Ученые приступили к реализации научного мегапроекта по разработке новых систем редактирования геномов на разных уровнях – от нуклеотидных последовательностей до пространственной структуры молекул ДНК. После более чем десятилетних усилий ученые придумали, как модифицировать инструменты редактирования генома, чтобы изменить некоторые эпигенетические метки. – Да, редактирование генома эмбриона не запрещено до старта беременности. 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.
В России пройдет международный научный форум по редактированию генома
Его можно проводить вблизи ферм в лабораториях с базовым оборудованием. Последние имеют меньший по сравнению с остальными размер, поэтому легче проникают в эмбрион. При этом являются безопасной вирусной платформой. Анна Кривоногова.
Учёные установили, что размер частицы аденоассоциированного вируса позволяет без повреждения проникать через специальную оболочку эмбриона млекопитающих и эффективно доставлять генетический материал.
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.
Часть Cas9-подобных белков продемонстрировала эффективность, сопоставимую с или превосходящую SpCas9.
RU рассказал один из ведущих ученых в области молекулярной биологии Константин Северинов. Новый проект ученых собрал генетические данные 70 тысяч добровольцев из ПАО «НК Роснефть» и 30 тысяч пациентов больниц и не просто так. Северинов заявил, что выбор наиболее эффективного лекарства напрямую зависит от молекулярной природы отдельно взятого человека. Более широкий охват «генной этнографии» народов России поможет дополнить знания об изменениях ДНК, а значит — получится ставить гораздо более точный диагноз, а впоследствии с большей вероятностью спасти жизнь человеку.
Наш биолог сделал открытие, которое полностью перевернуло представление о цепочке ДНК человека. 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.
Создание суперлюдей: нейросеть научилась редактировать человеческие гены
За технологию редактирования генома в 2020 году была присвоена Нобелевская премия. 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. Американские ученые представили первую нейросетевую систему для редактирования генома людей. 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 показали, что эту систему можно применять для более эффективного редактирования генома клеток человека.
Cозданная нейросетью система CRISPR-Cas9 отредактировала геном человеческих клеток
Участок, называемый «цинковым пальцем», может быть спроектирован так, чтобы узнавать определённую последовательность в ДНК, а нуклеаза, как ножницы, аккуратно делает разрез в нужном месте. Так, несколько лет назад медики использовали «цинковые пальцы», чтоб вылечить людей, страдающих ВИЧ. Исследователи собрали клетки крови у двенадцати ВИЧ-инфицированных пациентов. Затем использовали «цинковые пальцы», чтобы редактировать мутированный ген в этих клетках. Затем вернули культивированные клетки крови в организм пациентов. После такой «трансплантации» у всех пациентов повысились в крови уровни Т-клеток, играющих важную роль в иммунном ответе.
ВИЧ-клетки стали расти гораздо медленнее, чем раньше. Также по теме «Сухая кровь»: революционное открытие российских учёных Учёные из Обнинска разработали препарат ПАМ-3 — сухой кровезаменитель. Он может применяться при большой кровопотере. ПАМ-3 заменяет... В новом исследовании учёные впервые обратились к «цинковым пальцам», чтобы отредактировать геном непосредственно в организме человека.
Учёные вставили правильную копию гена и два «цинковых пальца» в безобидный вирус, у которого предварительно вырезали его опасную для организма часть. Миллиарды таких копий ввели в вену пациента, чтобы они достигли печени. По заявлению медиков, им удалось исправить мутацию в геноме плода. Однако родится ли ребёнок здоровым, пока неизвестно.
Многие ученые считают, что решения относительно наследуемого редактирования генома, учитывая революционный потенциал данной технологии и множество этических вопросов, порождаемых ею, должны приниматься посредством широкого общественного обсуждения с участием всех заинтересованных сторон. Кроме того, действия Хэ Цзянькуя показали, что саморегулирование не является в полной мере эффективным. Осознавая это, учёные предлагают различные проекты международного регулирования наследуемого редактирования генома человека. В рамках такой системы предусматривалось бы создание международного органа при ВОЗ либо независимого , который осуществлял бы мониторинг за положением дел в данной области. Вместе с тем авторы не подразумевают заключения юридически обязывающего международного договора, который, по их мнению, был бы слишком жестким механизмом. Их модель предусматривает, что по истечении срока моратория, каждая страна, после определенных международных консультаций, сможет выбрать свой собственный подход к регулированию — от разрешения редактирования генома даже для усовершенствования способностей человека, вплоть до полного его запрета.
Вместе с тем большая группа специалистов считает , что в первую очередь необходима максимально широкая дискуссия на глобальном уровне о самых базовых этико-культурных вопросах, связанных с редактированием генома человека. Для содействия такой дискуссии предлагается создать «Глобальную обсерваторию», которая выполняла бы три задачи: 1 собирать информацию об этических оценках редактирования генома и о политических мерах, принимаемых для его регулирования в разных странах; 2 выявлять точки разногласий и консенсуса; 3 служить форумом для периодических обсуждений. Этот подход подразумевает, что пока не достигнут минимальный консенсус, может быть необходимо временно замедлить либо приостановить исследования по наследуемому редактированию генома. Наконец, специалист по биоэтике Р. Альта Чаро предлагает в качестве альтернативы мораторию так называемый «экосистемный» подход. В рамках этого подхода широкий спектр уже существующих правовых инструментов — от патентного права до законодательства, регулирующего исследования на эмбрионах — может использоваться для контроля за развитием наследуемого редактирования генома. Задача регулирования и контроля ложится на плечи широкого круга уже существующих акторов — национальных регуляторных агентств например, FDA в США , комитетов по контролю за исследованиями, фондов, финансирующих исследования. В качестве элемента общей «экосистемы» регулирования выступает и саморегулирование научного сообщества. Возможно, хотя и не обязательно, создание консультативного международного органа, который бы предоставлял техническую экспертизу и служил форумом для дискуссий. Показательной для понимания того, какие из предложений научного сообщества с большей вероятностью будут претворены в жизнь, является работа «Экспертного консультативного комитета ВОЗ по разработке глобальных стандартов управления и надзора за редактированием генома человека», первое заседание которого состоялось 18—19 марта 2019 г.
Комитет подтвердил своё согласие с ранее высказывавшимися взглядами о безответственности клинического применения наследуемого редактирования генома на данном этапе, однако не поддержал формулировку «моратория». Первой практической рекомендацией комитета стало создание международного реестра исследований по редактированию генома человека на базе ВОЗ. Комитет призвал всех учёных, проводящих соответствующие исследования, зарегистрировать их в реестре, как только он будет создан. Доноры средств, согласно рекомендациям комитета, не должны выделять финансирование на исследования, не внесённые в реестр, а научным журналам следует воздерживаться от публикации таких исследований. 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.
Российские ученые научились «редактировать» геномы для борьбы с вирусами Фото: stock. Сотрудники лаборатории генетических технологий в создании лекарственных средств Института медицинской паразитологии, тропических и трансмиссивных заболеваний Сеченовского университета нашли новый способ борьбы с вирусами — они выявили целый ряд белков, которые способны нейтрализовать вирусные частицы.
При этом ИИ должен работать непосредственно под контролем людей. Москва, Большой Саввинский пер. II; Адрес редакции: 119435, г.
Молекулярные ножницы: как в России развивается важнейшая технология века
Российские ученые научились «редактировать» геномы для борьбы с вирусами Фото: stock. Сотрудники лаборатории генетических технологий в создании лекарственных средств Института медицинской паразитологии, тропических и трансмиссивных заболеваний Сеченовского университета нашли новый способ борьбы с вирусами — они выявили целый ряд белков, которые способны нейтрализовать вирусные частицы.
Благодаря этому в геномной последовательности можно увидеть перестановки и повторы, а расшифровка проводится значительно быстрее и точнее. Мы взяли за основу американский прибор, но реализовали свою собственную, оригинальную технологию. За счет чтения более длинных участков она значительно упрощает сборку «пазла» генома целиком и позволяет отслеживать геномные перестройки, что важно для медицины. На мой взгляд, это даже не эволюционный, а революционный скачок в технологиях», — сказал заместитель директора по научной работе ИАП РАН Антон Букатин. По плану создателей серийный выпуск приборов должен начаться в 2026—2027 годах.
Это позволяет использовать новейшие методы генетической модификации лабораториям и институтам, работающим в этом направлении. Однако первые модели, появившиеся в 2020 году и основанные на радировании ДНК, выдавали слишком много ошибок. Пытаясь редактировать один ген, они неизменно вносили изменения и в другие. Новая методика Новая методика была основана на редактировании РНК.
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. Часть Cas9-подобных белков продемонстрировала эффективность, сопоставимую с или превосходящую SpCas9.
Новый прорыв китайских ученых: найдены гены, отвечающие за бессмертие
В обычных условиях тот распознает ДНК вирусов, своих заклятых врагов. Лауреаты показали, что белком можно управлять и подсовывать ему ДНК растений и животных. Достаточно снабдить его молекулой-образцом. Белок начнет измельчать нужный участок, независимо от того, кому тот принадлежит. Более того, технология позволяет не только удалять гены, но и вставлять на их место новые, исправленные в лаборатории. Метод позволил заменять гены в течение нескольких дней.
Генетики смогут использовать «редактор» при лечении наследственных заболеваний и онкологии. Например, он позволит вырезать гены, связанные с раком молочной железы и яичников. Также возможно удалить мутации, ответственные за серповидноклеточную анемию.
Этот прогресс, позволяющий изменять ранее недоступные гены, открывает путь к настоящей генетической медицине и персонализированной терапии.
После его открытия ученые поспешили разработать целый арсенал новых CRISPR-систем для генной терапии и геномной инженерии. Недавно исследователи из Университета Дьюка и Массачусетского технологического института сделали следующий шаг, разработав варианты CRISPR, способные воздействовать на более широкий спектр генетических последовательностей. Эта разработка обещает значительно расширить горизонты лечения генетических заболеваний, таких как синдром Ретта и болезнь Хантингтона, генной терапии в широком смысле слова и персонализированной медицины. Подробности опубликованы в журнале.
Теперь их прорыв обещает стать мишенью для подавляющего большинства геномов человека.
После культивирования клеток авторы секвенировали их геномную ДНК, чтобы оценить активность pegRNA и результаты редактирования целевого сайта. Для нескольких вероятно патогенных вариантов TP53, включая R196P и R267P, анализ выявил значимое обогащение в обеих группах с обработкой нутлином-3 и без нее. Следующим шагом работы стала функциональная валидация патогенных вариантов TP53. По результатам скрининга авторы отобрали 29 pegRNA, уровень которых в клетках значимо менялся или которые генерировали мутации в «горячих точках». Конструкты с pegRNA они пометили красным флуоресцентным белком RFP , чтобы отслеживать, как меняется приспособленность клеток с мутацией по сравнению с родительскими клетками. Авторы показали также, что подход можно использовать для определения чувствительности клеток с конкретной мутацией к лекарственным препаратам.
Наконец, предложенный метод скрининга позволил исследователям выявить новые патогенные варианты в TP53. Ученые сравнили полученные данные с результатами скрининга кДНК и показали, что некоторые мутации, в частности, в олигомеризационном домене белка, проявляют себя по-разному в эндогенном отредактированном и экзогенном внесенном с помощью кДНК белке — их роль в патологии выявлялась только в эндогенном контексте.
Сейчас работаем над созданием мышиной модели для изучения коронавируса.
Надеюсь, получится удобная и полезная модель для вирусологов - на трансгенных мышках можно будет испытывать вакцины и лекарства. Почему для работы вы выбрали метод молекулярных ножниц? Любая модификация генома связана с разрезанием ДНК.
Необходим соответствующий инструмент. С 1970-х годов для этого используют ферменты рестриктазы. Но в больших геномах типа человеческого их очень сложно нацелить в определённое место, а значит, рестриктазы просто искрошат весь геном.
Учёным нужен был механизм, который не просто разрезает ДНК, но и делает этот разрез в конкретном месте. Прежние системы были очень громоздкие, сложные и дорогие. Но и у этой системы есть недостатки.
Иногда, например, может разрезать не там, где надо. А иногда - неправильно залатать брешь в ДНК. Второе гораздо опаснее, потому что довольно сложно обнаружить.
У нас в лаборатории был такой случай: мы внесли в мышиный геном маленькое, точечное изменение. Но оказалось, что молекулярные ножницы заодно убрали и соседний ген. Поняли мы это только потому, что у мышек-мутантов на животе появилось белое пятно.
Мы решили разобраться, откуда такая странная окраска, - и обнаружили пропажу большого куска ДНК. Я большой фанат генной инженерии, и мне кажется, что даже с помощью "недозревшей" технологии учёные делают невероятные вещи. Например, есть такой способ лечения трофических язв эти язвы появляются у больных диабетом и очень долго заживают.
Звучит, может, не очень приятно, но эти личинки, как микрохирурги, сгрызают отмершие ткани и клетки, а живые, наоборот, не трогают. Генные инженеры усовершенствовали эти личинки, наделив их способностью выделять со слюной особый фактор, способствующий заживлению ран. И теперь трансгенные личинки не только чистят язву, но и лечат её.
Ваша любимая научная шутка? Я преподаю генетику в университете. Поэтому одна из моих любимых шуток - картинка, мем на больную для студентов тему "когда решил в последнюю ночь подготовиться к экзамену по генетике".
На огромной крыше, засыпанной снегом, стоит человек с лопатой. Он расчистил крохотный уголок, подписанный "первый закон Менделя". Законы Менделя - принципы передачи наследственных признаков от родителей к потомкам, основа основ классической генетики.
Бактерия регулярно пролистывает эту картотеку вирусов-преступников, считывает с неё информацию синтезирует РНК и затем разрезает её на отдельные генные портреты вирусов - целевые РНК.
Ген — вырезать, вставить. Нобелевскую премию по химии дали за технологию редактирования генома
Если кратко: мы сравниваем исходный геном доноров гамет с геномом редактированного эмбриона с использованием специального биоинформатического подхода. Воронежский учёный объяснил, почему не стоит сильно надеяться на редактирование генома. В последние годы геномное редактирование широко обсуждается в обществе из-за создания революционной технологии CRISPR/Cas9, позволяющей довольно просто менять ДНК.
Новая технология позволит редактировать геном без CRISPR
Проблемы на пути к коммерциализации редактирования генома в России не ограничиваются обозначенными выше общемировыми «технологическими» сложностями. Новости Интерфакс. Ученые приступили к реализации научного мегапроекта по разработке новых систем редактирования геномов на разных уровнях – от нуклеотидных последовательностей до пространственной структуры молекул ДНК. В лаборатории редактирования генома МГНЦ предложили собственный подход лечения миодистрофии Дюшенна. В России создали третье (последнее) поколение прибора для расшифровки геномов.
Ученые из Новосибирска нашли способ выключать систему редактирования генома в нужный момент
Ученые обнаружили новый способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. Проблемы на пути к коммерциализации редактирования генома в России не ограничиваются обозначенными выше общемировыми «технологическими» сложностями. Члены Европарламента (ЕП) от Польши Анна Фотыга и Косма Злотовский заподозрили КНР в планах злоупотреблять результатами исследований в сфере генетики с целью редактировать геном китайских солдат, а также модифицировать вирусы. © Fotolia/ Dan Race Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами.