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. Если кратко: мы сравниваем исходный геном доноров гамет с геномом редактированного эмбриона с использованием специального биоинформатического подхода. Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. Ученые из Гарварда опубликовали описание нового подхода к редактированию генома, который позволяет делать любые однонуклеотидные замены и более крупные вставки и делеции, но отличается от классического CRISPR/Cas9-редактирования большей. «Я ждал появления возможности редактирования генома последние 15 лет, и теперь мне выпала большая честь — поучаствовать в подобном беспрецедентном эксперименте.
Новый прорыв китайских ученых: найдены гены, отвечающие за бессмертие
Кроме того, повышение точности и гибкости редактирования генома открывает возможности для более безопасных и эффективных вмешательств, снижая риск нежелательных генетических модификаций. 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. Биолог рассказал о перспективах системы редактирования генома человека. 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 систему редактирования гена MEF2C, который, по их словам, «сильно связан» с расстройством аутистического спектра. ИИ-революция в генной инженерии: OpenCRISPR-1 открывает новую эру в редактировании ДНК.
В России пройдет международный научный форум по редактированию генома
По его словам, в программе мероприятия много докладов молодых ученых по разным научным направлениям, связанным с редактированием генома. Ученые обнаружили новый способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. Учёные худо-бедно научились редактировать конкретные участки в ДНК, технология CRSPR-Cas и все такое. Ученые показали, что эту систему можно применять для более эффективного редактирования генома клеток человека. Ученые из компании Profluent представили Open CRISPR-1 — первую систему редактирования генома CRISPR-Cas9, созданную с помощью нейросети. Это открытие вводит нас в новую огромную область биологии и, вероятно, ведёт к очередной революции в технологии редактирования генома.
Cозданная нейросетью система CRISPR-Cas9 отредактировала геном человеческих клеток
Руководитель лаборатории редактирования генома Светлана Смирнихина занимается разработкой генетической терапии тяжелого наследственного заболевания — муковисцидоза. Запрещены сейчас, мораторий есть на редактирование генома человека именно на стадии эмбриона. Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. Хэ отказался принять участие в Третьем международном саммите по редактированию генома человека в Лондоне, отменил анонсированное выступление в Оксфордском университете (его альма-матер). Ученые из компании Profluent представили Open CRISPR-1 — первую систему редактирования генома CRISPR-Cas9, созданную с помощью нейросети. В России создали третье (последнее) поколение прибора для расшифровки геномов.
Новости по теме: редактирование генома
Если кратко: мы сравниваем исходный геном доноров гамет с геномом редактированного эмбриона с использованием специального биоинформатического подхода. Китайские ученые успешно разработали метод редактирования генома, который может избавить людей от самых страшных болезней и даже приблизить их к бессмертию. Если кратко: мы сравниваем исходный геном доноров гамет с геномом редактированного эмбриона с использованием специального биоинформатического подхода. 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. За технологию редактирования генома в 2020 году была присвоена Нобелевская премия. Результаты и перспективы исследований, связанных с редактированием генома высших организмов, обсуждают в Новосибирске ученые из 11 стран на Международном научном конгрессе CRISPR-2023, сообщили организаторы.
Молекулярные ножницы: как в России развивается важнейшая технология века
Но наши достижения, какими бы красивыми они не выглядели со стороны, имеют обратную сторону, ведь наша цивилизация поставила под угрозу исчезновения более одного миллиона видов животных и растений, а стремительное изменение климата тоже дело рук человека с каждым годом приближает катастрофические последствия. Но если до нас на планете господствовали другие, ныне не существующие цивилизации, не значит ли это, что мы стремительно приближаемся к закату?
Международный научный форум по редактированию генома пройдет в России Собкова Елена Общество Участники обсудят, как использовать искусственный интеллект и биоинформатику в создании новых лекарств и технологий тканевой инженерии Второй международный конгресс CRISPR-2023, в котором примут участие более 250 из 11 стран, пройдет в Новосибирске с 11 по 13 сентября. CRISPR-2023 соберет в себе успех ученых в области молекулярной и клеточной биологии за последние 20-30 лет.
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. Новый набор инструментов установили на дрожжах и протестировали на бактериальных и растительных клетках.
Более широкий охват «генной этнографии» народов России поможет дополнить знания об изменениях ДНК, а значит — получится ставить гораздо более точный диагноз, а впоследствии с большей вероятностью спасти жизнь человеку. Северинов поясняет, что сейчас найти «генетические поломки», которые ответственны за заболевание, крайне трудно — геном каждого человека состоит из более шести миллиардов «букв» ДНК. В итоге у пациента может быть одно и то же заболевание, но разные молекулярные причины — их «ищут под фонарем» в готовых базах, говорит специалист. Ранее 5-tv.
Учёные на страже генома
У мышей с индуцированной рИМП исследователи наблюдали прорастание сенсорных нервов, которое было связано с фактором роста нервов NGF , продуцируемым рекрутированными моноцитами и тканевыми тучными клетками. Обработка больных мышей NGF-нейтрализующим антителом предотвращала прорастание нейронов и облегчала чувствительность таза, тогда как введение нативного NGF в мочевой пузырь контрольных мышей имитировало прорастание нервов и приводило к болевому поведению. Активация нервов, боль и частота мочеиспускания были связаны с наличием проксимальных тучных клеток. Выводы были сделаны на основе того, что дефицит тучных клеток или лечение антагонистами рецепторов, которые реагируют на продукты тучных клеток, были терапевтически эффективными. Таким образом, эти интереснейшие результаты показывают, что прорастание сенсорных нейронов, вызванное фактором NGF, в мочевом пузыре в сочетании с хронической активацией тучных клеток является основным механизмом, который приводит к независимой от бактерий боли и дефектам мочеиспускания, возникающие у пациентов с рИМП.
Эндотелиальные клетки вызывают фиброз органов у мышей, индуцируя экспрессию транскрипционного фактора SOX9 Хроническое заболевание часто характеризуется фиброзом органов, но неясно, как конкретные типы клеток способствуют фиброзу. Новейшее исследование журнала Science показало, что эндотелиальные клетки являются важными факторами фиброза на моделях сердечной недостаточности, легочного фиброза и фиброза печени. Повышение регуляции транскрипционного фактора SOX9, особенно в эндотелиальных клетках, было связано с фиброзом этих органов на мышиных моделях. Модели включали систолическую сердечную недостаточность, вызванную перегрузкой с высоким давлением, диастолическую сердечную недостаточность, вызванную диетой с высоким содержанием жиров и ингибированием синтазы оксида азота, фиброз легких, вызванный лечением блеомицином, и фиброз печени из-за диеты с дефицитом холина.
Чтобы проверить, была ли индукция SOX9 достаточной, чтобы вызвать заболевание, ученые создали линию мышей со специфической для эндотелиальных клеток сверхэкспрессией SOX9 , которая способствовала фиброзу во многих органах и приводила к появлению признаков сердечной недостаточности. Эндотелиальная делеция SOX9, напротив, предотвращала фиброз и дисфункцию органов в двух мышиных моделях сердечной недостаточности, а также в мышиных моделях фиброза легких и печени. Массовое и single-cell секвенирование РНК эндотелиальных клеток мыши в нескольких сосудистых руслах показало, что SOX9 индуцирует внеклеточный матрикс, фактор роста и экспрессию провоспалительных генов, что приводит к заполнению матрикса эндотелиальными клетками. Более того, эндотелиальные клетки мыши активировали соседние фибробласты, которые затем мигрировали и откладывались в матриксе в ответ на SOX9.
Как уже было сказано, специфичная для эндотелиальных клеток делеция SOX9 обращала эти изменения вспять. Полученные данные предполагают роль эндотелиального SOX9 как фактора, способствующего фиброзу в различных органах мышей и подразумевают, что эндотелиальные клетки являются важными регуляторами фиброза. Таким образом, у нас появилась новая мишень для лечения этого патологического состояния. Индукция длительной ремиссии с помощью двойной иммунотерапии у SHIV-инфицированных макак, прошедших АРТ Уничтожение вирусных резервуаров является главным препятствием на пути разработки клинического лечения ВИЧ-инфекции 1 типа.
Скрытый вирусный резервуар является последним бастионом ВИЧ перед его полным излечением. Его трудно уничтожить, так как он невидим для иммунитета: клетки резервуара содержат вирус, который находится в неактивном состоянии, поскольку его поверхность не содержит тех белков, которые могли бы показать наличие патогена. Исследования показали, что большую часть резервуара составляют Т-клетки памяти — часть иммунной системы, которая сохраняет информацию о предыдущих инфекциях. Эти клетки могут оставаться в организме в спящем состоянии длительное время, готовые пробудиться при следующей инфекции тем же вирусом.
Таким образом, они обеспечивают идеальное убежище для ВИЧ. В новом исследовании ученые продемонстрировали, что введение вакцины Анктива N-803 и антител широкого нейтрализующего действия bNAbs приводило к устойчивому вирусному контролю после прекращения антиретровирусной терапии АРТ у макак-резус, инфицированных химерной версией штамма SHIV-AD8, ранее подавленной АРТ. Лечение макак вакциной, состоящей из N-803 и bNAbs, вызывало иммунную активацию и временную виремию, но ограничивалось лишь снижением клеточных резервуаров SHIV.
Некий цифровой код, который не повторяется. У каждого свой отпечаток ДНК. С тех пор, как наука научилась читать эти отпечатки, появилась другая проблема: как очистить, например, биологический материал древнего человека, кости или зубы, от следов человека современного? Археолог мог брать останки без перчаток. Для генетиков это грязь, которая не позволяет провести чистое и максимально достоверное исследование. Ростовские ученые придумали раствор, который как раз в состоянии удалить то, что называется привнесенной ДНК. Ольга Арамова, аспирант Академии биологии и биотехнологии ЮФУ: «Нам нужно было каким-то образом разрушить клеточную мембрану.
И затем разрушить все внутри нее. Мы сделали это, тем самым став одним из самых сильных дезинфицирующих средств на сегодня».
Однако избирательной, точно направленной можно сделать процедуру редактирования эпигенома! Такая система отыщет нужное место в последовательности ДНК, однако не будет его разрезать. Вместо этого прикрепленные эффекторные молекулы прицельно добавят или удалят химические метки на ДНК или гистонах, меняя работу целевого гена. Исследования, проведенные в последние годы на лабораторных мышах, доказали, что редактирование эпигенома потенциально более безопасно, чем последовательности ДНК. 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.
Новый набор инструментов установили на дрожжах и протестировали на бактериальных и растительных клетках. Это не только предлагает возможности для улучшения фабрик по производству микробных клеток, но и подтверждает эффективность нашего набора инструментов для ученых и промышленности, работающих в области геномной инженерии», — говорит один из авторов исследования Шарлотта Каутрилс.
Учёные разработали эффективный способ редактирования генома коров
То есть это именно технология, которая дает возможность получать животных с заданными характеристиками. Как, например, устойчивость к заболеваниям. Это признак, который очень трудно поддается с помощью естественной селекции", — поясняет директор ФИЦ животноводства имени Эрнста Наталья Зиновьева. Или, например, выведение породы коров, которые сразу дают гипоаллергенное молоко. Отныне это уже не утопия и не фантастика, а просто рабочие планы ученых центра животноводства.
Это в первую очередь связано с нашей главной задачей — обеспечение продовольственной безопасности Московской области и Российской Федерации", — говорит специалист Георгий Филимонов. В научной перспективе — создание целого промышленного направления получения животных с хозяйственно-полезными признаками путем редактирования генов.
С ее помощью можно будет редактировать любую генетическую мутацию и лечить заболевание, которое она провоцирует. К ним относится синдром Дауна, болезнь Шарко-Мари-Тута ШМТ , некоторые формы шизофрении и определенные виды онкологических заболеваний.
Freepik При этом создатели технологий нейросетевого редактирования генов отметили, что она предусматривает ряд запретов в связи с этическими стандартами. К примеру, запрет на редактирования клеток зародышевой линии.
Это краткое описание того, как эти 3 метода редактирования генома работают и чем отличаются друг от друга. Journal Eurekalert, journal Nature Biotechnology. 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.
Был обнаружен целый ряд механизмов коррекции ДНК, созданных природой, что открывает путь для беспрецедентных подходов к редактированию генома. Изучив три крупные общедоступные базы данных, охватывающие самые разные бактерии - от найденных в угольных шахтах и на пивоваренных заводах до антарктических озер и собачьей слюны, - ученые обнаружили поразительное разнообразие CRISPR-систем. Одни из них нацелены на ДНК человека, другие - на РНК, что позволяет предположить их будущее применение для лечения, диагностики или мониторинга молекулярной активности в клетках.
Читать дальше
- По живому: учёные впервые отредактировали геном в теле человека
- В Китае научились "редактировать" геном человека
- SciNat за март 2024 #1: эпигенетическое редактирование генома и новое лекарство от ВИЧ
- Герои проекта «Есть вопрос» расскажут всё, о чём вы стеснялись спросить.
- Читать дальше
В России модифицировали систему геномного редактирования
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. 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.
Из биополимеров делают гемостатические кровоостанавливающие губки при травмах сосудов, которые способствуют заживлению ран, или искусственную кожу для лечения ожогов. Биополимеры могут быть использованы для изготовления искусственных костей и суставов, снижают риск послеоперационных осложнений и отторжения. Однако никакой полимер не заменит «живой» кровеносный сосуд. Некоторые животные обладают удивительными способностями к восстановлению — безо всяких стентов и гемостатических губок. Может отрасти отпавший хвост скорпиона или кожа рептилии. Скорость восстановления этих существ, возможно, не такая быстрая, как у Росомахи, но они дают ученым конкретные подсказки. Многоголовая медуза под названием гидра может возродиться после отсечения части тела. Это самовосстановление достигается за счет миграции, прорастания и дифференцировки стволовых клеток. Отрастить утраченное щупальце может и морская звезда, которая специально для этого «хранит» стволовые клетки. Теперь пекинские ученые ищут способы, как заставить стволовые клетки превращаться в «нужные» органы и ткани после повреждения. Для этого нужны полезные вещества. Антиоксиданты нейтрализуют свободные радикалы и уменьшают окислительное повреждение клеток.
Осознавая это, учёные предлагают различные проекты международного регулирования наследуемого редактирования генома человека. В рамках такой системы предусматривалось бы создание международного органа при ВОЗ либо независимого , который осуществлял бы мониторинг за положением дел в данной области. Вместе с тем авторы не подразумевают заключения юридически обязывающего международного договора, который, по их мнению, был бы слишком жестким механизмом. Их модель предусматривает, что по истечении срока моратория, каждая страна, после определенных международных консультаций, сможет выбрать свой собственный подход к регулированию — от разрешения редактирования генома даже для усовершенствования способностей человека, вплоть до полного его запрета. Вместе с тем большая группа специалистов считает , что в первую очередь необходима максимально широкая дискуссия на глобальном уровне о самых базовых этико-культурных вопросах, связанных с редактированием генома человека. Для содействия такой дискуссии предлагается создать «Глобальную обсерваторию», которая выполняла бы три задачи: 1 собирать информацию об этических оценках редактирования генома и о политических мерах, принимаемых для его регулирования в разных странах; 2 выявлять точки разногласий и консенсуса; 3 служить форумом для периодических обсуждений. Этот подход подразумевает, что пока не достигнут минимальный консенсус, может быть необходимо временно замедлить либо приостановить исследования по наследуемому редактированию генома. Наконец, специалист по биоэтике Р. Альта Чаро предлагает в качестве альтернативы мораторию так называемый «экосистемный» подход. В рамках этого подхода широкий спектр уже существующих правовых инструментов — от патентного права до законодательства, регулирующего исследования на эмбрионах — может использоваться для контроля за развитием наследуемого редактирования генома. Задача регулирования и контроля ложится на плечи широкого круга уже существующих акторов — национальных регуляторных агентств например, FDA в США , комитетов по контролю за исследованиями, фондов, финансирующих исследования. В качестве элемента общей «экосистемы» регулирования выступает и саморегулирование научного сообщества. Возможно, хотя и не обязательно, создание консультативного международного органа, который бы предоставлял техническую экспертизу и служил форумом для дискуссий. Показательной для понимания того, какие из предложений научного сообщества с большей вероятностью будут претворены в жизнь, является работа «Экспертного консультативного комитета ВОЗ по разработке глобальных стандартов управления и надзора за редактированием генома человека», первое заседание которого состоялось 18—19 марта 2019 г. Комитет подтвердил своё согласие с ранее высказывавшимися взглядами о безответственности клинического применения наследуемого редактирования генома на данном этапе, однако не поддержал формулировку «моратория». Первой практической рекомендацией комитета стало создание международного реестра исследований по редактированию генома человека на базе ВОЗ. Комитет призвал всех учёных, проводящих соответствующие исследования, зарегистрировать их в реестре, как только он будет создан. Доноры средств, согласно рекомендациям комитета, не должны выделять финансирование на исследования, не внесённые в реестр, а научным журналам следует воздерживаться от публикации таких исследований. Данное предложение Комитета является реализацией «экосистемного» подхода, а формулировки доклада о первом заседании дают основания полагать, что и в ходе выработки дальнейших рекомендаций Комитет будет придерживаться данной модели регулирования. Генетические эксперименты и «дизайнерские» дети: городской завтрак РСМД Особенности национальной науки Несмотря на внимание научного сообщества к глобальному уровню регулирования и соответствующее стремление действовать на транснациональной основе, существуют важные различия между национальными научными сообществами разных стран. Наибольший интерес представляют сообщества США, Великобритании и Китая — трёх стран, в которых наиболее активно развивается область редактирования генома человека. Самым либерально мыслящим, по крайней мере, среди стран Запада является британское научное сообщество. Так, среди авторов проекта моратория не было ни одного учёного из Великобритании.
Большая междисциплинарная команда биологов, в которую входят ученые трех подразделений МГУ имени М. Ломоносова, а также исследователи НИЦ «Курчатовский институт», приступила к поиску новых технологий редактирования геномов. Также в планах изучение архитектуры геномов, поиск способов изменить их пространственную структуру и методов регуляции работы генома с помощью белков-аргонавтов. Подобные исследования могут привести к прорывам в агробиотехнологической промышленности и в лечении генетических заболеваний. Когда вы проводите стандартное редактирование генома, это почти всегда не до конца селективно: изменения вносятся в геном не только там, где вам требуется, но еще и в нескольких других местах.