Биолог рассказал о перспективах системы редактирования генома человека. В последние годы наука добилась существенного прогресса в лечении некоторых генетических заболеваний путем редактирования генома стволовых клеток. Ученые нашли способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. Это открытие вводит нас в новую огромную область биологии и, вероятно, ведёт к очередной революции в технологии редактирования генома.
Молекулярные ножницы: как в России развивается важнейшая технология века
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.
При облучении мягким ультрафиолетом в заданный момент времени они инактивируют РНК, при этом отключая систему геномного редактирования в нужной временной точке. Это дает возможность блокировать систему и оставить нетронутой вторую копию ДНК. 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.
Однако дальнейшее изучение и развитие этой технологии может быть остановлено, если биотех-сектор Китая станет следующей целью санкций со стороны США. В марте три подразделения китайской фирмы BGI Group, занимающейся исследованием генома, уже были добавлены в список организаций, чей доступ к американским технологиям ограничен по соображениям прав человека. Министерство торговли заявило, что они потенциально способствуют слежке. Сейчас усиливаются опасения, что углубляющийся кризис в отношениях США и Китая приведет к новому витку санкционной войны и под ударом окажется не только технологический сектор КНР, но и смежные области, в том числе биотех. Обострение санкционной войны может повлиять на разработку таких инструментов, как CyDENT, поскольку технология частично зависит от импорта. Между тем создатели CyDENT говорят о необходимости дальнейших исследований, чтобы определить комбинации модульных элементов для получения наилучших результатов редактирования. Инструмент продемонстрировал большой потенциал для изучения ранее нередактируемой ДНК. Также по теме.
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. К сожалению, в этом случае все их дети будут также генетически глухими, что можно исправить лишь починив ген у будущего ребёнка при помощи геномного редактирования. Например, мы проводим исправление патогенных мутаций в самой первой клетке будущего организма — зиготе — и вне организма женщины инкубируем эмбрион «в чашке Петри» 5-6 дней, до стадии бластоцисты. Затем мы можем эмбрион исследовать или заморозить, но переносить в матку его нельзя. Чтобы запустить беременность отредактированным эмбрионом необходимо получить разрешение регулятора, а для этого нужно подать соответствующее регистрационное досье на персонализированный геномный редактор под конкретную пару будущих родителей. В случае доказательства эффективности, безопасности и этической оправданности применения такой инновационной технологии, можно предполагать, что регулятор выдаст соответствующее разрешение. Эта процедура существенно отличается от регистрации фармацевтического лекарственного средства. Геномный редактор — это всегда персонализированный подход.
Создание суперлюдей: нейросеть научилась редактировать человеческие гены
Стволовые клетки могут превращаться в различные типы клеток — костные, хрящевые, мышечные, клетки жировой ткани или кровеносных сосудов. Это позволило подтвердить их функцию в подавлении разрастания соединительной ткани. В результате проведенного редактирования в гене некодирующей РНК изменяется последовательность нуклеотидов, что нарушает ее созревание и образование. Это приводит к снижению количества такой микроРНК в клетках и внеклеточных везикулах — маленьких пузырьках, которые образуются внутри клеток и затем высвобождаются во внеклеточное пространство. Также редактирование позволяет изменить физиологию клеток в целом, а также свойства молекул, которые они выделяют.
Для этого приходится «перепрограммировать» геном. Впервые такой эксперимент профессор Лю провел на клеточной культуре еще в 2011 году, и только затем ученые решились на опыты с живыми существами. Читайте также Китайский телескоп «Дозорный» даже круче, чем американский «Хаббл» Поднебесная все уверенней лидирует в космической гонке В настоящее время технология перепрограммирования генома стала важным способом достижения регенерации органов и клеток. Естественно, это не панацея от всех болезней.
Замедляя старение, ученые могут вызвать другие проблемы: например, спровоцировать опухоль. Ведь «омоложенные» клетки начнут бесконтрольно делиться, у них стирается дифференцировка и может измениться первоначальная «идентичность». Все дело в том, что природа заложила в геном факторы, которые мешают нам стать бессмертными. И китайские ученые 12 лет потратили на то, чтобы отыскать эти «гены бессмертия» в огромном объеме генетического материала. Пришлось изучить 20 тыс. Наконец, команда профессора Лю обнаружила магическую комбинацию. Правда, пока у мышей. Генная терапия, нацеленная на конкретный «ген бессмертия» он называется SOX5 , может замедлить старение суставов у мышей, способствовать регенерации суставного хряща и устранить симптомы остеоартрита.
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. 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.
В связи с этим набирает популярность исследование трансплантации бета-клеток, выращенных in vitro, совместно с мезенхимальными стромальными клетками», - рассказала Мария Воронцова. Сергей Куцев отметил, что разрабатываемые генно-клеточные подходы открывают новые возможности в лечении мультифакторных заболеваний. Однако ни один из них пока не дошел до третьей фазы. Препаратов для лечения моногенных заболеваний, прошедших доклинику, сегодня всего три, однако их клинические испытания на финальной стадии. Бочкова, к. Так до третьей фазы дошел препарат для лечения бета-талассемии: с помощью геномного редактирования можно добиться стимуляции выработки фетального гемоглобина, который будет замещать гемоглобин взрослых.
Уже показано увеличение доли фетального гемоглобина у разных пациентов, и этот эффект долговременный. На разных стадиях клинических исследований находятся препараты на основе метода геномного редактирования для лечения таких моногенных заболеваний, как серповидно-клеточная анемия, бета-талассемия, гемофилия В, мукополисахаридозы I и II типов, врожденный амавроз Лебера 10, наследственный транстиритиновый амилоидоз, миодистрофия Дюшена. Он направлен на исправление мутации в гене DMD, приводящей к сдвигу рамки считывания. Первые лабораторные работы и исследования научной литературы показали перспективность такого подхода. Первые признаки заболевания стали отмечаться в возрасте двадцати лет: это слабость, быстрая утомляемость. Случай примечателен тем, что у пациента нет мышечных проявлений болезни, при этом выявлена кардиомиопатия. Это говорит нам о том, что миодистрофия Дюшенна может протекать в более легкой форме, и наша цель — добиться того, чтобы перевести тяжелый фенотип заболевания в более мягкий», - рассказала ведущий научный сотрудник лаборатории редактирования генома МГНЦ Ольга Левченко.
На клетках линии HEK 293T исследователи выполнили поиск наилучших вариантов плазмид, а затем провели эксперименты на миобластах здоровых доноров.
Учёные разработали эффективный способ редактирования генома коров
Руководитель лаборатории редактирования генома Светлана Смирнихина занимается разработкой генетической терапии тяжелого наследственного заболевания — муковисцидоза. Исследователи прибегли к технологии редактировании двух геномов растения, один из них отвечает за цветение, второй – за устойчивость к заболеваниям, в том числе к грибковым инфекциям, например, к фитофторе. Ученые нашли способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. Все новости для.
Ученые из Подольска сделали прорыв в редактировании генома
Этот ролик — обращение к западному миру. И мир его услышал. Тот же день. Журналист находит заявки, поданные Хэ на проведение эксперимента, и номер сертификата этического контроля, выданного крупным госпиталем в Шэньчжэне — по-видимому, того самого, в котором и родились девочки с отредактированной ДНК.
Американское научное сообщество взбудоражено. Ученые ждут выступления Хэ на Втором саммите по редактированию генома человека в Гонконге 28 ноября. Гонконг Хэ приезжает в гостиницу для участников саммита и встречается с Дженнифер Дудной, американским исследователем и одной из авторов технологии редактирования ДНК.
Они обсуждают предстоящее выступление китайского ученого. Хэ должен был представить свои работы по редактированию эмбрионов мышей и обезьян — но оказалось, что зашел намного дальше. Как позже говорила Дудна журналистам: «Он держался одновременно высокомерно и наивно».
Хэ не ответил практически ни на один. В какой-то момент он просто вышел из комнаты, собрал вещи и уехал из гостиницы. The New York Times выходит с большим материалом: «Эксперимент Хэ открывает дверь рождению "дизайнерских" детей».
В этом же номере — обращение за подписью 122 китайских ученых, где они называют своего коллегу «сумасшедшим», а его эксперимент — «страшным ударом по репутации китайской науки». До выступления Хэ остается чуть больше суток. Второй саммит по редактированию генома человека Хэ поднимается на трибуну и объявляет о рождении Лулу и Наны.
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?
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.
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».
Часть Cas9-подобных белков продемонстрировала эффективность, сопоставимую с или превосходящую SpCas9. После этого аналогичный опыт провели с использованием 48 полностью включая N-концевые и C-концевые последовательности сгенерированных Cas9-подобных белков, и многие из них показали высокую эффективность и специфичность. Наилучший из них — PF-CAS-182 — по он-таргетной эффективности был сопоставим с SpCas9, обладая при этом гораздо большей специфичностью уровень офф-таргетного редактирования ниже на 95 процентов.
Его последовательность совпадала с SpCas9 на 71,7 процента. После успешных испытаний на широком спектре геномных мишеней этот белок назвали OpenCRISPR-1 и выложили его последовательность в открытый доступ, призывая всех желающих использовать и тестировать его, снабжая разработчиков обратной связью. Более того, OpenCRISPR-1 совместили со сгенерированными языковой моделью адениндеаминазами и получили функциональную систему редактирования азотистых оснований, эффективно заменяющую аденин на гуанин в заданных участках ДНК.
В России пройдет международный научный форум по редактированию генома
Российские ученые адаптировали геномный редактор CRISPR/Cas для проведения манипуляций с работой генов, отвечающих за выработку регуляторных и сигнальных молекул РНК. Исследователи прибегли к технологии редактировании двух геномов растения, один из них отвечает за цветение, второй – за устойчивость к заболеваниям, в том числе к грибковым инфекциям, например, к фитофторе. Последние новости. Все новости Лента новостей Hardware Software События в мире В мире игр IT рынок Новости сайта. «Я ждал появления возможности редактирования генома последние 15 лет, и теперь мне выпала большая честь — поучаствовать в подобном беспрецедентном эксперименте. В научном сообществе эта новость вызвала настоящий шок, поскольку Хэ своими действиями нарушил существовавший консенсус о недопустимости клинического применения наследуемого редактирования генома человека на данном этапе [ 1 ].
Ученые разработали эффективный способ редактирования генома коров
Оказалось, что никак не взаимодействующие гены могут передавать информацию друг другу. Вся концепция родилась в секунды… А дальше начался длинный и мучительный труд, как это доказать экспериментально. Поделиться Российский ученый сделал прорывное открытие в области генома человека Российский ученый сделал прорывное открытие в области генома человека Сотни часов лабораторных экспериментов, длинные ночи, проведенные за компьютером втайне от коллег. И вот спустя девять лет Максим Никитин оказался на пороге открытия, которое позволит понять природу самых разнообразных процессов в организме, от механизмов старения до понимания вопросов возникновения жизни на Земле и ее эволюции. В середине XX века ученые сделали гениальное открытие: молекула ДНК имеет две спирально закрученные цепи, которые связаны между собой и полностью комплементарны, то есть соответствуют друг другу.
Считалось, что за счет этой структуры ДНК хранит и обрабатывает генетическую информацию, может восстанавливаться после повреждения или при размножении давать копию. Двойная спираль была настолько понятна, что следующие 70 лет ученые придерживались именно этого принципа, закрывая глаза на возможность существования иных взаимодействий. Например, между теми цепями, которые тоже есть в клетке, но не имеют идеальную пару.
Чтобы запустить беременность отредактированным эмбрионом необходимо получить разрешение регулятора, а для этого нужно подать соответствующее регистрационное досье на персонализированный геномный редактор под конкретную пару будущих родителей. В случае доказательства эффективности, безопасности и этической оправданности применения такой инновационной технологии, можно предполагать, что регулятор выдаст соответствующее разрешение. Эта процедура существенно отличается от регистрации фармацевтического лекарственного средства.
Геномный редактор — это всегда персонализированный подход. Два года мы исследовали механизм редактирования, различные нецелевые эффекты редактора на геном зиготы. Никаких побочных эффектов выше естественного мутационного фона нами не выявлено. Первая — это наследуемое редактирование, о котором я рассказывал выше. Помимо тугоухости, эти технологии могут найти свое место при наследственной фенилкетонурии, возможно, при галактоземии. Но семей где у обоих супругов ФКУ или галактоземия — крайне мало, если вообще такие существуют.
А вот семенных пар с тугоухостью наоборот аномально много, поскольку люди тянутся друг у другу, образуя семьи преимущественно внутри своего круга общения. Вторая область — это соматическое геномное редактирование. Здесь речь идет о лечении наследственных заболеваний не у будущих как в примере с семейной глухотой , а у уже живущих людей. Отметим, что если у ребенка обнаруживается мутация какого-то гена, эта проблема может решаться либо путем доставки в клетки его организма здорового гена генная терапия , либо путем исправления гена с поломкой геномное редактирование. Примером доставки гена в клинической практике может служить лечение спинальной мышечной атрофии СМА генотерапевтическим препаратом Онасемноген абепарвовек. И именно доставка гена разумна для большинства рецессивных наследственных заболеваний.
На самом деле ключевым является не возраст пациента, а момент начала клинических проявлений заболевания. В идеальном случае генотерапия должна применяться до обращения генетической программы к поломанному гену, чтобы на момент этого обращения здоровый ген уже присутствовал в клетке. В каких еще областях применимы полученные вами результаты? Например, в нашем Центре за счёт финансирования Минздрава реализуется проект ЭКЗАМЕН Экзомный Клинически Значимый Анализ Мутаций Единичных Нуклеотидов — в рамках которого всем новорожденным чьи родители подписали информированное согласие проводится скрининг всех генов на наследственные заболевания.
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. В 2017-м представил свою первую работу по редактированию эмбрионов мышей и обезьян. Хэ не раз говорил о возможном редактировании генома человека, но его выступления и работы не производили на коллег особого впечатления. За ученым закрепилось прозвище «Падающая звезда». Хэ все чаще говорил о редактировании ДНК — но не мышей или обезьян, а человека.
Такие эксперименты проводят на эмбриональных клетках, которые затем уничтожают в течение трех-пяти дней. Но китайский ученый задавал коллегам вопросы: «Почему бы не пойти дальше?
Проект выполняется при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Национального проекта «Наука и университеты». 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.
Генетики открыли способ безопасного редактирования ДНК
© Fotolia/ Dan Race Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. Ученые показали, что эту систему можно применять для более эффективного редактирования генома клеток человека. Все новости Лента новостей Hardware Software События в мире В мире игр IT рынок Новости сайта. 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.
Ученые из Подольска сделали прорыв в редактировании генома
Затем было проведено редактирование генома, которое обеспечило экспрессию исправленного гена на уровне 30%. Я думаю, редактирование генома будет применяться в тех случаях, когда другого решения быть не может. Технологии - 2 октября 2019 - Новости Санкт-Петербурга - Все новости. «Под фонарем»: ученый сообщил о причинах создания огромной базы геномов россиян. Китайские ученые успешно разработали метод редактирования генома, который может избавить людей от самых страшных болезней и даже приблизить их к бессмертию.