Источник:
iStockphoto
В последнее время лаборатории во всём мире внедряют новые генные технологии для модификации ДНК. Эта методика применима не только к генетическому материалу бактерий, растений и животных, но и к человеческим клеткам. В сравнении с прежними технологиями, режиссирование генов упрощает и ускоряет изменение генома.
Врач-эксперт лаборатории «Гемотест» Роман Иванов поведал «Доктору Питеру» о новом методе генной инженерии и его возможностях.
Роман ИвановДерматовенерология
Специалист по дерматовенерологии из лаборатории «Гемотест», эксперт и член Европейского общества детских дерматологов.
Личный сайт
Название длинное, но смысл понятен.
Методика носит название «CRISPR/Cas-система». Её создание и применение открывают возможности для изучения существующих заболеваний и перспектив лечения болезней, вызываемых вирусами.
Ученые считают, что при развитии этой технологии будущее станет более близким. Она способна способствовать формированию прочного иммунитета к различным вирусным заболеваниям. представляющие угрозу жизни или здоровью
Что это за буквы?
Аббревиатура CRISPRСистема CRISPR (произносится как «криспер») появилась впервые в 80-х годах прошлого века. Испанский молекулярный биолог Франсиско Мохика изучал бактерии, обитающие в соленой воде, и обнаружил в их ДНК необычные последовательности, многократно повторяющиеся друг за другом. Тогда не удалось понять назначение таких структур. Их назвали CRISPR — короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats).
Затем ученые обнаружилиАналогичные фрагменты — CRISPR — встречаются и у вирусов, поражающих бактерии и уничтожающих их. Бактерии содержат фрагменты генетического материала своих противников. Ученые сделали предположение: бактерии накапливают подобный набор, чтобы запомнить вирусы, атаковавшие их ранее, и создать иммунитет.
Как работает эта «коллекция» из генов
При попытке захвата бактерии вирусом происходит сравнение его ДНК с образцами из её коллекции. Совпадение свидетельствует о том, что вирус представляет угрозу, так как ранее совершал нападения.
Такой вирус необходимо ликвидировать с наименьшей задержкой, чтобы не допустить гибели самой бактерии. Для защиты от агрессииБактерия вырабатывает специальный белок, называемый Cas9, способный рассекать ДНК вируса в месте, совпадающем с сохранившимся фрагментом, после чего поврежденный вирус умирает.
В течение длительного времени это открытие оставалось малоизвестным.
Открытие CRISPR и белка Cas9 изначально изучали микробиологи, занимающиеся активностью вирусов, бактерий и простейших организмов. Затем к нему обратили внимание учёные-женщины: микробиолог Эммануэль Шарпантье и биохимик, генетик Дженнифер Даудна. Предположили ли они, что CRISPR/Cas9 позволяет резать любые ДНК, а не только вирусные?
В 2012 году результаты работы были опубликованы в научном журнале Science. В 2020 году за открытие получили Нобелевскую премию по химии. Работы исследователей позволили применять эту методику на клетках животных и людей, а также разрабатывать новые методы борьбы с болезнями путём формирования иммунитета и запоминания фрагментов вируса.
Механизм можно использовать как «генетические ножницы».
Механизм CRISPR/Cas9 можно сравнить с «генетическими ножницами». С его помощью можно вырезать дефектные гены, несущие болезни, и заменить их здоровыми участками ДНК.
Эксперименты с CRISPR ведутся на животных и растениях. Ученые из Новой Зеландии при помощи этой технологии сделали пятна на коровах не черными, а серыми — так крупный рогатый скот легче переносит жару. Исследователи из Южной Кореи клонировали двух щенков бигля, у которых «генетическими ножницами» вырезали ген, ответственный за болезнь Паркинсона. болезнь АльцгеймераЯпонские биотехнологи культивировали сорт помидоров с повышенным содержанием полезных веществ по сравнению с традиционными сортами.
Пока это только проекты
Редактирование генома человека пока недоступно из-за недостаточной отработки технологии CRISPR. Научные достижения пока не переведены на практику в отношении человека. Возможно, в перспективе… CRISPR позволит лечить тяжелые генетические болезни, а также рак и вирус иммунодефицита человека. .
