Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

Новый прорыв в генной инженерии

Каковы перспективы генной терапии и новейших методов редактирования генома?

ПостНаука

Доктор физико-математических наук, профессор факультета биомедицинской инженерии Бостонского университета (США) Максим Франк-Каменецкий рассказывает о революции в генной инженерии, генной терапии и медицинских задачах редактирования генома.

Редактирование генома, базирующееся на системе CRISPR/Cas9, – это совершенно новая технология, возникшая только в прошлом году. Первая публикация о ней появилась в начале 2013 года, и за это время увидели свет уже сотни статей с примерами использования этой методики. Параллельно развиваются два других подхода редактирования генома: ZFNs (Zinc-finger nucleases) и TALENs (Transcription activator-like effector nucleases). Однако они гораздо более трудоемкие, менее изящные и более дорогостоящие.

В течение последних 25 лет ученые постепенно открыли и исследовали совершенно новый механизм иммунитета у бактерий, который получил название CRISPR. Первая работа, которая привела в конечном счете к этому выдающемуся открытию, была опубликована в 1987 году. Однако эта статья в тот момент осталась совершенно незамеченной. Значительным прорывом открытие CRISPR стало, когда один из вариантов этой системы адаптировали к клеткам высших организмов.

Механизм использования системы CRISPR/Cas заключается в том, что ДНК разрезается и в нее вводится двунитевой разрыв. Причем молекула ДНК разрезается в совершенно определенном месте, которое программируется той маленькой молекулой РНК, которая вводится в клетку. Сегодня примеры использования этого метода существуют практически для всех типов организмов, и важно, что, в отличие от традиционной генной инженерии, методы которой используются уже несколько десятков лет и которая возникла после открытия ферментов-рестриктаз, способных, узнавая определенные последовательности в ДНК, делать в ней двунитевой разрыв, CRISPR/Cas9 позволяет проделывать эти генно-инженерные манипуляции в живой клетке.

В традиционной генной инженерии разрезание и сшивание ДНК проводятся отдельно в пробирке, in vitro, и уже после этого ДНК вводится в клетку. Это привело в свое время к революции, положившей начало биотехнологии.

Особенность нового прорыва состоит в том, что те же самые манипуляции осуществляются в живой клетке, в которой происходит разрезание молекулы ДНК и встраивание участка, который введен извне в эту клетку. Генетический материал живой клетки оказывается изменен без манипуляций на выделенной ДНК.

Это открывает совершенно новые перспективы и позволяет говорить о реальной генной терапии, которая становится уже не футурологическим домыслом, а действительностью. Одновременно с применением CRISPR к манипуляции с геномом методы ZFNs и TALENs, которые до этого момента главным образом разрабатывались в биотехнологической индустрии, были также доведены до конкретных применений. Сейчас разработан целый арсенал методов, с помощью которых у животных (у мышей и даже обезьян) уже проводится генетическая терапия болезней.

Что представляет собой генетическая терапия? Например, у вас имеется плохой ген, и вы хотите его заменить на хороший. Вы вводите этот хороший ген в виде ДНК в клетку, и в эту же клетку вводится CRISPR-система, которая производит разрезание ДНК, и короткая молекула РНК, которая направляет этот разрезающий механизм, эти «ножницы» в нужное место в геноме. Эти «ножницы» вырезают плохой ген, и на его место встраивается хороший. Такая генная терапия уже проводится на живых животных, и они выздоравливают.

Следующий этап – довести эти методы до применения в медицине. Сроки выполнения этих задач зависят от очень многих обстоятельств. Но, судя по тому, какой взят старт, примеры каких-то конкретных применений на людях появятся в течение нескольких лет или даже месяцев. В первую очередь эти методы будут применять для лечения летальных болезней, от которых человек должен умереть очень скоро. В ближайшей перспективе генетическая терапия будет зависеть от тяжести заболевания. Это не может быть таким же распространенным явлением, как пластическая хирургия. Мы вмешиваемся в работу клетки, и здесь всегда будут побочные эффекты. Клетка может превратиться в раковую.

Система CRISPR/Cas применяется не только для лечения генетических болезней. Это дает совершенно новый импульс в синтетической и системной биологии, в той области, где люди модифицируют геном, чтобы заставить клетку делать что-то новое, чего она до этого делать не умела.

Другое медицинское применение CRISPR – создание животных моделей для медицинских целей. Это создание моделей животных, которые наделяются свойствами, похожими на свойства больных людей. С помощью животных моделей можно изучать болезнь и разрабатывать способы ее лечения. С животными работать гораздо проще, чем с людьми: снимается большое количество запретов. Приготовление таких животных моделей с модифицированным геномом до того, как были разработаны методы с использованием CRISPR, было очень трудоемким, дорогостоящим делом, требовавшим участия специалистов высшей квалификации. Сейчас этот процесс стал значительно проще, что имеет огромное значение для современной медицины.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
14.11.2014

Читать статьи по темам:

генная инженерия генотерапия наследственные болезни Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Геномная хирургия

CRISPR и другие новые технологии позволяют с высокой точностью редактировать конкретные фрагменты ДНК, вплоть до замены одной пары нуклеотидных оснований. По сути, они позволяют по желанию переписать человеческий геном.

читать

Вирус-тяжеловоз для лечения наследственных миодистрофий

Новый аденовирусный вектор позволяет доставлять в пораженные клетки крупные гены, необходимые для восстановления функций мышечной ткани при наследственных миодистрофиях.

читать

Модификация генома стволовых клеток не вызывает нежелательных мутаций

Применение наиболее популярных методик модификации генов не увеличивает количество мутаций, возникающих в стволовых клетках.

читать

Коррекция генома с точностью до нуклеотида

Исследователи МТИ, института Броада и университета Рокфеллера разработали новую методику, позволяющую с высокой степенью точности изменять геномы живых клеток.

читать

Генная терапия подает надежды в лечении рассеянного склероза

Местное введение генотерапевтического препарата обеспечивает синтез миелина, и, соответственно, восстановление изоляции нервных волокон в тканях мозга – пока только мышиного.

читать