Александр Розов (alex_rozoff) wrote,
Александр Розов
alex_rozoff

Category:

Неизбежная эра детей биопанка. Конспект о CRISPR/Cas9 - технологии генетического дизайна

"Предлагать какие-либо запреты бессмысленно. Так же, как это оказалось бессмысленно в случае с Асиломаром /прим: Асиломарская конференция 1975-го по генной инженерии - А.R/. Тогда довольно скоро выяснилось, что волнения по поводу клонирования ДНК и создания генноинженерных организмов несостоятельны. С другой стороны, те, кто хотел заниматься применением генной инженерии к развитию бактериального оружия, все равно им занялись, несмотря на всё регулирование. И в СССР, и в США. То же самое с эмбриональными стволовыми клетками: в результате запретов, которые были во времена президент Буша, пострадала американская наука. Но тогда Китай не был научной сверхдержавой, а сейчас в Китае всё настолько хорошо развито, что любой запрет в США или Европе ни к чему не приведет, движение продолжится и без них... Это соображение не относится к данной работе, так как в ней собственно научного результата в общем-то нет. Редактирование делали на клетках человека и раньше, животных, отредактированных с помощью CRISPR/Cas9 технологий, также уже получали, так что желание попробовать на человеческих эмбрионах естественно, это был просто вопрос времени …
Понимаете, технология CRISPR настолько простая, что непонятно, как можно было бы остановить такие работы, исключая введение уголовной ответственности. Люди всё равно будут это делать."
Отредактировать человека // РЕВОЛЮЦИОННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ГЕНЕТИКОВ И МОДИФИКАЦИЯ ЛЮДЕЙ
https://kot.sh/statya/208/otredaktirovat-cheloveka.

Далее - конспективно из того же обзора в журнале "Кот Шредингера" - с отдельными моими примечаниями и комментариями. Сразу о главном: "технология CRISPR настолько простая, что..."


/прим: CRISPR — Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, т.е. группы регулярно расположенных коротких палиндромных повторов. Палиндром - последовательность символов, которая одинаково читается слева направо и справа налево. В данном случае речь идет о последовательности нуклеотидов в цепи ДНК - A.R./
"Система CRISPR/Cas9 состоит из двух частей. Одна часть — это адаптивный модуль, который занимается тем, что выбирает из чужеродной ДНК вируса фрагменты и вставляет их во вполне определённое место в геноме бактерии или археи. Вторую часть можно назвать операционной. Она обрабатывает эти уникальные вставки, делает из них короткую РНК и с её помощью атакует исходную, чужеродную ДНК. Инактивирует вирус или плазмиду. То есть бактерия использует кусочки ДНК, чтобы находить проникший в неё вирус. «Наводчиком» служит так называемая РНК-гид, которая построена на основе этих кусочков. Она как бы сравнивает последовательности нуклеотидов: «Оно? Нет, не оно, пусть живёт. Ага, а вот это паразит, будем резать!» И белок Cas9 режет в этом самом месте вирусную ДНК на части, спасая бактерию от инфекции и гибели.
еперь адаптивный модуль. Те гены, которые его составляют — родственники генов, находящихся в транспозонах, подвижных генетических элементах. Транспозоны имеют интересный образ жизни. Они прыгают по геному — это такие молекулярные паразиты. А их гены кодируют фермент для прыжков: вырезать ДНК из одного места, вставить в другое. И вот это свойство взяли на вооружение сами бактерии. Получился такой одомашненный транспозон, который сам уже не может прыгать, зато может вставлять внутрь себя чужую ДНК.
Из бактериального оружия против вирусов учёные создали инструмент для изменения геномов. В том числе человеческих. И сделали это совсем недавно, около трёх лет назад. Суть в том, чтобы вместо РНК-гида, которая наводит «криспер» на место разреза в бактериальном вирусе, использовать РНК, которая покажет ферментам, в каком месте нужно резать хромосому в клетке организма, в которых CRISPR/Cas9 системы никогда не было, например, в клетках в растений, животных, человека… Таким образом можно разрезать ДНК почти в любом месте генома. Все зависит от того, какую РНК-гид вы введете в клетку, а синтезировать РНК научились уже очень давно. Так что технология действительно проста и точна."

"Но для редактирования генома животных, растений и человека этого мало. Нужно ведь заменить один ген на другой, а не просто уничтожить часть хромосомы. И здесь на помощь приходят собственные системы клеток. Есть такой процесс — репарация ДНК. Специальные ферменты «видят» разрыв в цепи ДНК и буквально «заштопывают» его.
Но откуда клетка знает, как штопать? Какими «нитками» и какими «стежками»? Ведь ей нужно понять, что было на месте разрыва. Вот для этого у нас в клетках два набора хромосом с аналогичным набором генов — один от папы, один от мамы. Они чуть отличаются, но всё же это одни и те же гены. Ферменты берут за образец целый ген с другой хромосомы и по этому образцу заполняют разрыв.Это свойство клеток и использовали генетики. Кроме того, можно внести в клетку искусственно созданную «правильную» копию гена, и тогда ферменты могут взять за образец её. Собственно, китайские учёные так и делали в своих экспериментах — разрезали испорченный ген и вносили ДНК здорового гена. Остальное клетка делала сама."

/комментарий: теперь графика - как все это работает применительно к генетического дизайна эмбрионов (например человеческих). Из того же обзора - A.R./:


/комментарий: как это было впервые сделано в 2015 году на человеческих эмбрионах. Из того же обзора - A.R./:
"Внутрь яйцеклеток внесли фрагмент «здорового» гена гемоглобина, а также молекулярную систему CRISPR/Cas9, которая должна была обеспечить «редактирование», то есть изменение мутантного гена в хромосоме на «здоровый». Потом ждали 48 часов, пока яйцеклетки делились. Когда эмбрионы состояли из 8 клеток, посмотрели, что получилось. Результат несколько обескуражил: только 4 эмбриона из 86 оказались правильно отредактированными, то есть содержали исправленный ген гемоглобина. Но всё же 4 получили!"

/комментарий: около 5% удачно построенных эмбрионов. это нормально. При современном ЭКО (экстракорпоральном оплодотворении), применяемом сейчас как стандартная медицинская процедура для людей, аналогично после производится отбор удачных эмбрионов через контрольное время после зачатия в пробирке. Впрочем, сейчас процент удачных эмбрионов при CRISPR/Cas9 уже существенно повышен в ходе развития этой технологии - A.R./.

"Технология развивается взрывоподобно, эксперименты с мышиными эмбрионами провели давно, а в 2014-м в том же Китае генетически модифицировали макак. Две обезьянки от одной матери родились в прошлом январе. У обеих изменено по два гена: регулятор метаболизма и ген иммунной системы. У родителей они были другими. Надо сказать, приматов генетически модифицировали и раньше — теми методами генной инженерии, которые использовались до CRISPR/Cas9. Но предыдущие технологии не позволяли точно попасть в нужный ген. После успеха с обезьянами стало ясно, что на очереди человек".

/Комментарий: обзор опубликован в журнале «Кот Шрёдингера» №6 (08) за июнь 2015 г. Прогноз оказался верным, уже через 3 года там же в Китае родились генетически модифицированные человеческие близнецы - A.R./
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 104 comments