Как создают генно-модифицированных химер
Изобретение редактора генов CRISPR-Cas называют революцией в биологии. Ученые обещают с его помощью улучшать сорта растений и породы животных для сельского хозяйства, лечить врожденные генетические заболевания у людей. Корреспондент РИА новости отправилась посмотреть, у кого и как редактируют геном. Центр геномного редактирования МГУ открылся чуть больше года назад — на территории университетского кампуса. Меня встречает его директор, доктор химических наук Петр Сергиев, и, пока мы едем в лифте, немного посвящает в историю генной инженерии.
"Геном редактировали и раньше. Только инструменты для этого создавать было сложно, долго, а результат получался часто не такой, как хотелось", — говорит он. В виварии Петр Владимирович переодевается в синюю лабораторную одежду, мне выдают одноразовый белый комбинезон и просят протереть фотоаппарат спиртом. Теперь Петр Владимирович выглядит как хирург, а я — как лаборант из сериала "CSI — место преступления". В стерильной лаборатории для нас заготовлен контейнер с оплодотворенными яйцеклетками мыши и пробирка с раствором РНК. Это все, что нужно для редактирования генома методом CRISPR-Cas.
CRISPR — английская аббревиатура словосочетания, буквально означающего "регулярно сгруппированные короткие палиндромные повторы". По сути, это просто небольшие участки ДНК вирусов-бактериофагов, встроенные в геном бактерий. Эти последовательности нужны для работы бактериальной иммунной системы и служат чем-то вроде объявлений "Их разыскивает милиция". Если бактерия выживает после заражения бактериофагом, она с помощью белковых ферментов Cas вырезает кусок из его ДНК и встраивает в свой геном, чтобы распознавать впоследствии. Геном бактерий наследует эту библиотеку "врагов", заботливо собранную предыдущими поколениями.
В 2013 году ученые выяснили, что белок Cas действует в любом организме, включая млекопитающих. Он способен вносить направленные разрывы в обе цепочки молекулы ДНК и таким образом изменять геном.
Манипуляции с яйцеклеткой
Петр Сергиев изготавливает на микрокузнице стеклянный капилляр диаметром сто микрон, затягивает в него яйцеклетку и переносит под стеклышки с питательной средой. Готовый образец отправляется на предметный столик оптического микроскопа. На мониторе возникает увеличенное изображение яйцеклетки, подрагивающей на кончике капилляра. Выделяются два округлых пятна — это пронуклеусы с ДНК матери и отца.
Ученый готовит еще один капилляр, диаметром на порядок меньше. Это шприц для инъекции. Набирает в него раствор с двумя видами РНК и с помощью манипуляторов аккуратно протыкает яйцеклетку. Все, инъекция сделана.
РНК, введенные в яйцеклетку, нужны для разрезания генома в заданном месте. Один вид РНК содержит строго определенную последовательность нуклеотидов, аналогичную той, что мы задумали изменить. Задача этой РНК — найти соответствующий участок в ДНК, поэтому ее называют "направляющей". РНК второго вида, матричная, — своего рода инструкция для синтеза белка-нуклеазы Cas9. Этот белок действует как катализатор химической реакции, разрывающей фосфодиэфирные связи между строго определенными основаниями ДНК. Поскольку у молекулы белка два нуклеазных центра, то размыкаются обе цепи ДНК, причем в том месте, координаты которого Cas9 "считал" с направляющей РНК.
Молекула ДНК воспринимает разрыв обеих цепочек как серьезную поломку и стремится ее починить. Плавающие в клетке ферменты-экзонуклеазы немедленно удаляют несколько нуклеотидов с обоих концов разрыва. Этого достаточно, чтобы сломать, или, как говорят генетики, "выключить" ген.
Если нужна направленная мутация, например, требуется пометить белок, чтобы следить за ним в организме, то в комплекс к двум РНК вносят еще одну матрицу в виде особым образом сконструированной ДНК. Она состоит из последовательностей, идентичных краям будущего разрыва, а также содержит участок, который предстоит вставить. После того как Cas9 разрезал молекулу ДНК, ее концы соединяются, используя эту дополнительную матрицу, поэтому в разрыв вставляется нужный нам набор нуклеотидов.
"Мы можем приделать небольшой хвостик к белку, за который его удобно вытаскивать и смотреть, с чем он взаимодействует. Можем и ген вставить, но это не так эффективно, как выключать", — продолжает объяснять ученый.
ГМО и химеры
Отредактированную яйцеклетку пересадят в маточную трубку суррогатной мыши. Она какое-то время жила с самцом, у которого перевязаны семенные канальца. Пара вела нормальную половую жизнь, но зачать не могла. Тем не менее организм мышки считал, что она беременна, и сформировал для нее соответствующий гормональный фон. Теперь эта самка выносит чужой плод.
Через три недели у нее родятся с виду самые обыкновенные мышата. Ученые подождут, пока грызуны подрастут, возьмут у них небольшой кусочек хвостика и с помощью ПЦР проанализируют участок ДНК, который редактировали. Мутацию или выключенный ген обнаруживают в более чем половине случаев. Обратная процедура — вставка последовательности в геном — удается не более чем в 10% опытов.
При редактировании возникают разные любопытные эффекты. Например, рождаются мозаичные мышки, или химеры, у которых есть клетки с разными вариациями материнского и отцовского генома. Cas9 может резать ДНК многократно, но кодирующая его матричная РНК не вечна, и введенный раствор попросту исчезает в ряду клеточных делений. Иногда редактор все же срабатывает повторно уже после того, как пронуклеусы слились и яйцеклетка поделилась. А поскольку восстановление ДНК после разрыва — это всегда случайный процесс и залечивание никогда не происходит одинаково, то часть клеток в одном организме будет содержать другую мутацию.
Для науки и медицины
Мы переходим в соседнее помещение посмотреть на живые результаты экспериментов по редактированию генома. На стеллажах слева — контейнеры с генно-модифицированными мышами, справа — с обычными грызунами для контроля. Их выращивали, как и тех, что слева, но манипуляций с геномом не производили. Контрольные мышки нужны, чтобы иметь перед глазами норму и сравнивать с ней существ, полученных в эксперименте.
Петр Сергиев берет один из контейнеров с парой серых мышей. Внешне они совершенно обычные, но у них нет приплода. Дело в том, что у самца выключен ген одной из РНК-метилтрансфераз — фермента, вырабатываемого только в сперматозоидах. Самцы с неактивным геном рождаются стерильными. Точное назначение гена и фермента пока неизвестно. Чтобы это выяснить, в лаборатории вывели две линии мышат: у одной — ген выключен, у другой с помощью геномного редактора помечен белок.
"Мутацию в этом гене находят и у людей — тогда мужчина страдает бесплодием. Но пока мы не узнаем, зачем он нужен, зачем он модифицирует РНК, мы не сможем помочь таким больным", — рассуждает ученый.
На самом деле мы до сих пор не знаем функцию большинства генов человека. Выяснить это — фундаментальная задача, решаемая многими научными группами по всему миру, в том числе в России. Геном мыши во многом похож на человеческий. Можно надеяться, что с помощью CRISPR-Cas изучение генома любых существ пойдет быстрее.
Группа Сергиева вместе с НМИЦ онкологии им. Н. Н. Петрова приступила к поиску мутаций, приводящих к некоторым видам рака. В самых ближайших планах — проект по созданию генно-модифицированных животных для сельского хозяйства совместно с ВНИИ животноводства и Институтом биологии гена РАН.
"CRISPR-Cas — это фантастический инструмент, позволяющий менять геном по своему усмотрению, быть немножко Богом. В конечном итоге задача науки — понять, как работает такое сложное существо, как млекопитающее", — говорит ученый.
Решать фундаментальные проблемы науки — это прекрасно, но что эта технология даст медицине? В обозримом будущем, увы, немного. Отредактировать яйцеклетку и вырастить генно-модифицированную мышь легко, однако исправить гены взрослого животного нельзя, не говоря уже о человеке.
Способы редактирования ДНК в соматических (то есть уже сформированных клетках) пока очень неэффективны. Для того чтобы ввести в клетку какой-то выключенный мутацией ген и заставить его вырабатывать определенный белок, нужно изъять часть клеток из организма, отредактировать в них ДНК и поместить опять в организм. В принципе, есть надежда, что таким образом удастся бороться с заболеваниями типа миодистрофии Дюшена или муковисцидоза, когда нужно вернуть работоспособность какой-то части клеток. Что же касается предрасположенности к раку, то пока геномный редактор бессилен. Если у человека обнаружили мутантный ген, то он находится во всех клетках организма. Все их изменить нереально. А каждая клетка с мутацией представляет собой источник опасности. Но даже если CRISPR/Cas поможет ответить лишь на некоторые фундаментальные вопросы и позволит лечить редкие генетические заболевания, все равно это станет для человечества большим шагом вперед.
Источник
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
МЕНЮ
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - ...
Последние аномальные новости

Более пяти НЛО были замечены в Калифорнии

Вышел сборник 'Таинственная Беларусь IV'

Голое человекоподобное существо бегало среди надгробий

Группа НЛО замечена над Портлендом

Древняя связь между Кавказом и Индией

Загадка смерти Элизы Лэм

Инопланетяне готовятся к вторжению

Инопланетяне прилетели посмотреть футбол Зенита

Как будет выглядеть яхта, вдохновленная НЛО

Лжеэкстрасенсы обманули коновода Кремлёвской школы

Мистические места Нью-Йорка

НАСА перехватило инопланетные сигналы с Сатурна

Нейробиологи ищут способ загрузки в мозг ложных воспоминаний

Нибиру затмило Луну над Владивостоком

НЛО перепугали жителей Онтарио

Огромная мостовидная конструкция на Луне

Око Саурона зависло над Вологдой

Оригами поможет построить здания на Луне и Марсе

Охотники за привидениями замечены в Нижнем Новгороде

По неизвестным причинам пропадает электричество в разных частях мира

Призрак Белой дамы в Бийске

Приметы на похоронах. Как не навлечь на себя беду

Проклятье наполеоновских курганов

Пугающе огромные зрачки девочки

Путешественник во времени рассказал, как закончится Третья мировая война

Путешественник во времени рассказал, когда убьют 56-го президента США

Секс с инопланетянами был незабываемым

Семья ростовчан поселилась в квартире с привидениями

Тайны выброшенных на берег чудовищ

Юрий Лонго - главный колдун России или талантливый мистификатор

ВВС США создали галерею мертвых инопланетян

Волшебное исцеление ребенка с ВИЧ объяснили молитвой

Высокого вонючего гуманоида видели в парке Шотландии

Десять страшных легенд и проклятых мест Петербурга

Загадочная черта Солнца оказалась характерна для многих звезд

Инопланетяне готовы к атаке

Клоны среди нас уже давно

Космический шторм раскрыл тайну гибели китайского государства

Круглый стол короля Артура был римским амфитеатром

Крымский эликсир молодости

Места силы в России, в которых должен побывать каждый

Морское чудище с массивными челюстями на дне океана

Нибиру - трюк для сокрытия настоящей причины Конца света

Нибиру запустила механизм Конца света

НЛО над Нижним Тагилом

Новый памятник поставили на могиле дятловца Золотарёва

Охотники за привидениями Ростова продают свой автомобиль

Певица Бейонсе использовала черную магию

Режиссер Нил Бломкамп выпустил новый скетч о боге

Семью жительницы Запорожья терроризирует полтергейст

Белый НЛО пролетел около МКС

Беспилотная доставка будущего

Загадка известнейшей оптической иллюзии

История проклятого дома в Нанкине

Как Земля защищает иные миры

Найдена аномальная структура вокруг черной дыры

НАСА засняло серебристые облака

Нашли водоросли, способные жить на Марсе

Новый спутник за два дня обнаружил две похожие на Землю планеты

Огнедышащая дыра появилась в Арканзасе

Пауки накрыли греческий город паутиной

Познавать непознанное

Почему мы до сих пор не нашли инопланетян

Почему пользоваться червоточинами - плохая идея

Призрачные детские голоса в заброшенном метро Сиднея

Радар для поиска воды на Марсе успешно прошел испытания

Раскрыли секрет качания оси Земли

Солнечную обсерваторию закрыли из-за порнографии

Статуэтка инопланетянина найдена на Марсе

Странные объекты заметили в Липецкой области

Власти Одессы обьяснили наблюдения НЛО

Военные ищут экспедицию, изучавшую пирамиды Антарктиды

Возможна ли вечная жизнь при вечной молодости

Искусственный интеллект научили распознавать объекты по описанию

Критическая ситуация, когда всё выходит из под контроля

Люди рассказали, что происходило когда они умирали

Мать увидела на фото не родившуюся дочку

Мозг запрограммирован на лень

Полупрозрачную субстанцию видели над Крымским мостом

Призраки заброшенного бункера

Призраки Чеширского треугольника

Пульсирующий монстр найден на побережье Окленда

Путь к сердцу мужчины лежит не через желудок

Пятый НЛО за полгода пролетел над Катанией

Столкновение Нибиру с Землей

Тайна найденных на берегу океана останков морского чудовища

Удивительное дерево, источающее металл

Уфолог рассказал, что ждет Землю из-за планеты Нибиру

Черный треугольник замечен над Сиэтлом

Что собой представляет планета Нибиру

Внедрение технологии блокчейн в финансовый сектор Индии

Глобальная катастрофа оказалась неизбежной

Готовят новое определение для звезд

Двуликий щенок родился в Перу

Жителей Ипсвича пугало жуткое детское пение

Жителей Майами испугали инопланетяне

За голову слонимской чупакабры обещают вознаграждение

Звездные войны не за горами

Интересную тучу наблюдали жители Сортавала

Кирпич нашли на Марсе

Космонавтам разрешили говорить о пришельцах

Людей поделили на четыре типа личности

Монстр в ночную грозу

Настоящему экстрасенсу заплатят $10000

НЛО разлетались в Одесской области

Обнаружен аномальный остров близнецов

Одинокая волчица

По чему свистит свистулька

Под Сыктывкаром обитает йети

Подружись со своим медведем

Полет над пропастью

Праздник лета и любви

Призрак следит за маленькой девочкой

Призраков видят по всей Земле

Причина массовой гибели древних цивилизаций

Рептилоида сняли в пещере Марса

Сакральный зачин Красной горки

Странные рисунки в штате Юта

Сувениры приносящие неудачу

Таинственные черепа инопланетян и след Аненербе

Что собой представляют круги на полях

Установка автостекол в Бресте на высшем уровне

Игровой зал Адмирал остается центром притяжения для игроков

Популярность виртуальных казино растет

Игровые автоматы Вулкан не могут не нравиться геймерам

Белая фигура, прячущаяся в дубе

Дата Конца Света предсказана пирамидой Хеопса

Дети рассказали, как они погибли 11 сентября

Женщина 66 лет прожила с двумя иглами в животе

Женщина рассказала, как в ее спальню проник инсектоид

Загадочный Тунгусский метеорит

Закрытая ФБР солнечная обсерватория возобновила работу

ИИ выявил связь между ожирением и средой обитания

Камень с микрочипом возрастом в полмиллиарда лет

Криовулканы Цереры извергались в течение последнего миллиарда лет

Мальчик родился с четырьмя ногами и двойным набором гениталий

Над Каменск-Уральским пролетело НЛО

Найден невозможный космический объект

НАСА запустило спутник для тайного поиска Нибиру

Нибиру ударит по Земле в 2033 году

Новый охотник за экзопланетами передал свой первый снимок

Новый телепроект 'Реальная мистика' на Домашнем

Открыли экзопланету Вулкан из Звездного пути

Поведение антиматерии оказалось парадоксальным

Погодные аномалии на нашей планете

Подтверждена альтернативная теория гравитации

Призрак напал на собаку

Призрачные голоса услышали в заброшенном метро Лондона

Светящиеся НЛО были замечены в Торонто

Светящийся диск напугал жителей Миннесоты

Физики создают невозможный двигатель по заказу армии США

Фильм ужасов 'Проклятие монахини' основан на реальном случае

Чего мы не знали о Салемских ведьмах

Шесть знаков Зодиака с самым тяжелым характером

Экспедиция на Марс может повредить человеческий мозг

Игровые автоматы 777

Игровой автомат Жемчужина Дельфина

Все, кто посещают казино, являются азартными людьми

Популярность игровых заведений с каждым днем возрастает

Белый дом требует отчёта по проектам изучения инопланетян

Бутылка найдена на Марсе

Вазу нашли на Марсе

Встреча с черноглазым стариком

Где рождаются самые горячие экзопланеты

Два НЛО на фоне Солнца замечены в Калифорнии

Деревня карликов в Иране

Дрон инопланетян сняли около Земли

Женщина видела саму Смерть

Земля расколется на две части из-за войны

Инопланетяне замечены над Москвой

Инопланетяне посетили три города штата Нью-Джерси

Инопланетяне уничтожили зонды NASA и SpaceX

Инопланетяне устроили световое шоу над Англией

Как правильно использовать интуицию

Ковдор - колыбель человечества

Куба исключила причастность РФ к акустическим атакам на дипломатов США

Куда пропал Бермудский треугольник, снежный человек и лох-несское чудовище

Культурный призрак Заиграево

Лицо призрака нашли на старом фото из роддома

Мир полон таинственных памятников

НЛО промчались над Калифорнией

Призрачная преграда на дороге

Рядом с МКС было замечено розовое НЛО

Случай на Убиенке

Сотрудник НАСА утверждает, что инопланетяне существуют

Третья мировая уничтожит людей навсегда

Подписка на новости сайта
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика