Затем было проведено редактирование генома, которое обеспечило экспрессию исправленного гена на уровне 30%. 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. Год назад учёный Хэ Цзянькуй ошарашил общественность своим признанием: он редактировал геном во время экстрапорального оплодотворения яйцеклетки. Призыв поддержали ученые и специалисты по этике из семи стран, в том числе авторы технологии редактирования генома CRISPR/Cas, Фэн Чжан и Эммануэль Шарпентье.
Российские ученые научились «редактировать» геномы для борьбы с вирусами
Чтобы упростить его, Али Мадани Ali Madani с коллегами из компании Profluent задействовали большую языковую модель LLM ProGen2, созданную ими ранее для нейросетевого дизайна белковых молекул. Для этого они провели систематический сбор данных среди 26,2 триллиона пар оснований собранных микробных геномов и метагеномов из разных родов и биомов. После этого языковую модель на основе ProGen2 настроили на работу с CRISPR-Cas Atlas и с ее помощью сгенерировали четыре миллиона последовательностей, сбалансированных по семействам белков и размеру кластеров на это ушло три дня с использованием 16 графических процессоров. Большинство этих последовательностей совпадали с ближайшей природной лишь на 40—60 процентов, однако их конформация, рассчитанная AlphaFold2 , оказалась близкой, что свидетельствовало о потенциальной функциональности. Чтобы получить Cas9-подобные белки для экспериментальной характеризации, исследователи применили ограниченную стратегию генерирования с использованием либо N-концевых, либо C-концевых последовательностей природного SpCas9, чтобы обеспечить аналогичную с ним совместимость с PAM и гРНК. Для функционального анализа выбрали 209 сгенерированных Cas9-подобных белков.
Но этические нормы, выработанные Министерством науки и технологии и Министерством здравоохранения Китая, запрещают подсаживать генетически модифицированные зародыши женщинам в ходе процедуры экстракорпорального оплодотворения дети были зачаты именно с ее помощью.
Национальная комиссия по здравоохранению Китая заявила, что тщательным образом проверит законность действий ученого. Представители Южного университета науки и технологий Шэньчжэня ЮУНТ , где он работал, заявили, что ничего не знали об экспериментах с геномом человека. В университете заявили, что ученый находится в отпуске с февраля 2018 г. Более 120 китайских ученых написали открытое письмо, в котором осудили своего коллегу и призвали правительство резко ограничить работу с генами человека.
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. Исследователи полагают, что в перспективе с использованием технологии редактирования откроются способы воздействия на хромосомную патологию — синдром Дауна. Но теоретические шаги в этом направлении вполне реальны", - отмечает Новопашина.
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.
Ген — вырезать, вставить. Нобелевскую премию по химии дали за технологию редактирования генома
Утверждается, что это первый случай успешного редактирования человеческого генома с применением искусственного интеллекта. Осужденный за редактирование генома китайский генетик Хэ Цзянькуй заявил, что первые в мире ГМО-дети живут «нормальной, безмятежной жизнью». В последние годы геномное редактирование широко обсуждается в обществе из-за создания революционной технологии CRISPR/Cas9, позволяющей довольно просто менять ДНК.
К каким открытиям ученых привело слияние генетики, истории и современности
Ученые уже получили патент на свою разработку. В частности, заболевания, вызывающие поражение нервной системы, нередко связаны не только с наличием нездорового гена, но и с увеличением числа его копий. Необходимо сделать нерабочей одну копию, но вторую оставить без изменений. Систему нацеливают на этот ген и отключают после того, как она выполнит нужное действие.
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. Исследователи полагают, что в перспективе с использованием технологии редактирования откроются способы воздействия на хромосомную патологию — синдром Дауна. Но теоретические шаги в этом направлении вполне реальны", - отмечает Новопашина.
Черты, присущие именно им.
Народы смешивались, это известно, но как это происходило на взгляд генетики? И что нового мы можем узнать, сопоставив ДНК древних с данными современного человека? Сейчас этим как раз занимается молодая наука палеогенетика. Это как археология и палеонтология, только на молекулярном уровне. Тот самый случай, когда ученые, двигаясь в сторону одного научного открытия, неожиданно для себя заодно совершили другое. Оказалось, раствор, очищающий ДНК, почти со стопроцентным эффектом убивает геном короновируса и энтеровируса. Эти выводы ученых Южного федерального университета подтверждены Роспотребнадзором. Научные исследования Ольга Арамова ведет, уже применяя свое изобретение.
Целью редактирования генома было получение эмбрионов крупного рогатого скота с измененными генами. Генное редактирование — это современный подход, позволяющий быстро получать организмы с требуемыми характеристиками, например, составом молока, объемом мышц или устойчивостью к инфекционным заболеваниям. Метод трансдукции процесс переноса ДНК между клетками при помощи вирусов в технологии редактирования генома является относительно простым — он не требует сложного оборудования и специальных условий. Его можно проводить вблизи ферм в лабораториях с базовым оборудованием. Последние имеют меньший по сравнению с остальными размер, поэтому легче проникают в эмбрион.
Ученые из МГУ, «Сколтеха» и ИТЭБ РАН встроили термометр в геномный редактор
Ученые приступили к реализации научного мегапроекта по разработке новых систем редактирования геномов на разных уровнях – от нуклеотидных последовательностей до пространственной структуры молекул ДНК. Компания Profluent представила новаторский проект OpenCRISPR – первый в мире открытый редактор генов на основе ИИ, который поможет точно редактировать человеческий геном. Хэ отказался принять участие в Третьем международном саммите по редактированию генома человека в Лондоне, отменил анонсированное выступление в Оксфордском университете (его альма-матер). Призыв поддержали ученые и специалисты по этике из семи стран, в том числе авторы технологии редактирования генома CRISPR/Cas, Фэн Чжан и Эммануэль Шарпентье. 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. Читайте последние научные новости «Российские генетики открыли систему, помогающую бактериям защищаться от вирусов» без рекламы на актуальные темы в ленте новостей.
В ЕС заподозрили Китай в планах редактировать геном китайских солдат
Если ученые смогут перенести ее ДНК в геном космонавта, люди, как он считает, забудут о проблеме сильной солнечной радиации в космосе. Ученые показали, что эту систему можно применять для более эффективного редактирования генома клеток человека. ИИ-революция в генной инженерии: OpenCRISPR-1 открывает новую эру в редактировании ДНК.
Новый прорыв китайских ученых: найдены гены, отвечающие за бессмертие
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. Кроме того, повышение точности и гибкости редактирования генома открывает возможности для более безопасных и эффективных вмешательств, снижая риск нежелательных генетических модификаций. говорится в сообщении.
Новая технология позволит редактировать геном без CRISPR
Эту технологию можно будет использовать для создания препарата, эффективного против широкого спектра заболеваний, — приводит издание комментарий заведующего лабораторией Дмитрия Костюшева.
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. Более разнородно и, в целом, более консервативно настроено сообщество США. Именно от американских ученых в первую очередь исходят призывы к мораторию, хотя есть среди них и более «прогрессивные» лица как вышеупомянутая Р. Альта Чаро. Однако научные сообщества западных стран, несмотря на их неоднородность, объединяет одна общая черта — почти универсальное осознание необходимости широких общественных дискуссий и достижения консенсуса в обществе, которые должны предшествовать любому практическому применению редактирования генома человека.
И в этом их, возможно, ключевое отличие от научного сообщества КНР. В своих публикациях в англоязычных журналах китайские ученые критиковали эксперимент Хэ Цзянькуя не менее жестко, чем их западные коллеги. Но идея о необходимости общественного консенсуса примечательным образом отсутствовала среди их аргументов. Судя по заявлениям его членов, китайское научное сообщество полагает, что решение по данному вопросу должно принимать государство, консультируясь при этом с экспертными кругами. В российском научном сообществе дискуссия по проблемам редактирования генома человека идёт намного менее активно, не в последнюю очередь в связи с тем, что на сегодняшний день Россия отстаёт от стран-лидеров в развитии данной сферы, хотя отдельные эксперименты проводятся , в том числе и по наследуемому редактированию. Проблема регулирования, таким образом, не стоит так остро на повестке дня, а отдельные комментарии, последовавшие в качестве реакции на работу Хэ Цзянькуя, свидетельствуют, что российские ученые разделяют существующий консенсус о преждевременности клинического применения наследуемого редактирования генома. Анализ идейного ландшафта научного сообщества позволяет с достаточно высокой степенью точности оценить, как будет развиваться глобальное управление наследуемым редактированием генома человека в краткосрочной перспективе. До тех пор, пока степень вовлеченности политических и других общественных акторов в дискуссии по данной проблеме невысока, голос учёных остаётся решающим. О чём же он нам говорит? В случае применения наследуемого редактирования генома в некоторых странах для усовершенствования человека, в международных отношениях может появиться ещё одно значимое конфликтное измерение.
Во-первых, в краткосрочной перспективе 5—7 лет с высокой степенью вероятности сохранится консенсус о недопустимости практического применения наследуемого редактирования генома человека на данном этапе. Будет выработан ряд международных рекомендаций по регулированию данной отрасли — доклад Комитета ВОЗ ожидается во второй половине 2020 года. Вместе с тем по мере совершенствования безопасности и эффективности технологий редактирования генома, вероятно, будет начата разработка «переходного пути» к клиническому применению. Во-вторых, заключение международного соглашения на повестке дня не стоит.
Некоторые из созданных с помощью искусственного интеллекта редакторов генов демонстрируют сравнимую или улучшенную активность. Компания выложила OpenCRISPR-1 в открытый доступ, чтобы способствовать развитию технологии и её использованию в научных исследованиях и коммерческих проектах. Статью с научным исследованием можно почитать тут.
Предоставить доступ к еще большему разнообразию. С помощью AI появилась возможность экстраполировать на новые белковые пространства, которые еще не были освоены, тем самым выходя за рамки природных белков. Активировать новые функции, ранее не доступные ученым. OpenCRISPR-1, разработанный Profluent, представляет собой прорыв в области и обещает значительное ускорение процесса генной инженерии, уменьшение его стоимости и расширение возможностей модификации организмов.
Результаты научного исследования опубликованы в ноябрьском журнале «Theriogenology». Об этом сообщает пресс-секретарь организации. Целью редактирования генома было получение эмбрионов крупного рогатого скота с измененными генами. Генное редактирование — это современный подход, позволяющий быстро получать организмы с требуемыми характеристиками, например, составом молока, объемом мышц или устойчивостью к инфекционным заболеваниям. Метод трансдукции процесс переноса ДНК между клетками при помощи вирусов в технологии редактирования генома является относительно простым — он не требует сложного оборудования и специальных условий.
Воронежский учёный объяснил, почему не стоит сильно надеяться на редактирование генома
| Всероссийская мультимедийная конференция «Генная терапия: настоящее и будущее» | Как ученые научились редактировать геном. |
| РСМД :: Учёные на страже генома | Это открытие вводит нас в новую огромную область биологии и, вероятно, ведёт к очередной революции в технологии редактирования генома. |
| Новый вариант CRISPR обещает точно воздействовать почти на все человеческие гены | | 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. |
| Новый вариант CRISPR обещает точно воздействовать почти на все человеческие гены | | Целью редактирования генома было получение эмбрионов крупного рогатого скота с измененными генами. |
| Генетики открыли способ безопасного редактирования ДНК | Американские ученые представили первую нейросетевую систему для редактирования генома людей. |
Учёные на страже генома
| Биологи МГУ открыли новый метод редактирования генов некодирующих РНК - Аргументы Недели | Воронежский учёный объяснил, почему не стоит сильно надеяться на редактирование генома. |
| Наука РФ - официальный сайт | Так и появился созданный биологами механизм генетического редактирования генома CRISPR-Cas, за который в 2020 году была присуждена Нобелевская премия двум ученым — Дженнифер Дудна из Калифорнийского университета в Беркли (США). |
| Ген — вырезать, вставить. Нобелевскую премию по химии дали за технологию редактирования генома | Ученым из Портленда помогла в этом технология редактирования генома CRISPR. |
Учёные на страже генома
| Нейросеть отредактировала человеческий геном - | Об итогах и будущем экспериментов, имеющих отношение к редактированию генома высших организмов, дискутируют в Новосибирске специалисты из 11 государств. |
| Молекулярные ножницы: как в России развивается важнейшая технология века | Новости Интерфакс. |
| Международный научный форум по редактированию генома пройдет в России | Об итогах и будущем экспериментов, имеющих отношение к редактированию генома высших организмов, дискутируют в Новосибирске специалисты из 11 государств. |
| Редактировать геном, не затрагивая его структуру, безопаснее | Ученым из Портленда помогла в этом технология редактирования генома CRISPR. |
| Найден фермент, который позволяет редактировать любой ген в ДНК | Осужденный за редактирование генома китайский генетик Хэ Цзянькуй заявил, что первые в мире ГМО-дети живут «нормальной, безмятежной жизнью». |
Новый прорыв китайских ученых: найдены гены, отвечающие за бессмертие
Он говорит быстро и сбивчиво, от доброжелательности и спокойствия, заметных на первом ролике на YouTube, не осталось и следа. Он игнорирует вопросы из зала, быстро спускается со сцены — и исчезает. Хэ Цзянкуй выступает на Втором саммите по редактированию генома человека, Гонконг, 28 ноября 2018 года. Вскоре оргкомитет саммита публикует заявление, в котором резко осуждает эксперимент Хэ. Замминистра по науке и технологиям Китая Сюй Наньпин фактически зачитывает ученому приговор: «Инцидент с генетически измененными младенцами, о котором сообщают СМИ, грубо нарушает законы Китая». Журналисты окружают Дженнифер Дудну. На вопрос: «Не следует ли ввести мораторий на редактирование эмбрионов человека? А если гены значат так много в жизни человека, то геномное редактирование — по крайней мере в перспективе — неизбежно. И не только в случае наследственных болезней. Вы хотите, чтобы ваш ребенок вырос умным? Разве кто-то не хочет?
Мировая пресса изучает его биографию. Будущий ученый родился в 1984 году в небольшой провинции Хунань на юго-востоке Китая. Родители — фермеры, всю жизнь выращивают рис. Хэ успешно окончил школу, увлекался физикой, даже соорудил домашнюю лабораторию. Он продолжил изучать предмет в Университете науки и технологий в Хэфэе, а затем — в американском Университете Райса в Хьюстоне. Однокурсники вспоминают, что Хэ был общительным и активным студентом — особенно ему нравились ухоженные футбольные поля в американском вузе. Но будущий ученый был заметен не только на футболе — его университетский руководитель, биоинженер Майкл Дим отмечал блестящие успехи подопечного в науке. Хэ проводил эксперименты на живых клетках и организмах, а после окончания Университета Райса, в 2011 году, был приглашен в Стэнфорд. До экспериментов, которые поставили Дженнифер Дудна, Эммануэль Шарпентье, Фэн Чжан и другие выдающиеся генетики и которые привели к открытию технологии редактирования ДНК, оставалось меньше двух лет. Многие из этих экспериментов были проведены в Беркли, в часе езды от Стэнфорда.
Хэ и сотрудница лаборатории Direct Genomics. Шэньчжэнь, провинция Гуандун, Китай. Он согласился, получил грант в миллион юаней и начал преподавать в Университете Шэньчжэня, в 28 лет став самым молодым его доцентом. Но вскоре осознал, что он пропускает самое интересное и главные открытия были совершены без него. В последующие годы Хэ не раз приезжал в Америку и встречался с генетиками.
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. Ольга Арамова, аспирант Академии биологии и биотехнологии ЮФУ: «Нам нужно было каким-то образом разрушить клеточную мембрану. И затем разрушить все внутри нее.
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. Речь идет о «дизайне младенцев» — создании детей с заданными качествами. В 2018 году профессор Шэньчжэньского университета Хэ Цзянькуй объявил , что создал первых генетически модифицированных детей, обладающих иммунитетом к заражению ВИЧ. Однако коллеги не разделили радость ученого.
Эксперимент с эмбрионами обернулся для Цзянькуя тюрьмой. По словам профессора Захарова-Гезехуса, некоторые российские лаборатории осваивают или уже освоили метод «генетических ножниц». Но о практических результатах пока ничего не слышно.
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.
Молекулярные ножницы: как в России развивается важнейшая технология века
Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. Ученые нашли способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. В России создали третье (последнее) поколение прибора для расшифровки геномов. «Я ждал появления возможности редактирования генома последние 15 лет, и теперь мне выпала большая честь — поучаствовать в подобном беспрецедентном эксперименте.