Проблемы на пути к коммерциализации редактирования генома в России не ограничиваются обозначенными выше общемировыми «технологическими» сложностями. В России создали третье (последнее) поколение прибора для расшифровки геномов.
Праймированное редактирование позволило провести системный скрининг мутаций TP53
Строительная аналогия Говоря более простым языком, ученые среди всех математически возможных сочетаний белков отобрали те, которые, подобно строительным блокам и плитам, подходят друг к другу, и из которых можно «построить», что-то внятное и стабильное. Было найдено и несколько универсальных решений, которые могут заменить поврежденную часть человеческого ДНК, тем самым исправив генетические ошибки, приводящие к различным врожденным заболеваниям. Сотрудники Profluent призвали ученых использовать выложенные ими в свободный доступ последовательности, чтобы протестировать их стабильность и безопасность.
Его директор, академик РАН Алексей Кочетов напомнил, что институт входит в состав Курчатовского геномного центра мирового уровня и активно занимается разработкой генетических технологий для сельского хозяйства, медицины и биотехнологической промышленности. В частности, по его словам, на базе ИЦиГ СО РАН работает один из основных центров страны по созданию и разведению лабораторных животных для фармакологических исследований.
Специалисты создали особый белок, способный осуществлять химическую реакцию прямо в ДНК, превращая одну молекулу в другую. Это позволяет редактировать генетическую информацию. В настоящее время китайцы проводят исследования на мышах и составляют базу данных, чтобы понять, как изменение той или иной молекулы повлияет на генетический материал. Исследователи также утверждают, что их метод безопасен и не вызывает побочных эффектов.
Когда я устал рассматривать готовые препараты для микроскопа, в голову пришла необычная мысль. Я приготовил препарат на основе воды из-под цветочного горшка. В этой капле я с изумлением обнаружил микроскопическую живность! Этот день полностью перевернул моё представление о мире, и именно тогда мне захотелось изучать клеточную биологию. Мы изучаем внутриклеточные механизмы разрушения белков. Они нужны, чтобы клетка могла избавиться от повреждённых или мутировавших белков. Если эти механизмы сломаются, могут начатьcя проблемы: развиваются, например, нейродегенеративные заболевания вроде болезни Альцгеймера, появляются злокачественные образования. А ещё мы занимаемся разработкой новых редакторов генома. Сердце большинства таких технологий - белок Cas9. Именно его свойства определяют безопасность и эффективность геномного редактирования. Но, к сожалению, у природного белка Cas9 есть ряд недостатков: невысокая скорость работы, большой размер и относительно низкая точность. Генетики научились её повышать, но в этом случае белки становятся менее активны. Наша цель - редакторы нового поколения, имеющие и высокую активность, и высокую точность. Кое-что нам уже удалось: мы получили несколько вариантов Cas9, чья активность сопоставима с природным белком на некоторых участках генома. Но так как на других участках активность наших вариантов Cas9 всё ещё ослаблена, мы продолжаем работу. Эта технология удобна по сравнению с предшествующими. Необходимо определиться только с последовательностью направляющей РНК, которая нацеливает редактор в нужное место генома. Кроме того, метод позволяет работать одновременно с несколькими мишенями: можно легко удалить часть гена, ген целиком или несколько генов. У меня есть детская мечта по мотивам фильмов "Парк юрского периода" - попробовать возродить динозавров. Это кажется фантастикой, но есть научные данные, что курица до сих пор хранит гены древних предков - динозавров. Эти гены вполне работоспособны, и их можно активировать. Так, например, был получен зубастый цыплёнок. Ни у одной из современных птиц, кроме этого трансгенного цыплёнка, зубов нет. Одна голова - хорошо, а две - мутант. Институт биологии гена РАН Как вы решили стать учёным? Парадоксально, но учёным я стала практически тогда же, когда ушла из науки. Не окончив аспирантуру в Институте биоорганической химии, я устроилась работать в частную компанию "Марлин Биотех". Эту компанию основали родители ребёнка с миодистрофией Дюшенна - генетическим заболеванием, вызывающим поначалу слабость мышц, затем поражение сердца и смерть к 20-30 годам. Именно работая в этой компании, я заинтересовалась генной терапией.
SciNat за март 2024 #1: эпигенетическое редактирование генома и новое лекарство от ВИЧ
Эта трехнедельная телочка теперь, без шуток, — ценнейший научный сотрудник, которому предстоит стать пионером сельхозтехнологий будущего. То есть это именно технология, которая дает возможность получать животных с заданными характеристиками. Как, например, устойчивость к заболеваниям. Это признак, который очень трудно поддается с помощью естественной селекции", — поясняет директор ФИЦ животноводства имени Эрнста Наталья Зиновьева. Или, например, выведение породы коров, которые сразу дают гипоаллергенное молоко. Отныне это уже не утопия и не фантастика, а просто рабочие планы ученых центра животноводства. Это в первую очередь связано с нашей главной задачей — обеспечение продовольственной безопасности Московской области и Российской Федерации", — говорит специалист Георгий Филимонов.
Но если до нас на планете господствовали другие, ныне не существующие цивилизации, не значит ли это, что мы стремительно приближаемся к закату? Точных ответов на эти вопросы не знает никто, но давайте попробуем разобраться, какими окажутся для нас хотя бы ближайшие десять лет.
Соответствующие методы стали мировым стандартом за очень короткое время, как в фундаментальных биологических исследованиях, так и в прикладных областях. Теперь специалисты Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали метод, который может одновременно модифицировать 25 целевых генов в клетке. При этом, по сообщению учёных, это число может быть увеличено до десятков или даже сотен генов.
Предоставить доступ к еще большему разнообразию. С помощью AI появилась возможность экстраполировать на новые белковые пространства, которые еще не были освоены, тем самым выходя за рамки природных белков. Активировать новые функции, ранее не доступные ученым. OpenCRISPR-1, разработанный Profluent, представляет собой прорыв в области и обещает значительное ускорение процесса генной инженерии, уменьшение его стоимости и расширение возможностей модификации организмов. Общедоступность этого инструмента определенно поспособствует более широкому распространению и совершенствованию технологии CRISPR, что приведет к новым открытиям и достижениям в области. Перед наукой открываются безграничные возможности, и мы можем ожидать значительных продвижений в области медицины и биотехнологий в ближайшем будущем.
Иммунология
- Последние новости:
- редактирование генома — последние новости сегодня | Аргументы и Факты
- Всероссийская мультимедийная конференция «Генная терапия: настоящее и будущее»
- Новости по теме: редактирование генома
- "Мы создаём мутантов"
- Учёные впервые отредактировали геном в теле человека
Создание суперлюдей: нейросеть научилась редактировать человеческие гены
Теперь их прорыв обещает стать мишенью для подавляющего большинства геномов человека. Действительно, авторы объясняют в пресс-релизе, что для внесения модификаций в геном белка Cas используют как молекулу РНК, которая направляет фермент к целевой последовательности ДНК, так и PAM короткую последовательность ДНК, которая следует сразу за целевую последовательность ДНК и необходима для связывания белка Cas. Тем временем команда из Гарварда под руководством Бенджамина Кляйнстивера, доцента Гарвардской медицинской школы, разработала другой вариант, названный SpRY. Столкнувшись с ограничениями этих двух систем, исследователи из Дьюка и Массачусетского технологического института объединили свои силы, чтобы создать новый вариант, названный SpRYc. Чаттерджи отметил в пресс-релизе, что SpRYc позволяет нацеливаться практически на весь геном с большей точностью. Хотя SpRYc медленнее, чем его предшественники, разрезает целевые последовательности ДНК, в испытаниях он показал себя лучше традиционных ферментов в модификации конкретных участков ДНК.
Однако изнутри самого научного сообщества раздаются голоса, критикующие акцент на саморегулировании. 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.
Это не мешает опытам по созданию новых трансгенных организмов, но избыточно и даже вредно для медицинских целей. Зачастую исправление того или иного гена требует точечного удаления или замены всего одного нуклеотида, а разрезание нити ДНК часто приводит к нежелательным мутациям. Поэтому молекулярные биологи активно изучают другие ферменты, менее универсальные, но более безопасные для человека и животных. Яркий пример таких веществ — так называемые эндонуклеазы, ферменты, часть которых была открыта в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН в Пущино. Благодаря этому вероятность мутаций в результате неправильного соединения обрезков генома становится близкой к нулю.
Но в последующие тысячелетия сапиенсы стали владыками планеты: мы подчинили себе окружающую среду, увеличили производство продуктов питания, возвели города и связали их между собой торговыми сетями. Но наши достижения, какими бы красивыми они не выглядели со стороны, имеют обратную сторону, ведь наша цивилизация поставила под угрозу исчезновения более одного миллиона видов животных и растений, а стремительное изменение климата тоже дело рук человека с каждым годом приближает катастрофические последствия.
Новая технология позволит редактировать геном без CRISPR
Строительная аналогия Говоря более простым языком, ученые среди всех математически возможных сочетаний белков отобрали те, которые, подобно строительным блокам и плитам, подходят друг к другу, и из которых можно «построить», что-то внятное и стабильное. Было найдено и несколько универсальных решений, которые могут заменить поврежденную часть человеческого ДНК, тем самым исправив генетические ошибки, приводящие к различным врожденным заболеваниям. Сотрудники Profluent призвали ученых использовать выложенные ими в свободный доступ последовательности, чтобы протестировать их стабильность и безопасность.
Свою технологию специалисты планируют использовать для создания противовирусного препарата нового поколения. Эту технологию можно будет использовать для создания препарата, эффективного против широкого спектра заболеваний, — приводит издание комментарий заведующего лабораторией Дмитрия Костюшева.
Они могут регулировать процесс восстановления ДНК путем захвата ферментов и вырезать неправильные части кода. Мотив цинкового пальца или домен цинкового пальца - это распространенный белковый мотив, который связывает ионы цинка и образует структуру, похожую на палец. Эта пальцеобразная структура связывается с основной бороздкой ДНК и регулирует ее транскрипцию. Цинковые пальцы обычно состоят из нескольких бета-листов и альфа-спиралей, а остатки цистеина и гистидина удерживают ионы цинка вместе. Они содержатся в различных белках, включая факторы транскрипции, ДНК-связывающие белки и ферменты.
Они необходимы для многих биологических процессов, например, для восстановления ДНК, управления работой генов и взаимодействия с другими белками. Читайте также: Внутреннее ядро Земли остановило вращение и, возможно, повернуло в обратную сторону - считают учёные. Цинковые пальцы могут присоединяться к факторам транскрипции и притягивать их к области гена, которую необходимо отрегулировать. Генные инженеры могут корректировать активность любого гена, изменяя такие инструкции. Однако процесс создания искусственных цинковых пальцев, способных выполнять необходимую работу, является достаточно сложным. Для того чтобы добиться желаемого генетического эффекта, исследователям приходится анализировать огромное количество возможных комбинаций и изучать, как каждый цинковый палец взаимодействует со своим соседом. Дело в том, что такие белки соединяются с ДНК довольно сложным образом, поэтому необходимо проверять все возможные комбинации взаимодействия этих фрагментов друг с другом. Для решения этой невероятно сложной задачи был использован ИИ реклама Новая технология ZFDesign, созданная авторами исследования, позволяет обойти эту проблему путем моделирования и конструирования таких взаимодействий с помощью искусственного интеллекта ИИ.
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. 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.
Учёные впервые отредактировали геном в теле человека
- К каким открытиям ученых привело слияние генетики, истории и современности // Новости НТВ
- ИИ открыл 188 редких систем редактирования генома человека
- "Цинковые пальцы": Новый метод редактирования генов, созданный ИИ может прийти на смену CRISPR
- Читать дальше
- Ученые из МГУ, «Сколтеха» и ИТЭБ РАН встроили термометр в геномный редактор
- Тот же день. Кембридж, Массачусетс, США
В России модифицировали систему геномного редактирования
Руководитель лаборатории редактирования генома Светлана Смирнихина занимается разработкой генетической терапии тяжелого наследственного заболевания — муковисцидоза. 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 ]. Однажды учёные подумали: а почему бы не использовать CRISPR/Cas для редактирования геномов? Кубанские Новости.
Российские ученые научились «редактировать» геномы для борьбы с вирусами
Призыв поддержали ученые и специалисты по этике из семи стран, в том числе авторы технологии редактирования генома CRISPR/Cas, Фэн Чжан и Эммануэль Шарпентье. 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 ]. Кроме того, повышение точности и гибкости редактирования генома открывает возможности для более безопасных и эффективных вмешательств, снижая риск нежелательных генетических модификаций. Американские исследователи представили первый нейросетевой инструмент для создания полностью искусственных систем редактирования генома CRISPR-Cas9. Затем было проведено редактирование генома, которое обеспечило экспрессию исправленного гена на уровне 30%. © Fotolia/ Dan Race Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами.
Биологи МГУ открыли новый метод редактирования генов некодирующих РНК
| Лента.ру: В Европарламенте заподозрили Китай в планах редактировать геном солдат | Ученым из Портленда помогла в этом технология редактирования генома CRISPR. |
| Изменение генома CRISPR | Ученые нашли способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. |
| Ген — вырезать, вставить. Нобелевскую премию по химии дали за технологию редактирования генома | По его словам, в программе мероприятия много докладов молодых ученых по разным научным направлениям, связанным с редактированием генома. |
| Новый прорыв китайских ученых: найдены гены, отвечающие за бессмертие | Американские ученые представили первую нейросетевую систему для редактирования генома людей. |
| Учёные на страже генома | Запрещены сейчас, мораторий есть на редактирование генома человека именно на стадии эмбриона. |
Учёные на страже генома
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? Как отмечали позднее в интервью американские ученые — и генетики, и специалисты по проблемам этики науки, — они думали, что Хэ говорит гипотетически — о далеком будущем. Оказалось, они ошибались.
Он отобрал группу из нескольких семейных пар, в которых мужчина был ВИЧ-инфицирован, а женщина — здорова. Ученый предложил им отредактировать эмбрион так, чтобы из него развился не просто здоровый ребенок, но с гарантированной защитой от ВИЧ для всех своих потомков. И уже весной эксперимент был поставлен. В пяти парах женщины не смогли забеременеть после ЭКО, одна пара вышла из эксперимента, еще про одну не известно ничего. И только одна женщина — Грейс — родила.
Несмотря на то что его выделили еще в 1949 году, геномная последовательность фага до сих пор оставалась неизвестной. Исследователи провели геномный и протеомный анализа фага, а также изучили, как фаг взаимодействует с системами бактериального иммунитета.
Эти свойства широко используются даже в лечении онкологических заболеваний. Технология была открыта в 1987 году во время изучения кишечной палочки Escherichia coli. Ученые обнаружили в её ДНК странные повторяющиеся последовательности, но не смогли выяснить их предназначение.
Бактерии производят специальные ферменты, когда пытаются бороться с вирусами. Это помогает бороться с будущими вирусными атаками. Бактерия использует сохраненный генетический материал и производит белки Cas9, которые способны при совпадении генов с геном вируса быстро его нейтрализовать. По той же схеме, белок ищет совпадающий генетический материал и разрезает его вне зависимости от того, принадлежит он бактерии, животному или человеку.
Северинов поясняет, что сейчас найти «генетические поломки», которые ответственны за заболевание, крайне трудно — геном каждого человека состоит из более шести миллиардов «букв» ДНК. В итоге у пациента может быть одно и то же заболевание, но разные молекулярные причины — их «ищут под фонарем» в готовых базах, говорит специалист. Ранее 5-tv.
80 лет ФГБУ НМИЦ АГП имени академика В.И.Кулакова Минздрава России
В лаборатории редактирования генома МГНЦ предложили собственный подход лечения миодистрофии Дюшенна. Новости. - Праймированное редактирование позволило провести системный скрининг мутаций TP53. Ученым из Портленда помогла в этом технология редактирования генома CRISPR.
Нейросеть отредактировала человеческий геном
Об итогах и будущем экспериментов, имеющих отношение к редактированию генома высших организмов, дискутируют в Новосибирске специалисты из 11 государств. Ученые показали, что эту систему можно применять для более эффективного редактирования генома клеток человека. Бактериальные системы CRISPR-Cas9 — революционный инструмент в редактировании генов, за фундаментальный вклад в открытие.
Ученые из Новосибирска нашли способ выключать систему редактирования генома в нужный момент
Руководитель лаборатории редактирования генома Светлана Смирнихина занимается разработкой генетической терапии тяжелого наследственного заболевания — муковисцидоза. Бактериальные системы CRISPR-Cas9 — революционный инструмент в редактировании генов, за фундаментальный вклад в открытие. За технологию редактирования генома в 2020 году была присвоена Нобелевская премия. За технологию редактирования генома в 2020 году была присвоена Нобелевская премия. Ученым из Портленда помогла в этом технология редактирования генома CRISPR. Китай злоупотребляет результатами исследований в сфере генетики с целью редактировать геном солдат своей армии, а также пытается модифицировать вирусы.