В конце прошлого века учёные обнаружили в ДНК бактерий повторяющиеся фрагменты. Долгое время никто не понимал, для чего они нужны, но их назвали CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats — короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами). Уже в начале XXI века микробиологи выяснили, что CRISPR является частью продвинутой иммунной системы, которую простейшие используют для борьбы с вирусами.Каждый раз, когда бактерия справляется с вирусом, она сохраняет фрагменты его гена в своей ДНК. Те части ДНК, в которых хранятся куски вирусов, и есть CRISPR. Информация о враге хранится на случай нового нападения. Когда вирус атакует бактерию повторно, она выделяет белок Cas9 и РНК-копию CRISPR. Cas9 берёт эту копию, сравнивает её с генетическим материалом вируса и разрезает его, если есть совпадение. Таким образом, каждая новая клетка бактерии устойчива к болезни, которой переболел её предок.
В дальнейшем микробиологи научились использовать механизм, который применяют бактерии, в клетках любых живых организмов. Более того — учёные смогли его усовершенствовать: теперь CRISPR/Cas9 служит не только для естественного и точного разрезания ДНК, но и для столь же естественной замены в ней фрагментов.
Мы уже слышали про ГМО. В чём разница?Разница в технологиях. По факту — CRISPR-дети, созданные китайским учёным, являются генетически модифицированными организмами. Они, если верить Хэ, полностью здоровые. Раньше такое было трудно представить, поскольку технологии были гораздо грубее.В прошлом учёные просто подсаживали новую ДНК-часть в клетки. Как она встроится в существующую цепочку, предугадать было сложно. Такой способ был эффективным только для получения новых свойств. Например, для выработки витамина А в рисовых зёрнах. Однако для починки гена старая технология не годится. К тому же у бывшего способа вмешательства в клетки были серьёзные побочные эффекты: встраиваясь неудачно, донорская ДНК вызывает блокировку гена-реципиента. Последнее приводит к сбою той или иной функции организма.
Cas9 же работает более предсказуемо: направленно и точно, ввиду природных механизмов клетки.
Как это помогает бороться с ВИЧ и наследственными болезнями?Отредактировав ген в эмбрионе животного или растения, можно лишить его ряда свойств. Или, наоборот, их добавить. Из того же арахиса, например, можно удалить ген аллергена. А в качестве улучшения животных учёные часто упоминают малярийных комаров, от которых в Африке ежегодно заражаются миллионы людей. Дескать, гены насекомых можно отрегулировать так, чтобы комары стали невосприимчивыми к малярийному плазмодию, что перестанет делать их переносчиками.
В конце концов, человек как организм тоже может извлечь выгоду из CRISPR. Например, если в клетке эмбриона отредактировать ген, который отвечает за наследственную болезнь, он сам и его род может от неё избавиться навсегда. Учёные, например, уже умеют идентифицировать и модифицировать гены ВИЧ (CCR5), гипертрофической кардиомиопатии (MUBPC3) и не только. Также популяризаторы науки часто грезят о дизайнерских детях. Представьте, что вы можете попросить врача не только отключить ген ВИЧ, как это сделал Дзянькуй, но и попросить его настроить цвет глаз, волос, уровень интеллекта и не только.
Мутантов уже выращивают?Да, но не среди людей. Доцент Корнеллского университета Джойс Ван Эк в октябре этого года сообщил об успешном улучшении физалиса, плоды которого у нас являются не самым доступным десертом. Физалис трудно выращивать, поскольку он довольно сильно разрастается, но даёт мало плодов размером с вишенку. Эк путём редактирования генов сделал так, что ягода начала расти более компактно. Но это не столь важно, поскольку главное — биоинженеру удалось увеличить плодовитость среднего куста на 50% и сделать ягоды крупнее.
Пока настройка внешности детей остаётся делом будущего, внешность цветков учёные уже меняют. В Японии, например, исследователи Цукубского университета отредактировали эмбрион ипомеи и сделали так, чтобы его цветок был не фиолетовым, а белоснежно белым.
Исследователи из компании eGenesis учатся выращивать свиней, которые могут стать донорами для человека. Так уж случилось, часть внутренностей человека и свиньи — вроде почек и сердца — довольны похожи. Однако прямо сейчас пересаживать органы никто не берётся в том числе и потому, что свиньи носят десятки опасных ретровирусов, которые приживаются в человеке. Специалисты eGenesis задались целью вырастить поросят без этих болезней, отредактировав их гены ещё на стадии эмбрионов. Они уже произвели на свет 37 здоровых поросят, у которых вырезали 25 вирусов.
Людям уже лечат врождённую слепоту и лейкоз!
Более того, неизлечимо больным людям CRISPR тоже помогает. Например, в конце 2017 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), местный аналог Минздрава, одобрило выпуск и использование препарата Luxturna, который, лечит от одного из видов наследственной слепоты. Лекарство содержит в себе включатель гена RPE65, который отвечает за работу светочувствительных клеток глаза. В этом же году в Штатах одобрили использование генной терапии для лечения некоторых видов лимфом. У половины пациентов при её использовании наступала полная ремиссия. Также в 2017-м в США разрешили лечить с помощью CRISPR лейкоз. Лекарство Kymriah обладает 83-процентной эффективностью. Однако ввиду возможности появления серьёзных побочных эффектов терапию прописывают только пациентам с острой формой заболевания старше 25 лет и только если другие средства не помогли. Курс, к слову, не из дешёвых — 475 тыс. долларов.
Особенно активно исследуют возможность лечения онкологических заболеваний посредством CRISPR в Китае. Причём довольно давно. Например, журналисты Wall Street Journal выяснили, что попытки лечить рак через CRISPR там предпринимались ещё в 2015 году. Однако об эффективности методики известно мало. Журналисты пронюхали только то, что 15 из 86 пациентов скончались.
— Китайские учёные уже давно занимаются активным изучением и практическим внедрением генной инженерии. Пару лет назад именно в Китае впервые внесли генетические правки в эмбрионы человека (тогда ещё без выращивания из этих эмбрионов детей). Ещё в 2003-м в Китае была одобрена первая генная терапия от некоторых онкологических заболеваний, основанная на доставке в раковые клетки гена, запускающего клеточное самоубийство, — говорит старший научный сотрудник Института проблем передачи информации имени А.А. Харкевича РАН и популяризатор науки Александр Панчин.
Так почему же китайского учёного все гнобят?
Несмотря на то что CRISPR/Cas9 существенно эффективнее былых инструментов, совершенной она не является. Дело в том, что Cas9, несмотря на свою прелесть, не может похвастаться ювелирной точностью. Делая разрыв в нужном месте, он может вызвать дефекты в других. А каждый разрыв — это вероятность появления мутации. Причём, если в нужном месте мутации провоцируются ожидаемые, то результаты разрывов в других местах никто предугадать не может. Взять, например, обесцвечивание цветов в Японии. С помощью обсуждаемой технологии успешно изменить гены удалось только в 75% случаев. Понятное дело, когда речь заходит о модификации человеческого зародыша, этот элемент случайности неприемлем.
Во многом и из-за этого эксперимент Цзянькуя Хэ и не одобряется экспертами. Ведь если сиюминутно побочных эффектов не произошло, то это не значит, что их не будет в будущем. Причём в будущем, которое захватывает не одно, а несколько поколений CRISPR-детей. Учёные не хотят запускать поколение отредактированных людей, пока не будут уверены, что это абсолютное благо.
Китай станет генетически модифицированной нацией раньше остальных?
Зная про смелые эксперименты Китая, можно предположить, что именно там появится совершенная нация людей, устойчивая к болезням и с улучшенными характеристиками. Ведь они пренебрегают этикой и уже выращивают CRISPR-детей. Однако на деле не всё так просто. Судя по последним новостям, власти Поднебесной действительно позволяют учёным чуточку больше, чем остальные цивилизованные страны. Но эксперименты с жизнеспособными эмбрионами и для них — острый вопрос. Во всяком случае, когда стало известно о работе Дзянькуя, все его исследования были заморожены.
— Китай может сильно уйти вперёд, но про нацию генетически модифицированных людей — это фантастика, — уверен Панчин.
Автор:
РК
Роман Кильдюшкин
10-12-2018 09:09
Россия, Тольятти
Я что врать буду! сами почитайте. спасибо если за льёт сюда инфы побольше. Мне с дива са неудобно.
29-11-2018 17:53