Редактируя геном, надо ожидать непредвиденных последствий


Редактирование генома — большие возможности и большие проблемы
Редактирование генома — большие возможности и большие проблемы.

Почти ровно год назад я принял участие в Международном Саммите по редактированию генома человека (Summit of Human Gene Editing) в Национальной академии наук (National Academy of Sciences) США. Он был организован Дженнифер Дудной (Jennifer Doudna), возможно, одной из изобретателей CRISPR/Cas9. Это новый биотехнологический инструмент — дешёвый, простой в использовании и надёжный, что позволяет тысячам учёных по всему миру изменять гены в растениях, модельных организмах и живых клетках человека.

Одним из самых главных пунктов повестки дня было обсуждение редактирования зародышевой линии, наследственного кода, содержащегося в сперме и яйцеклетке, передающегося будущим поколениям. Главный интерес представляет то, что CRISPR/Cas9 откроет новую почву для «рыночной евгеники» — редактирование генома будет сочетаться с методами экстракорпорального оплодотворения. Безусловно, существует мотивация для изучения этой перспективы: многие матери, когда им прогнозируют, что у их ребёнка будет, например, синдром Дауна, выбирают аборт. Если им прогнозируют, что у их ребёнка будет аутизм, или большая депрессия, и если у них будет возможность изменить генетические маркеры интеллекта или признаки риска психического заболевания, у них может возникнуть соблазн воспользоваться ею. Действительно, страховщики могут даже предоставить возможность оплаты за модификацию in vitro генов, связанных с аутизмом, или, например, генов, которые предполагают риск развития рака молочной железы. (далее…)

Созданы устойчивые к туберкулёзу коровы


Угадайте, какая из этих коров генетически модифицирована? Правильный ответ — обе.
Угадайте, какая из этих коров генетически модифицирована? Правильный ответ — обе.

Учёные из Северо-западного научно-технического университета сельского и лесного хозяйства (кит. 西北农林科技大学) вывели трансгенных коров с повышенной устойчивостью к туберкулёзу. Они использовали модифицированную версию CRISPR, благодаря чему им удалось избежать распространённой проблемы исходной технологии — появления незапланированных мутаций. Результаты работы опубликованы в журнале Genome Biology. (далее…)

Создан организм, ДНК которого содержит 6 «букв»


Код дезоксирибонуклеиновой кислоты содержит всего 4 "буквы" в двух возможных сочетаниях. До недавнего времени у этого правила исключений не было.
Код ДНК содержит всего 4 «буквы» в двух возможных сочетаниях. До недавнего времени у этого правила исключений не было.

Генетический код содержит всего четыре основные «буквы». Они могут соединяться, но только в определённых сочетаниях, поэтому основных пар, образующих «перекладины» на «лестнице» ДНК, всего две. И этого оказалось достаточно, чтобы появились бактерии и бабочки, пингвины и люди. Четыре азотистых основания в двух сочетаниях создали жизнь на Земле такой, какую мы её знаем.

Или, по крайней мере, знали до сих пор. Исследователи из Исследовательского института Скриппс (The Scripps Research Institute, TSRI) сообщила о создании первого стабильного полусинтетического организма. Учёные использовали результаты собственной работы 2014 года, в ходе которой им удалось синтезировать новую пару оснований для ДНК. В бактерии, которая появилась на свет в результате нового проекта, помимо обычных азотистых оснований аденина, тимина, гуанина и цитозина (А, Т, Г и Ц), присутствуют ещё два. Авторы работы обозначили их буквами Х и Y.

Профессор Исследовательского института Скриппс Флойд Ромсберг (Floyd Romesberg) и его коллеги продемонстрировали, что созданный ими одноклеточный организм способен сохранить новую пару оснований даже после многократного деления. Результаты исследования опубликованы в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Хотя практическое использование нового организма — дело далёкого будущего, исследователи полагают, результаты новой работы могут быть использованы уже сейчас. Например, для придания новых свойств одноклеточным, используемым в процессе поиска новых лекарственных средств. (далее…)

Ложка честности в бочку патоки о регенеративной медицине. Интервью с Романом Деевым


Роман Деев, директор по науке ПАО «Институт Стволовых Клеток Человека». / Рисунок — Ася Ад.
Роман Деев, директор по науке ПАО «Институт Стволовых Клеток Человека». / Рисунок — Ася Ад.

На недавно опубликованное у нас интервью с Еленой Губаревой о положении дел в регенеративной медицине директор по науке Института Стволовых Клеток Человека Роман Деев отреагировал скептической репликой на своей странице в Facebook. Мы решили побеседовать с Романом, чтобы узнать его точку зрения на перспективы тканевой инженерии. (далее…)

Учёным удалось вылечить мышь от гемофилии с помощью CRISPR/Cas9


Лили Ван (Lili Wang), доцент Программы генной терапии Пенсильванского университета.
Лили Ван, ведущий автор работы, которая, возможно, ляжет в основу генной терапии гемофилии и других моногенных заболеваний.

CRISPR/Cas9, мощный инструмент для редактирования генома, открывает многообещающие перспективы коррекции мутаций, вызывающих заболевания. Учёные из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете (Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania) впервые использовали этот подход для лечения гемофилии. Они разработали метод доставки основных компонентов системы редактирования генов на основе CRISPR/Cas9 в клетки мышей, страдающих гемофилией B. Это заболевание, также известное как «дефицит фактора IX», вызывается отсутствием или дефектом белка, образующего тромбы. Результаты исследования будут представлены на 58-м ежегодном собрании Американского общества гематологии (American Society of Hematology) в Сан-Диего. (далее…)

Китайские учёные впервые использовали CRISPR для лечения людей


Китайские учёные уже начали использовать CRISPR на людях.
Китайские учёные сработали быстрее американских коллег. Безопасность пока под вопросом.

Группа учёных из Сычуаньского университета (кит. 四川大学, англ. Sichuan University) в Чэнду, Китай, работающая под руководством онколога Лу Ю (Lu You) ввела человеку клетки, гены которых были изменены при помощи технологии CRISPR/Cas9. Это первый случай использования данной технологии на полностью сформированном человеческом организме, что спровоцировало начало «биомедицинской войны» между Китаем и США.

Китайские учёные надеются, что генетически модифицированные клетки помогут пациенту с опасной формой рака лёгких, а потом — и другим онкобольным, не ответившим ни на химио- или радиотерапию, ни на другие способы лечения. (далее…)

В Стэнфорде начали использовать технологию CRISPR для лечения серповидноклеточной анемии


Учёные из Медицинской школы Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine) использовали технологию редактирования генов CRISPR для коррекции гена, вызывающего развитие серповидноклеточной анемии
Учёные исправили геном в клетках пациентов с серповидноклеточной анемией и вживили их в мышь. Через 16 недель вживлённые клетки всё ещё нормально функционировали в мышином костном мозге. / Рисунок — Эльза Коркиайнен.

Учёные из Медицинской школы Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine) использовали технологию редактирования генов CRISPR для коррекции гена, вызывающего развитие серповидноклеточной анемии. В работе использовались стволовые клетки пациентов с этим заболеванием. Новая методика может помочь в лечении болезни, от которой страдают около 5 миллионов человек.

«В конце концов, нам удалось показать, что мы действительно можем это сделать, а не просто описать на бумаге», — сказал доктор Маттью Портеус (Matthew Porteus), руководитель исследования, опубликованного в журнале Nature.

Результаты работы, а также неопубликованные наблюдения, сделанные в лаборатории, позволяют Портеусу утверждать, что его команда готова начать первые клинические испытания технологии редактирования генов CRISPR/Cas9 для коррекции мутаций, вызывающих серповидноклеточную анемию. (далее…)

Вакцина для антивакцинатора. Моральные сложности выбора


На что только не пойдут компании-гиганты ради того, чтобы поиздеваться над простым людом.
На что только не пойдут компании-гиганты ради того, чтобы поиздеваться над простым людом.

Только-только прошли новости о готовящемся слиянии крупного фармгиганта Bayer и крупнейшего производителя ГМО Monsanto, как появились шокирующие данные о начале скоординированной деятельности этих компаний.

Со стороны Monsanto в сотрудничестве участвовало подразделение под руководством доктора Б. Ациллова (B. Acilli) (о его деятельности, в частности о разработке панана — полуперца-полубанана, XX2 ВЕК уже писал). Учёным, с помощью усовершенствованной технологии CRISPR/Cas9, удалось модифицировать геном кишечной палочки (Escherichia coli) таким образом, что она приобрела ряд уникальных свойств.

Во-первых, бактерия получила возможность передаваться от человека к человеку не только фекально-оральным путём, но и чихально-оральным. Во-вторых, изменилось воздействие бактерии на организм человека: новая, модифицированная палочка, влияет не на кишечник, а на поведение человека, причём выборочно. Если человек относился к достижениям биологии и медицины (например, к ГМ-технологиям и вакцинации) спокойно или одобрительно, то заражение никак себя не проявляло. Если же до заражения человек был ярым противником ГМО и вакцин, то это отношение смягчалось, человек начинал интересоваться реальным положением дел и, со временем, становился их сторонником. «Фактически, мы так сильно изменили геном кишечной палочки, что теперь её не совсем корректно так называть. Мы называем новый организм — «мозговая трубочка» (Cerebri tubulus)», — говорит Б. Ациллов.

Одна из научных групп компании Bayer под руководством Зураба Леонидовича Одея (D. E. Vill), в свою очередь, изучила строение C. tubulus и создала вакцину, которая позволит не заразиться «мозговой трубочкой» и, как следствие, не превратиться в сторонника вакцинации и ГМО. По словам З. Л. Одея, компания Bayer руководствуется принципами свободы совести и предоставляет людям возможность сохранить свои убеждения и не изменять им. «И всё это за смешные 99 евро за дозу», — добавляет он. (далее…)

Клинические испытания с использованием CRISPR начнутся в августе


Китайские учёные не первый раз оказываются «впереди планеты всей». В прошлом году они впервые модифицировали геном человеческих эмбрионов.
Китайские учёные не первый раз оказываются «впереди планеты всей». В прошлом году они впервые модифицировали геном человеческих эмбрионов.

Учёные Сычуаньского университета (кит. 四川大学) проведут первое в мире клиническое испытание с использованием технологии CRISPR/Cas9 в августе этого года, сообщает Nature.

В исследовании примут участие 30 человек с раком лёгких, не поддающимся традиционному лечению. Учёные планируют извлечь из организма добровольцев Т-лимфоциты, отредактировать их ДНК, размножить полученные клетки и вновь ввести в кровоток. С помощью технологии CRISPR исследователи отключат ген, кодирующий белок PD1: предыдущие исследования показали, что этот протеин гасит иммунный ответ, чтобы организм не нападал на здоровые клетки. Предполагается, что отредактированные лимфоциты заставят иммунную систему активнее атаковать опухоли и помогут излечить рак. (далее…)

В США разрешили генетически модифицировать человека


Если одобренный недавно RAC эксперимент по генетической модификации T-лимфоцитов окажется успешным, это может серьёзно приблизить человечество к окончательной победе над раком
Если одобренный недавно RAC эксперимент по генетической модификации T-лимфоцитов окажется успешным, это может серьёзно приблизить человечество к окончательной победе над раком.

Как сообщает журнал Science, Консультативный комитет по рекомбинантной ДНК (Recombinant DNA Advisory Committee, RAC) одобрил заявку группы учёных из Пенсильванского университета (University of Pennsylvania) и ещё двух исследовательских центров на проведение испытаний по модификации человеческого генома с помощью технологии CRISPR-Cas9. Заявленная цель эксперимента — модификация Т-лимфоцитов таким образом, чтобы они могли уничтожать клетки злокачественных новообразований.

В выделенные у раковых больных иммунные клетки будут внедрены обезвреженные вирусы, которые послужат средством доставки гена, кодирующего рецептор белка NY-ESO-1, являющегося почти безошибочным маркером раковых клеток. С помощью инструмента CRISPR-Cas9 учёные также блокируют экспрессию гена PD-1, ослабляющего активность лимфоцитов. (далее…)

У нас есть универсальный и простой способ редактирования ДНК


Дженнифер Дудна, одна из пионеров применения CRISPR
Дженнифер Дудна, одна из пионеров применения CRISPR.

Колючая трава и неряшливые сосны окружают старинные здания конференц-центра Асиломар, расположенного на стоакровом (около 40 га) песчаном пляже в месте, где калифорнийский полуостров Монтерей врезается в Тихий Океан. Здешний пейзаж суров и способствует размышлениям о постоянно изменяющейся роли людей на планете. Поэтому неудивительно, что 140 учёных собрались здесь в 1975 году на первой конференции подобного рода.

Они были обеспокоены так называемой «рекомбинантной ДНК» — манипуляциями с исходным кодом жизни. Прошло всего 22 года с тех пор, как Джеймс Уотсон (James Dewey Watson), Фрэнсис Крик (Francis Crick) и Розалинд Франклин (Rosalind Franklin) описали, что такое ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота, четыре разные структуры, называемые основаниями, прикреплённые к костяку из сахара и фосфата, в последовательностях длиной в тысячи оснований. ДНК — то, из чего сделаны гены, а гены — основа наследственности.

Выдающиеся учёные-генетики, такие, как Дэвид Балтимор (David Baltimore), в то время работавший в MIT, отправились в Асиломар, чтобы справиться с логичными последствиями способности расшифровывать и переставлять гены. Перемещать гены из одного организма в другой — поистине богоподобная сила. При мудром использовании она могла спасти миллионы жизней. Но учёные также знали, что их открытия могли выйти из-под контроля. Они хотели обдумать то, что должно было стать запретным. (далее…)

Новая CRISPR-система для генного таргетинга РНК


Генный таргетинг РНК
При редактировании ДНК в геном клетки вносятся постоянные изменения. Основанный на системе CRISPR подход, при котором редактируется РНК, позволит исследователям внести временные изменения, сила которых может быть скорректирована. Метод обладает большей специфичностью и функциональностью, чем существующие методы РНК-интерференции (RNAi).

Международная команда исследователей, в которую вошли специалисты из Института Брода (The Eli and Edythe L. Broad Institute of MIT and Harvard, Broad Institute), Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT), Национальных институтов здоровья (National Institutes of Health, NIH), Ратгерского университета в Нью-Брунсвике (Rutgers University — New Brunswick) и Сколковского института науки и технологий (СколТех) сообщает о разработке нового метода генетического редактирования, основанного на системе CRISPR. Новый метод предназначен для изменения РНК, а не ДНК.

Новый подход может стать отдельным большим направлением в области работы с клетками. При редактировании ДНК в геном клетки вносятся постоянные изменения. Основанный на системе CRISPR подход, при котором редактируется РНК, позволит исследователям делать временные изменения, которые могут быть скорректированы вверх или вниз. Метод обладает большей специфичностью и функциональностью, чем существующие методы РНК-интерференции (RNAi). (далее…)

CRISPR-EZ — простой способ получить генетически изменённых мышей


CRISPR-EZ
Метод CRISPR-EZ основан на электропорации — создании пор в бислойной липидной мембране под действием электрического поля.

В Калифорнийском университете в Беркли (The University of California, Berkeley) разработан быстрый и эффективный способ генетической модификации мышей с использованием системы CRISPR/Cas9. Упрощение процедуры позволит ускорить проведение исследований.

Метод генетической модификации с помощью системы CRISPR/Cas9 разработан сравнительно недавно, но уже понятно, что с его помощью можно будет бороться с множеством наследственных заболеваний. Для этого необходимо хорошо изучить функции генов и последствия их изменения. Опыты проводятся на лабораторных животных, в частности, мышах. Создаются и изучаются животные с изменённым генетическим кодом. Сейчас это трудоёмкий и дорогостоящий процесс, но разработанный американскими учёными метод, названный CRISPR-EZ (CRISPR-RNP-электропорация зигот), делает редактирование генома эмбрионов мыши значительно более простой задачей. (далее…)

Новая терапия на основе CRISPR/Cas9 удаляет гены ВИЧ из генома живых организмов


Руководитель исследования Камел Халили (Kamel Khalili; на переднем плане) с коллегами
Руководитель исследования Камел Халили (Kamel Khalili; на переднем плане) с коллегами.

Исследователи из Медицинской школы Льюиса Каца Темпльского университета (Lewis Katz School of Medicine at Temple University) впервые успешно вырезали сегмент ДНК, принадлежавший ВИЧ, из генома живых млекопитающих с помощью технологии редактирования генов CRISPR/Cas9.

Ранее учёные уже демонстрировали возможность CRISPR/Cas9 удалить гены вируса, встроенные в геном клетки-хозяина, без отрицательного влияния на последнюю. Но испытания проводились на клеточных культурах, и до сих пор не было уверенности, что метод сработает на живом организме.

В своей новой работе исследователи проверили, может ли технология редактирования гена CRISPR/Cas9 устранить ВИЧ из организма трансгенных крыс и мышей, у которых гены вируса были внедрены в каждую клетку. Чтобы внести систему CRISPR, модифицированную для удаления генов вируса, в организмы животных, молекулярные биологи использовали из Темпльского университета аденовирусный вектор — молекулу, которая содержала в себе необходимые нуклеотидные последовательности, а также гены белка Cas. (далее…)