Однажды учёные подумали: а почему бы не использовать CRISPR/Cas для редактирования геномов? Ученые приступили к реализации научного мегапроекта по разработке новых систем редактирования геномов на разных уровнях – от нуклеотидных последовательностей до пространственной структуры молекул ДНК. Был обнаружен целый ряд механизмов коррекции ДНК, созданных природой, что открывает путь для беспрецедентных подходов к редактированию генома.
Как это работает?
- Громкое начало
- Лента.ру: В Европарламенте заподозрили Китай в планах редактировать геном солдат
- К каким открытиям ученых привело слияние генетики, истории и современности
- ИИ открыл 188 редких систем редактирования генома человека
- СВЯЗАТЬСЯ С РЕДАКЦИЕЙ
Новая технология позволит редактировать геном без CRISPR
Результаты исследования могут повлиять на возможность получения разрешения применять технологию на людях. Химики и молекулярные биологи предложили модифицировать эту систему, чтобы избежать ошибок при геномном редактировании. Это позволило сделать метод еще более направленным на конкретную мишень», — рассказала Новопашина. Она добавила, что эффективность модификаций уже подтверждена инвитро.
Исследователи разработали новый искусственный белок Cas9 — SpRyc. В отличие от классического бактериального белка ему не нужна для нацеливания связка из двух гуаниновых оснований. Эту систему можно гибко настраивать, чтобы нацеливать на любые основания ДНК и, следовательно, использовать для выполнения разрезов в любых участках ДНК.
Однако развитие этой медицинской технологии сопряжено не только с этическими вопросами, но и с рисками для безопасности», — пишут парламентарии. При этом они отмечают, что США уже принимают законодательные меры, чтобы препятствовать передаче генетических данных «в такие страны, как Китай и Россия». Ранее стало известно, что США подозревают Северную Корею в обладании технологическим потенциалом в генной инженерии, а также в потенциальной разработке биологического оружия.
В случае человека это, очевидно, не так». Проблемы на пути к коммерциализации редактирования генома в России не ограничиваются обозначенными выше общемировыми «технологическими» сложностями. Константин Северинов перечисляет еще ряд: «Есть проблема с организацией российской науки — она просто плохо организована на сегодня. Значительно хуже после 2022 г. Наконец, проблема и в кадрах. Если в мире по теме CRISPR опубликованы десятки тысяч статей в рецензируемых научных журналах, то в нашей стране их лишь несколько сотен, а статей, опубликованных отечественными авторами без зарубежных партнеров, — меньше сотни. Для расширения работ в этой области потребуется подготовка кадров, это длительный процесс».
Поскольку мы говорим о принципиально новой технологии, за это время она просто не могла успеть дать массовых и успешных коммерческих продуктов. В настолько сложных областях иначе просто не бывает». И дело не только в том, что в этой области уже работают на коммерческой основе тысячи сотрудников множества стартапов в США и Китае основные центры разработки этой технологии. Стоит помнить и о том, что в сельском хозяйстве первые коммерческие результаты уже есть или находятся на финальных стадиях испытаний. Яблоки, не темнеющие на воздухе, или томаты, обогащенные по гамма-аминомасляной кислоте, — это только верхушка айсберга. Многие терапии для людей — то же повышение совместимости пересаженных тканей — без этой платформы просто не могли быть разработаны. Наконец, у CRISPR-редактирования есть много применений, которые сами по себе не приводят к коммерческим продуктам, но открывают совершенно новые научные и практические горизонты Например, так называемые CRISPR-скрининги позволяют быстро и эффективно выявлять ранее неизвестные функции генов. В вышедшей в мае 2023 г.
Громкое начало
- Подписка на дайджест
- Как это работает?
- Как это работает?
- На пути к новым генным терапиям
Ученые разработали эффективный способ редактирования генома коров
Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. Бактериальные системы CRISPR-Cas9 — революционный инструмент в редактировании генов, за фундаментальный вклад в открытие. В начале этого года ВЭФ выпустил видео под названием «Технологи делятся взглядами на наш будущий мир», в котором говорится об изменении человеческого генома под названием «Переписывание кода жизни: технология редактирования генов позволит нам. Ученые впервые проанализировали последовательность генома борщевика Сосновского — ядовитого инвазивного растения, сок которого при попадании на кожу вызывает ожоги. Ученые впервые проанализировали последовательность генома борщевика Сосновского — ядовитого инвазивного растения, сок которого при попадании на кожу вызывает ожоги. Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами.
Учёные разработали эффективный способ редактирования генома коров
| Нейросеть помогает ученым редактировать человеческие гены | Ученые из компании Profluent представили Open CRISPR-1 — первую систему редактирования генома CRISPR-Cas9, созданную с помощью нейросети. |
| Молекулярные ножницы: как в России развивается важнейшая технология века | 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. |
Праймированное редактирование позволило провести системный скрининг мутаций TP53
Ученые воспользовались механизмом генетического редактирования CRISPR/Cas9, чтобы активировать защитные механизмы организма. «Я ждал появления возможности редактирования генома последние 15 лет, и теперь мне выпала большая честь — поучаствовать в подобном беспрецедентном эксперименте. Российские ученые объединили генетику, историю и современность, после чего сделали сразу два открытия. Швейцарские учёные революционизировали метод редактирования генома CRISPR-Cas, значительно расширив его возможности.
Лента.ру: В Европарламенте заподозрили Китай в планах редактировать геном солдат
Китай злоупотребляет результатами исследований в сфере генетики с целью редактировать геном солдат своей армии, а также пытается модифицировать вирусы. Об иммунной системе бактерий, механизме действия CRISPR/Cas9 и результатах редактирования генома человеческих эмбрионов. Члены Европарламента (ЕП) от Польши Анна Фотыга и Косма Злотовский заподозрили КНР в планах злоупотреблять результатами исследований в сфере генетики с целью редактировать геном китайских солдат, а также модифицировать вирусы.
Биологи МГУ открыли новый метод редактирования генов некодирующих РНК
Кроме того, используемые сейчас приборы читают весь геном небольшими участками до 250 символов. Новое устройство делает это целыми «предложениями» из 15—20 тыс. Благодаря этому в геномной последовательности можно увидеть перестановки и повторы, а расшифровка проводится значительно быстрее и точнее. Мы взяли за основу американский прибор, но реализовали свою собственную, оригинальную технологию. За счет чтения более длинных участков она значительно упрощает сборку «пазла» генома целиком и позволяет отслеживать геномные перестройки, что важно для медицины.
Ичикава утверждает, что программирование генома с помощью цинковых пальцев может стать более безопасной альтернативой CRISPR - ключевой технологии генной инженерии, используемой для поиска новых способов уничтожения раковых клеток и выращивания сельскохозяйственных культур с повышенным содержанием питательных веществ. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat, или CRISPR, использует белки бактерий для взаимодействия с генетическим кодом, в то время как цинковые пальцы вырабатываются исключительно в организмах людей. Такие "чужеродные" белки могут вызвать активацию иммунной системы пациентов, в результате чего она может атаковать их как любую другую инфекцию и стать причиной опасного воспаления. Авторы считают, что цинковые пальцы могут быть более эффективными инструментами генной терапии, чем CRISPR, поскольку они более компактны и не подвергают иммунную систему дополнительному риску. Кроме того, цинковые пальцы гораздо проще доставить к нужным клеткам пациента. Читайте также: Астрономы опубликовали гигантскую карту Млечного Пути с 3,32 миллиардами небесных объектов. Перед тем как изменить последовательность кодирования гена в клетках человека, учёные создали специальный "контрольный" цинковый палец. Это было сделано для проверки кода компьютерного искусственного интеллекта. Кроме того, они изготовили несколько цинковых пальцев, способных изменить способ присоединения транскрипционных факторов к целевой последовательности гена и способ экспрессии последнего. Таким образом было доказано, что новая технология может быть использована для коррекции эпигенетических нарушений. Ученые могут оказаться от технологии CRISPR благодаря новой, более эффективной и безопасной методике редактирования генов с помощью цинковых пальцев, разработанных искусственным интеллектом. На рисунке представлен комплекс из трех "цинковых пальцев" Egr1 синий и ДНК красный. Ионы цинка показаны зеленым цветом.
Эту технологию можно будет использовать для создания препарата, эффективного против широкого спектра заболеваний, — приводит издание комментарий заведующего лабораторией Дмитрия Костюшева.
Одна из важных тем — использование редактирования генома в селекции новых сортов сельскохозяйственных культур. Также обсудят применение искусственного интеллекта и биоинформатики в обработке геномных данных, создание новых лекарств и технологий тканевой инженерии как перспективного направления протезирования. Его директор, академик РАН Алексей Кочетов напомнил, что институт входит в состав Курчатовского геномного центра мирового уровня и активно занимается разработкой генетических технологий для сельского хозяйства, медицины и биотехнологической промышленности.
Российские ученые научились «редактировать» геномы для борьбы с вирусами
Читайте также: Тропоэластин: Найден способ полностью восстановить сердце после инфаркта. Другие нарушения возникают не из-за дефектов в самом коде, а из-за ошибок считывания ДНК клеточным механизмом это называется эпигенетическими нарушениями. Ген, который сообщает клетке, как производить определенный белок, обычно взаимодействует с другими молекулами, называемыми факторами транскрипции, определяющими, сколько именно такого белка нужно произвести. Поэтому ученые ищут способы вернуть эпигенетическую активность в исходное состояние. Одним из методов, позволяющих изменить и отрегулировать гены, является система редактирование генома "цинковыми пальцами". Цинковые пальцы - один из самых распространенных типов белковых структур в нашем организме. Они могут регулировать процесс восстановления ДНК путем захвата ферментов и вырезать неправильные части кода. Мотив цинкового пальца или домен цинкового пальца - это распространенный белковый мотив, который связывает ионы цинка и образует структуру, похожую на палец. Эта пальцеобразная структура связывается с основной бороздкой ДНК и регулирует ее транскрипцию.
Цинковые пальцы обычно состоят из нескольких бета-листов и альфа-спиралей, а остатки цистеина и гистидина удерживают ионы цинка вместе. Они содержатся в различных белках, включая факторы транскрипции, ДНК-связывающие белки и ферменты. Они необходимы для многих биологических процессов, например, для восстановления ДНК, управления работой генов и взаимодействия с другими белками. Читайте также: Внутреннее ядро Земли остановило вращение и, возможно, повернуло в обратную сторону - считают учёные.
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.
В то же время SpCas9D10A успешно справилась с этой задачей, разрушив гены микроРНК и подтвердив их роль в подавлении разрастания соединительной ткани. Редактирование генов некодирующих РНК приводит к изменению последовательности нуклеотидов, что нарушает их созревание и образование. Это приводит к снижению количества таких микроРНК в клетках и внеклеточных везикулах — маленьких пузырьках, которые образуются внутри клеток и высвобождаются во внеклеточное пространство.
В 2020 году авторы этой работы получили Нобелевскую премию по химии «за метод редактирования генома». Больше 10 лет ученые всего мира активно исследуют возможности CRISPR-Cas9, страны стремятся к глобальному лидерству в генетике, и Россия — не исключение. До недавнего времени в России не было исследований в этом направлении, сейчас ситуация улучшается, но в глобальном масштабе вклад российской науки в этот вопрос очень маленький. И часть из этих работ — продукт моей российско-американской группы». Ведущий научный сотрудник лаборатории мутагенеза ФГБНУ «Медико-генетический научный центр» Светлана Смирнихина рассказывала, что исследования в области редактирования генов в России проводятся не так успешно, как в США или Китае, из-за долгих сроков поставок приборов, реактивов и других ресурсов.
А еще некоторые ученые считают , что ситуацию усложняет запрет на патентование таких технологий. В частности, на патентование модификаций эмбриона. Здесь барьером становятся этические вопросы, которые остро стоят не только в России, но и во всем мире. Все еще неясно, насколько на самом деле безопасны «молекулярные ножницы», не появятся ли спустя время новые мутации в «отредактированном» организме — возможно, даже более страшные, чем заболевание, которое вылечили. Тогда премьер-министр Дмитрий Медведев утвердил федеральную программу развития генетических технологий до 2027 года. В 2019-м появился Центр редактирования генома, но только для теоретического изучения вопроса — по мнению директора «Медико-генетического научного центра» Сергея Куцева, технология не самая перспективная, просто «выглядит красиво». С позиции реальной применимости Куцев более высоко оценил эктопическую экспрессию гена. В том же 2019 году Госдума начала исследовать правовое регулирование этой темы в разрезе репродуктивных технологий. Главный вопрос: можно ли редактировать ДНК эмбрионов?
В конце 2019-го российский ученый Денис Ребриков планировал отредактировать ДНК яйцеклетки для лечения наследственной глухоты. Имплантировать их матери он смог бы только после разрешения Минздрава, но в ведомстве были против. Это первый эксперимент такого рода в мире, кроме российских ученых пока никто не пытался редактировать GJB2 у человека. Но заметных успехов Ребриков пока не добился. Следующая важная веха в российской геномике — развитие геномных центров. В 2020 году «Роснефть» стала главным технологическим партнером проекта по созданию трех геномных центров мирового уровня, на которые в федеральном бюджете было запланировано выделить 12,2 млрд рублей. Помимо этих центров исследованиями при поддержке государства занимаются и другие организации. Энгельгардта РАН. В последнем ученые работают над созданием редакторов генов нового поколения.
25 ноября 2018 года. Гонконг
- Нейросеть отредактировала человеческий геном
- Воронежский учёный объяснил, почему не стоит сильно надеяться на редактирование генома
- ИИ открыл 188 редких систем редактирования генома человека
- ИИ могут задействовать в изменении генома человека
- В ЕС заподозрили Китай в планах редактировать геном китайских солдат - Новости
Международный научный 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. По его словам, в программе мероприятия много докладов молодых ученых по разным научным направлениям, связанным с редактированием генома. В лаборатории редактирования генома МГНЦ предложили собственный подход лечения миодистрофии Дюшенна. Ученые воспользовались механизмом генетического редактирования CRISPR/Cas9, чтобы активировать защитные механизмы организма.
Всероссийская мультимедийная конференция «Генная терапия: настоящее и будущее»
самые актуальные и последние новости сегодня. Нобелевскую премию по химии в 2020 году вручили за развитие метода редактирования генома. Кубанские Новости. Затем было проведено редактирование генома, которое обеспечило экспрессию исправленного гена на уровне 30%. Новости Интерфакс.