© Fotolia/ Dan Race Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. Ученые обнаружили новый способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. 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.
Ученые из Подольска сделали прорыв в редактировании генома
Запрещены сейчас, мораторий есть на редактирование генома человека именно на стадии эмбриона. Третий Международный саммит по редактированию генома завершился в понедельник, когда специалисты по этике предупредили ученых о необходимости замедлить усилия по использованию редактирования генов для улучшения здоровья эмбрионов. 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. Бактериальные системы CRISPR-Cas9 — революционный инструмент в редактировании генов, за фундаментальный вклад в открытие.
Международный научный форум по редактированию генома начался в РФ
Парламентарии отметили, что за изучением генома человека стоит будущее медицины. Они полагают, что развитие данного направления связано не только с созданием лекарств нового поколения, но и с рисками для безопасности. Издание сообщает, что США уже принимают законы, которые предусматривают запрет на передачу генетических данных «в такие страны, как Китай и Россия».
Сами мыши не болеют вирусом, но считается, что они переносят его и выделяют до конца своей жизни.
В банках специализированной клинической больницы Ируа в Нигерии хранятся сохранившиеся исторические образцы рода Mastomys, в том числе M. Прошлый год был худшим за всю историю наблюдений по лихорадке Ласса в Нигерии: было зарегистрировано 9155 подозреваемых случаев, 1270 подтвержденных случаев и 227 случаев смерти. На этот раз госпитали оказались лучше подготовлены, чем в 2018 году, но мест для всех больных все равно не хватает.
Электроснабжение часто нестабильное, и порой не хватает чистого белья и даже мыла. Уже сейчас растущее количество зараженных говорит о том, что 2024 год будет еще хуже. Никто не ожидает, что вирус Ласса вызовет глобальную пандемию — в отличие от острых респираторных вирусов, таких как SARS-CoV-2 или гриппа, которые легко передаются от одного человека к другому.
Но для тех, кто изучает болезнь и лечит ее жертв, устойчивое развитие заболеваемости вызывает большую тревогу. Домен GAP отрицательно регулирует передачу сигналов малых G-белков, что может иметь решающее значение для зависимых от активности изменений синаптической силы, тогда как CTD связывается с белком постсинаптической плотности 95 PSD95 , но функциональные последствия этого связывания неясны. В новом исследовании журнала Science ученые показывают, что, вопреки распространенному мнению, активность домена GAP совершенно необязательна для многих функций целого белка SynGAP, и что CTD куда более важен для пластичности синаптической передачи.
Биофизика Термодинамические исследования жизни Биологическая активность живой клетки выражается в отдаче тепла окружающей среде. Однако количественная оценка тепла и клеточной активности на наноуровне оказалась весьма непростой задачей. Недавнее развитие стохастической термодинамики открыло нам доступ к измерению энергетики и эффективности таких микроскопических систем, как клетки.
Это стало возможным благодаря применению стохастической теории и экспериментальных методов высокого разрешения. В новейшем исследовании биофизики сообщают о термодинамическом ограничении, применимом к неравновесным стационарным колебаниям, и применяют его для определения тепла, рассеиваемого живыми клетками на наноуровне. Их анализ показывает неравномерное рассеивание тепла по экваториальному контуру эритроцитов.
Этот подход может привести к более точным измерениям энергетического обмена клеток. Подход даст глобальное понимание энергоэффективности всей живой материи на Земле, от отдельных клеток до целых организмов. Вмешательство происходит без изменения последовательности ДНК — причем делает это на длительный период.
Ученые добились этого эффекта, изменив эпигеном каждого исследуемого животного. Эпигеном представляет собой набор химических меток, связанных с ДНК и влияющих на активность генов. После вмешательства активность целевого гена падала и оставалась низкой в течение 11 месяцев, пока мыши были под наблюдением.
Одобрение в 2023 году первой терапии редактирования генома, основанной на системе редактирования CRISPR-Cas9, положило начало новой форме медицины, которая предполагает внесение целевых изменений в последовательности ДНК. Однако новые результаты, опубликованные 28 февраля в журнале Nature, подкрепляют аргументы в пользу редактирования эпигенома для лечения определенных заболеваний, тем самым избегая некоторых рисков, связанных с разрывом и необратимым изменением нитей ДНК.
Между идентичными повторами располагаются отличающиеся друг от друга фрагменты ДНК — спейсеры, многие из которых соответствуют участкам геномов вирусов, паразитирующих на данной бактерии. В начале 2013 г. Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон и их коллеги из Калифорнийского университета в Сан-Франциско применили инструмент редактирования генов для изучения, какие гены затрагивают конкретные антибиотики. Они планируют лучше понять существующие антибиотики или разработать новые. Резистентность болезнетворных патогенов к существующим антибиотикам является растущей проблемой, которая по оценкам может поставить под угрозу миллионы жизней. В конце 2018 г.
Те же томаты с гамма-аминомасляной кислотой тоже иной раз объясняют стремлением «хайпануть» на модной теме: у человека со стандартным питанием нет дефицита этого соединения, да и в обычных томатах его довольно много. Громкое начало Еще в 2019 г. Однако и тогда, и даже в 2020—2021 гг. Роспатент отказал в соответствующем патенте стартапу, в котором Ребриков играл роль научного хедлайнера, основываясь как раз на том, что по статье 1349 Гражданского кодекса объектом патентных прав не может стать процедура генетической целостности клеток зародышевой линии человека. Идея Ребрикова перекликалась с инициативой Цзянькуя Хэ — китайского ученого, ранее севшего в тюрьму за попытку сделать неуязвимыми к ВИЧ девочек-близняшек у ВИЧ-инфицированных родителей еще на стадии эмбрионов, за счет редактирования их генома. Лаборатории Ребрикова удалось показать, что в пяти случаях из восьми отредактированные ею человеческие эмбрионы в теории имеют повышенную устойчивость к ВИЧ. 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.
Воронежский учёный объяснил, почему не стоит сильно надеяться на редактирование генома
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.
В лаборатории Южного федерального университета на стыке наук появился уникальный по своим свойствам препарат. Раствор уже помог исследователям проникнуть в тайны времен Ивана Грозного, а теперь пригодится для борьбы с современными вирусами. У каждого человека есть свой генетический профиль, отличие, особенность. 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.
Ранее стало известно, что США подозревают Северную Корею в обладании технологическим потенциалом в генной инженерии, а также в потенциальной разработке биологического оружия. В частности, Вашингтон подозревает Пхеньян в возможных попытках редактировать геном.
Новая разработка может в реальном времени видеть гены одной-единственной молекулы. Это позволяет изучать наследственность отдельной клетки и получать более точные данные. 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.
ИСПРАВЛЕННОМУ - ВЕРИТЬ?
- В Китае научились "редактировать" геном человека
- Последние новости:
- Биологи МГУ открыли новый метод редактирования генов некодирующих РНК - Аргументы Недели
- Изменение генома CRISPR
- ИИ могут задействовать в изменении генома человека - Pro город будущего
Генетики открыли способ безопасного редактирования ДНК
Кроме того, перевоспитанный китайским ФСИНом ученый намерен собрать 7,2 миллиона долларов на клинические испытания генной терапии еще одного опасного заболевания - мышечной дистрофии Дюшенна. Во-первых, по мнению Питер Дрёге профессора Наньянского технологического университета в Сингапуре он специализируется на молекулярной и биохимической генетике , у болезни Альцгеймера нет четкой единой генетической причины. Во-вторых, сомнительно выглядит сама идея редактировать геном эмбриона для лечения сложного заболевания, которое поражает людей в конце их жизни. В-третьих, генная терапия не является совершенно безопасным методом лечения. Два года назад во время тестирования экспериментальной технологии умер 27-летний Терри Хорган, страдавший мышечной дистрофией Дюшенна. Смерть произошла прямо в клинике, которую организовал и финансировал его брат, стремившийся спасти Терри от неизлечимой болезни… Отсидевший ученый старается выглядеть Робин Гудом, который движим исключительно благородными порывам. Но не стоит забывать, что мир стоит на пороге переворота, который по своим масштабам сопоставим с компьютерной революцией. В 2022 году объем мирового рынка геномики оценивался в 33,25 миллиарда долларов, эксперты прогнозируют, что к 2030 году он вырастет в 13 раз, до 411,35 миллиардов. И тот, кто быстрее выйдет на этот огромный рынок с готовой технологией, сорвет джек-пот. Первая попытка Хэ закончилась фальстартом, но он полон надежд добиться успеха со второго раза. В 2018 году на научной конференции он познакомился с семейной парой, где папа был ВИЧ-инфицирован, мама - здорова.
По китайским законам ВИЧ-положительным отцам не разрешалось иметь детей с помощью ЭКО, но Марк и Грейс общественность знает только их вымышленные имена мечтали о детях. Хэ Цзянькуй обманул и будущих родителей они под давлением подписали согласие на эксперимент, которое позднее признали неполным и нелегитимным и ввел в заблуждение врачей - они не знали, что имплантируют двум женщинам генетически отредактированные эмбрионы.
Домен GAP отрицательно регулирует передачу сигналов малых G-белков, что может иметь решающее значение для зависимых от активности изменений синаптической силы, тогда как CTD связывается с белком постсинаптической плотности 95 PSD95 , но функциональные последствия этого связывания неясны. В новом исследовании журнала Science ученые показывают, что, вопреки распространенному мнению, активность домена GAP совершенно необязательна для многих функций целого белка SynGAP, и что CTD куда более важен для пластичности синаптической передачи. Биофизика Термодинамические исследования жизни Биологическая активность живой клетки выражается в отдаче тепла окружающей среде. Однако количественная оценка тепла и клеточной активности на наноуровне оказалась весьма непростой задачей. Недавнее развитие стохастической термодинамики открыло нам доступ к измерению энергетики и эффективности таких микроскопических систем, как клетки. Это стало возможным благодаря применению стохастической теории и экспериментальных методов высокого разрешения. В новейшем исследовании биофизики сообщают о термодинамическом ограничении, применимом к неравновесным стационарным колебаниям, и применяют его для определения тепла, рассеиваемого живыми клетками на наноуровне.
Их анализ показывает неравномерное рассеивание тепла по экваториальному контуру эритроцитов. Этот подход может привести к более точным измерениям энергетического обмена клеток. Подход даст глобальное понимание энергоэффективности всей живой материи на Земле, от отдельных клеток до целых организмов. Вмешательство происходит без изменения последовательности ДНК — причем делает это на длительный период. Ученые добились этого эффекта, изменив эпигеном каждого исследуемого животного. Эпигеном представляет собой набор химических меток, связанных с ДНК и влияющих на активность генов. После вмешательства активность целевого гена падала и оставалась низкой в течение 11 месяцев, пока мыши были под наблюдением. Одобрение в 2023 году первой терапии редактирования генома, основанной на системе редактирования CRISPR-Cas9, положило начало новой форме медицины, которая предполагает внесение целевых изменений в последовательности ДНК. Однако новые результаты, опубликованные 28 февраля в журнале Nature, подкрепляют аргументы в пользу редактирования эпигенома для лечения определенных заболеваний, тем самым избегая некоторых рисков, связанных с разрывом и необратимым изменением нитей ДНК.
По мере того, как клетки приобретают новую идентичность в ходе развития, структура химических меток на их ДНК часто меняется. Эти эпигенетические изменения могут заставить клетку вести себя как, например, клетка печени, а не как клетка мозга. После более чем десятилетних усилий ученые придумали, как модифицировать инструменты редактирования генома, чтобы изменить некоторые эпигенетические метки. Это позволяет добавлять к ДНК метильные группы в определенных местах, например, чтобы выключить ген, или, наоборот, удалить метильные группы из нужного места в геноме, чтобы включить ген. Белок с цинковыми пальцами выделен синим и пурпурным цветом в комплексе с ДНК окрашен в желтый и зеленый цвета. Nature «Возможность применения эпигенетического редактирования в клинических условиях изначальна была неясной», — говорит эпигенетик Марианна Ротс из Университетского медицинского центра Гронингена в Нидерландах. По ее словам, исследователи были обеспокоены тем, насколько конкретным и эффективным будет этот подход и как долго продлится его эффект. Чтобы ответить на эти вопросы, Анджело Ломбардо, исследователь генной терапии из Научного института Сан-Раффаэле в Милане, Италия, и его коллеги использовали молекулы, называемые белками «цинковых пальцев», которые, как и система CRISPR-Cas9, могут быть предназначены для связывания с определенными последовательностями в геноме.
Но так как на других участках активность наших вариантов Cas9 всё ещё ослаблена, мы продолжаем работу.
Эта технология удобна по сравнению с предшествующими. Необходимо определиться только с последовательностью направляющей РНК, которая нацеливает редактор в нужное место генома. Кроме того, метод позволяет работать одновременно с несколькими мишенями: можно легко удалить часть гена, ген целиком или несколько генов. У меня есть детская мечта по мотивам фильмов "Парк юрского периода" - попробовать возродить динозавров. Это кажется фантастикой, но есть научные данные, что курица до сих пор хранит гены древних предков - динозавров. Эти гены вполне работоспособны, и их можно активировать. Так, например, был получен зубастый цыплёнок. Ни у одной из современных птиц, кроме этого трансгенного цыплёнка, зубов нет. Одна голова - хорошо, а две - мутант.
Институт биологии гена РАН Как вы решили стать учёным? Парадоксально, но учёным я стала практически тогда же, когда ушла из науки. Не окончив аспирантуру в Институте биоорганической химии, я устроилась работать в частную компанию "Марлин Биотех". 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.
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.
В России пройдет международный научный форум по редактированию генома
По результатам скрининга авторы отобрали 29 pegRNA, уровень которых в клетках значимо менялся или которые генерировали мутации в «горячих точках». Конструкты с pegRNA они пометили красным флуоресцентным белком RFP , чтобы отслеживать, как меняется приспособленность клеток с мутацией по сравнению с родительскими клетками. Авторы показали также, что подход можно использовать для определения чувствительности клеток с конкретной мутацией к лекарственным препаратам. Наконец, предложенный метод скрининга позволил исследователям выявить новые патогенные варианты в TP53. Ученые сравнили полученные данные с результатами скрининга кДНК и показали, что некоторые мутации, в частности, в олигомеризационном домене белка, проявляют себя по-разному в эндогенном отредактированном и экзогенном внесенном с помощью кДНК белке — их роль в патологии выявлялась только в эндогенном контексте. Исследование точечных мутаций открывает большой потенциал для понимания индивидуальных особенностей развития тех или иных заболеваний. Предложенный метод скрининга, основанный на праймированном редактировании, делает возможным тщательное экспериментальное изучение генетических вариантов, ассоциированных с раком. Авторы работы рассчитывают, что их подход поможет подобрать эффективные методы лечения для онкологических больных или пациентов с генетически обусловленными заболеваниями.
Это позволило сделать метод еще более направленным на конкретную мишень», — рассказала Новопашина. Она добавила, что эффективность модификаций уже подтверждена инвитро.
В дальнейшем ученые планируют разработать такие модификации направляющей РНК, которые позволят включать и выключать систему геномного редактирования при помощи определенных стимулов, например путем облучения светом определенной длины волны или в присутствии определенных молекул.
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!
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.
Они способны специфически распознавать конкретные виды бактерий и считаются безопасными для человека. В связи с повышением устойчивости вызывающих заболевания микроорганизмов к действию антибиотиков в последние годы все активнее как возможная альтернатива антибиотикам изучаются бактериофаги.
В новом исследовании группа ученых из Сколтеха во главе с руководителем Лаборатории анализа метагеномов Артемом Исаевым обратила внимание на бактериофаг BF23.
ИИ могут задействовать в изменении генома человека
Проблемы на пути к коммерциализации редактирования генома в России не ограничиваются обозначенными выше общемировыми «технологическими» сложностями. Генетик Крутовский назвал две проблемы при редактировании генома человека. Целью редактирования генома было получение эмбрионов крупного рогатого скота с измененными генами.
В ЕС заподозрили Китай в планах редактировать геном китайских солдат
Об иммунной системе бактерий, механизме действия CRISPR/Cas9 и результатах редактирования генома человеческих эмбрионов. Как ученые научились редактировать геном. 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. ИИ-революция в генной инженерии: OpenCRISPR-1 открывает новую эру в редактировании ДНК.
Ученые из МГУ, «Сколтеха» и ИТЭБ РАН встроили термометр в геномный редактор
Как ученые научились редактировать геном. Призыв поддержали ученые и специалисты по этике из семи стран, в том числе авторы технологии редактирования генома CRISPR/Cas, Фэн Чжан и Эммануэль Шарпентье. 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. Конгресс молодых ученых. О Десятилетии. Новости. Нобелевскую премию по химии в 2020 году вручили за развитие метода редактирования генома. Хэ отказался принять участие в Третьем международном саммите по редактированию генома человека в Лондоне, отменил анонсированное выступление в Оксфордском университете (его альма-матер).