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
25.12.2017 - 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 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - ...
Последние аномальные новости

Бразильского целителя обвинили в насилии над сотнями женщин

Женщина стала есть одни сигареты

Завершающие работы перед грандиозным светопредставлением

Загадочное свечение в парке Нового Орлеана

Кем был на самом деле великий пророк Нострадамус

Корабль инопланетян пролетел около зонда SpaceX

Корова-каратистка чуть не убила байкера

Мистические Ворота Солнца воссоздали в 3D

Мишель Нострадамус ничего не предсказал, но ему верят

Могла ли жизнь упасть на Землю

Мужчина забил гвоздь в голову и выжил

Нибиру вплотную приблизилась к Земле

Новая опасность секс-роботов будущего

Оптическая иллюзия со столбом разделила один город на два

Почему Николая Рериха называли Антихристом

Почему у землеподобных экзопланет почти нет Нептунов

Ранних христиан посещали инопланетяне

Самые необычные и странные научные работы уходящего года

Серп и молот заметили над Россией

Частота наблюдения аномалий нарастает с пугающей силой

Бегство инопланетян с Земли сняли с МКС

Белое существо с мордой как у свиньи замечено в Миссури

Бремя Апокалипсиса

Возле Земли взорвалась сверхновая, которая грозит убить всё живое

Вселенная - это компьютерная игра Абсолюта

Вход в базу инопланетян нашли на поверхности Луны

Дальнобойщик 40 лет похищал людей, выдавая себя за инопланетян

Девочка записала голос умершего дедушки

Жуткая фигура на крыше дома

Замки с привидениями в России

Из атмосферы Марса загадочно исчез весь метан

Изучение органов инопланетян в Зоне 51

Колдунья расплатилась за ЖКХ магическими книгами

Летающую тарелку заметили над Нью-Йорком

Мистический Новороссийск

Народный целитель устал есть человечину и сдался полиции

Нашли способ омолодить человеческие клетки

НЛО заметили над островом Кенгуру

Охота на меленковскую чупакабру

Получен первый снимок с экзопланетного телескопа

Призрак в пустом офисе

Пять знаков Зодиака с самой сильной интуицией

Рогатую жабу и сома в форме блина нашли у реки Меконг

Секретный ангар в Зоне 51

Стаю птиц сняли на Марсе

Теория плоской Земли

Уникальный дольмен реставрируют в Адыгее

Феномен искривленного пространства-времени

Черный треугольный НЛО заметили над Нью-Джерси

Что-то странное происходит в Антарктиде

Металлическая сварная лестница для дома

Киндзмараули - лучшее грузинское вино

К чему снятся сны с пятницы на субботу

Башню старинного замка нашли в Антарктиде

Возможно, мы все живем в Матрице

Все, что нужно знать о Молебской аномальной зоне

Десять главных предсказаний Нострадамуса на 2019 год

Инопланетный робот обнаружен на Марсе

Инопланетяне уже давно нас изучили

К женщине пришел умерший отец и обнял ее

Ковчег Завета в Эфиопии оказался подделкой

Летающий светящийся шар появился в квартире

Луна обладает множеством пока не объяснимых загадок

Люди вернут Землю на десятки миллионов лет в прошлое

Могут ли на Землю покуситься внеземные агрессоры

Настоящая причина гибели группы Игоря Дятлова

Начинается новый Ледниковый период

Огнеопасный Плачущий мальчик

Огромный НЛО перепугал Национальную метеорологическую службу

Потусторонние миры Иеронима Босха

Призрачный город замечен около Ямбурга

Пришествие Девонширского дьявола

Прогнозы Ванги на 2019 год

Проклятая картина Билла Стоунхэма

Проклятые фильмы Голливуда

Робот пронзил рабочего десятью штырями

Розовый пончик летал над Ирландией

Сбор средств на бордель с секс-роботами провалился

Сверхновая вызвала массовое вымирание в конце плиоцена

Странный обьект в небе Аризоны

Теорию Эйнштейна доказали неправильно запущенными спутниками

Тунгусский метеорит. Тайна пришельца из Космоса

Что ждет Россию в 2019 году. Предсказания Эдгapа Кeйси

Казино Вулкан открыто для всех

Актриса пожаловалась на полтергейст

Аппарат Voyager 2 покинул Солнечную систему

Астрономы близки к открытию загадочной Планеты Икс

Бигфут навестил семью в Миннесоте

Битва за Землю началась в космосе

Где находился замок короля Артура

Грядёт Третья мировая война

Загадочное животное распотрошило 40 уток

Инсценировать высадку на Луну было бы дороже, чем ее осуществить

Искусственный интеллект EVE Online вышел из-под контроля

Кошка месяц прождала хозяев у сгоревшего дома

Могилу древнего вампира раскопали в Англии

Мужчина три месяца питается лишь воздухом

На протяжении тысячелетий кто-то старательно избавлял человечество от знаний

Население США начали готовить к шести месяцам тьмы

Неразгаданные тайны земли Кыштовской

НЛО заметили над Фиджи

НЛО попал в прямой эфир с МКС

Обнаружен новый предок человека

Образцы лунного грунта подделать невозможно

Огненный шар в телестудии сорвал прямой эфир

Пирамиды китайского озера Фушиан Ху

Подсчитали массу зомби-бактерий в недрах Земли

Раскрыт новый способ продления жизни

Следы воды нашли на астероиде Бенну

Созданы вечно текущие капли первородной материи

Тайны царя Давида

Теории исчезновения государства Атлантида

Треугольный НЛО заметили над Орегоном

Упавшее в унитаз кольцо вернулось к хозяйке спустя девять лет

Актриса рассказала о встрече с НЛО

Антарктида скрывает множество тайн

Березовая мистика славян

Врачи рассказали правду о современных методах лечения

Вышедшая замуж за призрака женщина объявила о разводе

Древнюю Землю населяли великаны

Жуткое радужное болото в Вирджинии

Загадка парящего камня Шивапура

Загадочный комплекс Эль-Фуэрте де Самайпата

Искусственный интеллект. Опасный враг или добрый помощник

Как выглядит летающий мотоцикл

Как мы можем остановить астероид, летящий к Земле

Как рождаются экзопланеты

Когда инопланетяне выйдут на контакт

Кукла, которую официально подозревали в убийствах

Мексиканская динотопия

Мистическая гора Манарага

Мужчина рассказал как из него вытащили инопланетный имплант

Нибиру заметили над Италией

Новорожденного ребенка убил поцелуй

Обнаружен теленок размером с кошку

Полтергейст убил пенсионерку

Почему американцы никогда больше не летали на Луну

Радиация при полете к Марсу отнимет 2,5 года жизни

Стоунхендж строили мигранты

Странное создание на ранчо в Метепеке

Треугольный НЛО замечен над Ладогой

Фрагменты НЛО нашли у побережья Маврикия

Экипаж шаттла снял треугольный НЛО

Эксперименты ЦРУ по контролю над разумом

Настоящая атмосфера казино Вулкан теперь на ваших компьютерах

Адам и Ева с точки зрения генетика

Географическая карта мира Пири Рейса

Зачем инопланетяне опять взорвали вулкан Попокатепетль

Злой рок преследует археологов в Сибири

Инопланетяне после падения в Розуэлле остались живы

Инопланетянин прокрался в дом женщины

Каменная карта, которой 50 миллионов лет

Крейсер пришельцев ворвался в Солнечную систему

Кто построил Великую Заволжскую стену

Луна - космическая база инопланетян

Медицина древнего Египта

Миру угрожает крупнейшее вымирание за последние 252 млн лет

Неизвестные жуткие животные атаковали село на Сумщине

Необъяснимые древние артефакты

Неразгаданные тайны подземного мира

Нибиру уничтожит Землю еще в 2018 году

НЛО перевозили по улицам Киева

НЛО попал в эфир прогноза погоды

Планеты возле двойных звезд могут иметь пригодные для жизни луны

Подземные города великанов

Почему тамплиеров любят конспирологи

Президент Трамп связан с инопланетянами

Проклятие жемчужины пустыни Гоби

Растения - такие же мыслители, как и мы

Собака месяц ждала хозяев у сгоревшего дома

Тайны древнего города Мачу-Пикчу

Треугольный НЛО наблюдали по всему миру

Хлыста боится праведник

Цыгане один из самых загадочных народов в мире

Что напридумывали фантасты

Аппарат InSight записал шум марсианского ветра

Атмосферы экзопланет могут скрывать следы жизни

Белорусские чудеса. НЛО и озерные чудовища

Голубая дыра - необъяснимая подводная тайна

Женщина запечатлела НЛО на фоне заката

Жительница штата Орегон ежедневно видит НЛО

Загадочная Ловлэндская лягушка

Итальянские замки, в которых живут привидения

Как могут выглядеть растения на экзопланетах

Как экзопланеты теряют атмосферу

Когда ждать человека на Луне

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