями по клеткам, а во всём организме. Ведь нарушения происходят во всех мышцах тела - не только в тех, с помощью которых мы бегаем и прыгаем, но и в сердце, в диафрагме. Когда ставишь эксперимент, то ожидаешь увидеть один результат или другой. А получаешь нередко третий. Поэтому со студенческих времён одна из моих любимых шуток - это "Вывод эксперимента: эксперимент надо повторить". Вирусный вектор Чтобы доставить новую ДНК в клетки, учёные используют особые конструкции - векторы.
Чаще всего это молекула ДНК, замкнутая в кольцо, которая несёт нужные гены. Клетка хозяина подвох не замечает и считывает гены вируса как свои. А учёные берут ДНК герпесвируса, убирают ненужные гены, вставляют вместо них нужные, и получатся вирусный вектор. Он встраивается в ДНК "заражённой" клетки, вносит новые гены и остаётся там навсегда.
Эту систему можно гибко настраивать, чтобы нацеливать на любые основания ДНК и, следовательно, использовать для выполнения разрезов в любых участках ДНК. Исследователи изучили потенциальное терапевтическое использование этого инструмента при генетических заболеваниях, которые невозможно вылечить с помощью стандартной системы CRISPR. В доклинических испытаниях они показали, что система с SpRyc может воздействовать, например, на генетические нарушения, связанные с синдромом Ретта и болезнью Хантингтона — неврологическими заболеваниями, которые ускользали от традиционной инженерии.
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. В теории «ножницы» способны остановить даже развитие ВИЧ. Ученые смогут наделить растения устойчивостью к засухе, стрессу, сделать их более питательными и вкусными. Или же удалить из арахиса ген аллергена, а в бананы внедрить устойчивость к смертельному грибку. Точно так же можно «отредактировать» геном домашнего скота. Правда, есть риск неэтичного обращения с инструментом.
Это помогает бороться с будущими вирусными атаками. Бактерия использует сохраненный генетический материал и производит белки Cas9, которые способны при совпадении генов с геном вируса быстро его нейтрализовать. По той же схеме, белок ищет совпадающий генетический материал и разрезает его вне зависимости от того, принадлежит он бактерии, животному или человеку. Например, в сельском хозяйстве технологию используют для изменения свойств продуктов: можно удалить из арахиса ген, который вызывает аллергическую реакцию, можно создавать необычные сорта. Ученые даже занимались созданием комаров, не способных переносить малярию. Редакторы генов, основанные на технологию CRISPR и полученные из микробов, хоть и являются важным и незаменимым инструментом, часто демонстрируют значительные функциональные недостатки, особенно при переносе в чужеродную среду, например в клетки человека. Компания Profluent считает, что основанный на AI-технологиях генный редактор OpenCRISPR представляет собой мощную альтернативу, которая позволит обойти различные ограничения и даст возможность создавать оптимальные свойства.