Об итогах и будущем экспериментов, имеющих отношение к редактированию генома высших организмов, дискутируют в Новосибирске специалисты из 11 государств.
Ученые из Новосибирска нашли способ выключать систему редактирования генома в нужный момент
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. Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. Ученые приступили к реализации научного мегапроекта по разработке новых систем редактирования геномов на разных уровнях – от нуклеотидных последовательностей до пространственной структуры молекул ДНК. Бактериальные системы CRISPR-Cas9 — революционный инструмент в редактировании генов, за фундаментальный вклад в открытие. 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 из Новосибирска нашли способ выключать систему редактирования генома в нужный момент
| Ученые разработали эффективный способ редактирования генома коров | © Fotolia/ Dan Race Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. |
| Геном под редакцией - Ведомости.Технологии и инновации | © Fotolia/ Dan Race Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. |
| РСМД :: Учёные на страже генома | Как ученые научились редактировать геном. |
| Новая технология позволит редактировать геном без CRISPR | После более чем десятилетних усилий ученые придумали, как модифицировать инструменты редактирования генома, чтобы изменить некоторые эпигенетические метки. |
Международный научный форум по редактированию генома пройдет в России
Это еще один шаг к повышению точности лечения при помощи редактирования генов. Как поясняют сами сотрудники института, чтобы исправлять ошибки в геноме, «ножницы» нужно вовремя «включать» и «выключать», и вторая задача наконец решена. Эта разработка будет важна для ситуаций, когда нужно редактировать отдельные молекулы ДНК в организме, и поможет в дальнейшем создавать лекарства от некоторых наследственных заболеваний. Эрнста создали первого в мире клонированного гибридного ягненка, у которого есть гены диких животных горного дикого барана. А в 2023 году клонированная корова — плод труда ученых того же исследовательского центра — впервые принесла потомство. Более того, мы видим повышенный интерес фарминдустрии к отечественным разработкам. У нас есть сильные коллективы, уверенно владеющие генетическими технологиями и участвующие в популяризации знаний об этих технологиях в Российском научном обществе».
Ученый также полагает, что у российских исследователей сейчас есть практически все, чтобы провести нужные эксперименты по редактированию генов, ответить на научные, медицинские и практические вопросы, ради которых и затевалось это редактирование, а также сообщить о полученных результатах в престижных зарубежных журналах. Это генетический анализ и секвенирование определение аминокислотной или нуклеотидной последовательности белков, ДНК и РНК , генетическое тестирование и диагностика, а также генетическое редактирование. Последнее связано как раз с технологией «молекулярных ножниц». Развитие CRISPR-Cas9 важно для прогресса в биотехнологии и фармацевтике, потому что «молекулярные ножницы» позволяют изменять гены in vivo то есть молекулы редактирования вводятся сразу в пациента с максимальной точностью, простотой и при этом низкими затратами относительно, например, ZFN — другой технологии редактирования генов. По мнению аналитиков, CRISPR-Cas9 можно использовать в разработке новых лекарств, сельскохозяйственных продуктов и генетически модифицированных организмов, для борьбы с болезнями и вредителями. Более того, новый метод может изменить лечение наследуемых генетических заболеваний.
Именно в понимании наследственных болезней, которые раньше считались неизлечимыми, исследователи CRISPR-Cas9 продвинулись сильнее всего. По словам биолога Федора Урнова, первый этап редактирования теперь доступен даже старшеклассникам. Поэтому работа с этим инструментом легче и быстрее. За 10 лет ученым всего мира удалось сделать немало с «молекулярными ножницами». К концу 2022 года пройдена первая фаза испытаний безопасной клеточной терапии рака: результаты опубликованы в Nature. Новый инструмент может быть полезен для замены дефектного гена, отвечающего за развитие кистозного фиброза, и для лечения заболеваний крови, связанных с мутациями: например, гемофилии.
В частности, здесь выделяется Intellia Therapeutics: в 2021 году компания предоставила клинические данные, показавшие безопасность и эффективность «молекулярных ножниц» в терапии амилоидоза ATTR — редкого смертельного заболевания, при котором печень вырабатывает аномальные белки TTR. Они накапливаются в организме и вызывают осложнения. В Intellia на базе «молекулярных ножниц» создали лекарство NTLA-2001, которое инактивирует ген TTR в печени и препятствует выработке аномального белка. Сначала NTLA-2001 изучали на пациентах с полинейропатией.
В рамках запущенной Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019-2027 годы создаются геномные центры и передовые лаборатории. В 2022 году Минздрав создал три научно-образовательных комплекса полного цикла, и в двух из них участвует наш Центр.
При этом в одном мы — ключевой участник, на базе которого будет построен новый научно-промышленный комплекс по выпуску высокотехнологичных лекарственных препаратов ВТЛП клеточной и генной терапии. Для строительства этого опытно-промышленного предприятия Центру открыта федеральная адресная инвестиционная программа. Дудне и Э. Шарпантье за создание технологии редактирования генома. Это дало толчок к росту интереса к исследованиям, связанным с редактированием генома, их расширению. Какое место эти работы занимают в Центре?
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.
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?
Ученый предложил им отредактировать эмбрион так, чтобы из него развился не просто здоровый ребенок, но с гарантированной защитой от ВИЧ для всех своих потомков. И уже весной эксперимент был поставлен. В пяти парах женщины не смогли забеременеть после ЭКО, одна пара вышла из эксперимента, еще про одну не известно ничего. И только одна женщина — Грейс — родила. Так появились Лулу и Нана. Журналистам газеты удалось заснять Хэ на балконе третьего этажа университетского кампуса в Шэньчжэне. Балкон был огорожен металлической сеткой, а самого ученого опознал на снимках один из его бывших сотрудников. Хэ Цзянкуй на балконе университетского кампуса. Шэньчжэнь, Китай. Декабрь 2018 года. Двери в апартаменты, где находился ученый, охраняли четверо людей в штатском. Когда журналисты попытались войти, их остановили и задали вопрос — почему они решили, что Хэ находится здесь? Попасть внутрь им не удалось. The New York Times не удалось выяснить, кем были люди в штатском — имели ли они отношение к полиции города или другой организации. Сотрудники университета отказывались комментировать ситуацию вокруг ученого и генетически отредактированных людей. Ученого обвинили в подделке сертификата этического контроля, который он предъявил участникам эксперимента и своим сотрудникам, тем самым введя их в заблуждение. Подозреваемые в совершении преступлений будут заключены под арест». Лулу и Нана, а также еще одна женщина, вынашивающая ребенка с отредактированной ДНК, находятся под постоянным наблюдением врачей, утверждалось в официальном заявлении. Лаборатория в Шэньчжэне, провинция Гуандун на юге Китая. Еще в 2016 году при опытах на мышах ученые обнаружили, что эта мутация влияет на работу гиппокампа, значительно улучшая память. На Втором саммите по редактированию генома человека в Гонконге ученые задали Хэ вопрос, знает ли он о влиянии CCR5delta32 на работу мозга? Китайский ученый ответил, что знаком с исследованием, но данных недостаточно. CCR5 — это первый ген, про который можно уверенно сказать, что его изменение влияет на работу мозга. На сегодняшний день эта мутация — набор сплошных плюсов: дает иммунитет к ВИЧ, улучшает память и способности к обучению, помогает быстрее восстанавливаться после инсульта или черепно-мозговой травмы. Единственный известный на данный момент минус — снижение сопротивляемости организма к лихорадке Западного Нила, но это заболевание достаточно редкое. Проблема только в том, что ни один генетик не может подтвердить, что искусственно созданная мутация не несет в себе какие-то другие риски и не спровоцирует в организме человека непредсказуемых изменений.
Праймированное редактирование позволило провести системный скрининг мутаций TP53
В последние годы наука добилась существенного прогресса в лечении некоторых генетических заболеваний путем редактирования генома стволовых клеток. Американские ученые представили первую нейросетевую систему для редактирования генома людей. Если ученые смогут перенести ее ДНК в геном космонавта, люди, как он считает, забудут о проблеме сильной солнечной радиации в космосе. Швейцарские учёные революционизировали метод редактирования генома CRISPR-Cas, значительно расширив его возможности.
Ученые из Новосибирска нашли способ выключать систему редактирования генома в нужный момент
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.
Некодирующие РНК регулируют работу генов, участвуют в передаче сигналов внутри и между соседними клетками, а также вовлечены в развитие наследственных, инфекционных ВИЧ, гепатиты В, С , иммунологических и опухолевых заболеваний. Полученные данные помогут разобраться в механизмах этих болезней, а также предложить новые подходы к их лечению. РНК необходимы в процессах передачи генетической информации, ее чтения и регулирования. Так, например, кодирующие РНК служат матрицей для синтеза белков, но есть и некодирующие, например микроРНК, которые напрямую не «считываются», а регулируют работу генов, поддерживают стабильность ДНК, помогают создавать белки, участвуют в передаче сигналов внутри и между соседними клетками, а также вовлечены в развитие широкого спектра заболеваний, включая гепатиты В и С, ВИЧ и рак. Многие функции и механизмы действия некодирующих РНК остаются неизвестными, при этом они могут служить перспективной мишенью для разработки препаратов для лечения и профилактики многих болезней.
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». Аспирант Ольга Арамова сейчас пишет кандидатскую диссертацию о древних народах юга России.
Никитин доказал, что они все равно могут передать информацию через посредника, так называемый коммутатор, цепь Х. Сначала информация передается от А к Х, потом Х передает ее В. Это явление он назвал "молекулярной коммутацией". Когда я произносил эту фразу биологам, они говорили: "Не, это ерунда какая-то", — вспоминает руководитель проекта "Нанобиомедицина" университета "Сириус", заведующий лабораторией нанобиотехнологий МФТИ Максим Никитин. Поэтому открытие и стало прорывным в мире науки. Его важность и значимость подчеркивает тот факт, что исследования Максима опубликованы в одном из самых авторитетных научных журналов мира Nature Chemistry.
Ученый уверен, что феномен позволит людям познать природу самых разнообразных процессов, начиная от мгновенной памяти и старения до сложных заболеваний и тайн генетики. Избегая побочных эффектов от препарата, когда иммунная система распознает его как чужеродный белок и пытается разрушить.
Биологи МГУ открыли новый метод редактирования генов некодирующих РНК
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.
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. Но и она не лишена недостатков: во-первых, эта система белков достаточно крупная и просто «не влезает» в некоторые векторы, во-вторых, с её помощью можно редактировать только ДНК, а для работы с РНК она не годится и, в-третьих, сейчас эта технология становится предметом патентных споров. 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.
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. В результатах реализации проекта заинтересован реальный сектор экономики РФ.
Полученные данные помогут разобраться в механизмах этих болезней, а также предложить новые подходы к их лечению. РНК необходимы в процессах передачи генетической информации, ее чтения и регулирования.
Так, например, кодирующие РНК служат матрицей для синтеза белков, но есть и некодирующие, например микроРНК, которые напрямую не «считываются», а регулируют работу генов, поддерживают стабильность ДНК, помогают создавать белки, участвуют в передаче сигналов внутри и между соседними клетками, а также вовлечены в развитие широкого спектра заболеваний, включая гепатиты В и С, ВИЧ и рак. Многие функции и механизмы действия некодирующих РНК остаются неизвестными, при этом они могут служить перспективной мишенью для разработки препаратов для лечения и профилактики многих болезней. Именно этим обусловлен особый интерес ученых к данным молекулам.
ИСПРАВЛЕННОМУ - ВЕРИТЬ?
- Лента.ру: В Европарламенте заподозрили Китай в планах редактировать геном солдат
- Технология перепрограммирования генома стала важным этапом в решении главной задачи человечества
- Вирусология
- В России модифицировали систему геномного редактирования
Биологи МГУ открыли новый метод редактирования генов некодирующих РНК
Международный научный форум по редактированию генома начался в РФ 18 сентября 2023, 8:17 Международный научный форум по редактированию генома начался в РФ 18 сентября 2023, 8:17 Об итогах и будущем экспериментов, имеющих отношение к редактированию генома высших организмов, дискутируют в Новосибирске специалисты из 11 государств. Подобные опыты на органоидах человеческого головного мозга проводятся учеными, в течение нескольких лет исследующими ген, мутации в котором связаны с вероятностью появления разных форм задержки умственного развития. Интерес к органоидам проявили исследователи, которые изучают онколитические вирусы, уничтожающие клетки глиомы.
Результаты анализа ДНК globallookpress. Однако, по словам эксперта, проблема внесения в ДНК поправок остаётся актуальной до сих пор. Дело в том, что, встроившись в неправильное место, даже «правильный» ген может навредить. Но в новой операции исследователи смогли довольно точно задать место редактирования. Думаю, в случае успеха этого метода генную терапию ждёт прорыв, и, вероятно, белки с «цинковыми пальцами» в перспективе помогут вылечить и другие тяжёлые заболевания. Например, исправить дефективные клетки больного раком, избавив их от мутации». Несчастье помогло Прижился ли новый ген у Мэддокса, можно будет сказать не раньше, чем через месяц.
Сам пациент понимает, что терапия может не сработать. Более того, в его возрасте многие произошедшие в организме изменения уже необратимы. Однако и он, и лечащие его врачи надеются, что такой опыт будет полезен другим больным. При положительных результатах операции Мэддоксу не нужно будет каждую неделю получать инъекции дорогостоящего искусственного фермента и опасаться за свою жизнь в случае обычной простуды. Кроме того, вероятно, одно из главных событий в жизни Мэддокса уже произошло: во время терапии он познакомился с медсестрой, которая стала его невестой. В случае успеха операции учёные планируют испытать метод ещё на 30 взрослых пациентах и перейти к редактированию геномов детей, чтобы успеть помочь им до того, как болезнь навредит организму. Ошибка в тексте?
Поселок Дубровицы под Подольском — на острие мировой науки. Именно здесь впервые принесла потомство первая в России клонированная корова. Кто бы мог подумать, что вот за этой невзрачной дверью и творятся самая настоящая фантастика и будущее всего отечественного животноводства. 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. Если по-простому: это искусственная корова из пробирки. А главная проблема клонов — бесплодие или потомство с отклонениями. И вот 30 декабря у Цветочка родился абсолютно здоровый теленок.
Тем временем команда из Гарварда под руководством Бенджамина Кляйнстивера, доцента Гарвардской медицинской школы, разработала другой вариант, названный SpRY. Столкнувшись с ограничениями этих двух систем, исследователи из Дьюка и Массачусетского технологического института объединили свои силы, чтобы создать новый вариант, названный SpRYc. Чаттерджи отметил в пресс-релизе, что SpRYc позволяет нацеливаться практически на весь геном с большей точностью. Хотя SpRYc медленнее, чем его предшественники, разрезает целевые последовательности ДНК, в испытаниях он показал себя лучше традиционных ферментов в модификации конкретных участков ДНК. Благодаря способности воздействовать на участки генома человека, ранее недоступные для редактирования генома, SpRYc открывает многообещающие терапевтические перспективы для таких сложных и трудноизлечимых заболеваний, как синдром Ретта и болезнь Хантингтона. Эти заболевания, характеризующиеся специфическими генетическими мутациями, могут получить индивидуальное лечение благодаря целенаправленному применению SpRYc.
ИИ могут задействовать в изменении генома человека
Системы CRISPR произвели революцию в этой области, поскольку их можно очень легко нацелить на различные части генома. Руководитель лаборатории редактирования генома Светлана Смирнихина занимается разработкой генетической терапии тяжелого наследственного заболевания — муковисцидоза. 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.