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
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
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 - ...
Последние аномальные новости

Армия укрыла премьер-министра Индии от инопланетян

Астронавты обнаружили на Луне города инопланетян

Безумный план НАСА. Отправить субмарину на Титан

Два НЛО сняли над Санта-Круз

ДНК человека может быть продуктом чужого разума

Дождь из осьминогов и креветок прошел в Китае

Женщина сняла призрачный силуэт своей умершей собаки

Индонезийский злой дух Кунтиланак удалось снять

Инопланетянам решили выслать музыку

Инопланетяне похищают и съедают их детей в Индии

Как произошла гибель туристов на перевале Дятлова

Летчик столкнулся с НЛО-амфибией

Морское чудовище сняли в корейском море

Найдены доказательства поддельности Стэнфордского эксперимента

Нерадивый муж сросся с любовницей

Прозрение Кораха

Прямой эфир в Буффало посетил любопытный НЛО

Пять самых загадочных военных баз

Редкая двойная радуга над Новосибирском

Розуэлльский инцидент - реальное вторжение инопланетян

Секретный отчет доказал связь НЛО с людьми в Нимице

Слет групп Космопоиска начинается на Кубани

Спиралевидные облака над Землей

Странные облака над Северной Америкой

Существуют ли расы в биологическом смысле

Сферический НЛО исследовал территорию Питтсбурга

Турист сделал отличное фото НЛО Гэмпшире

Удалось запечатлеть китайское морское чудовище

Уфологи называют Астраханскую область зоной активности НЛО

Фармацевты убили больше людей, чем все мировые войны

Играть в онлайн казино Вулкан

Портал игровых автоматов 777

Врата в Ад находятся в Индиане

Выяснили, что в карликовых галактиках нет темной материи

Демоническое животное поймали в США

Золотые наночастицы обнаружили в диких растениях

Извержение вулкана покрыло пляжи Гавайев загадочными золотыми волосами

Инопланетный дрон заметили в Италии

Климатическое оружие. Мифы и реальность

Найден участок ДНК, превращающий девочек в мальчиков

Нашествие демонов началось на Землю

Нашли в гейзерах бактерию, способную жить на Марсе

Нашли источник человеческого сознания

НЛО заметили рядом с базой ВВС США

НЛО наблюдали в Старых Дорогах

Объяснили смысл перуанских кругов на полях

Огромный НЛО появился на орбите Земли

Послание Стивена Хокинга отправится в черную дыру

Призрак полицейского навестил место смерти

Родился редкий жук-гермафродит

Странное атмосферное явление в Краснодаре

Черные проекты Пентагона в Зоне 51

Игровые автоматы Вулкан с выводом денег

Получая бонусы Вулкана, игроки могут с комфортом играть за любыми автоматами

Гости казино могут выбирать любой из сотни слотов

Аномальная Россия

Доказали причастность слияний нейтронных звезд к коротким гамма-всплескам

Древние люди были лучше наших астрономов

Женщина напугана таинственным светом в своем дворе

Загадка движущихся статуй Мексики

Загадочные круги появились на поле в Липецке

Загадочный объект потерпел крушение на Марсе

Инопланетян заметили над домом премьер-министра Индии

Инопланетяне помогли певице вернуться в британский чарт

Инопланетяне принесли на Землю передовые технологии

Ледяной карлик, скрывающий жидкий океан

Лунные аномалии, монолит Фобоса и космические силы

Облако в Алабаме опровергает все законы природы

Почему нельзя делить на ноль

Родился двутелый ягненок-паук

Рыбаки из Оклахомы поймали монстра

Странные пульсации недалеко от Солнца

Терраформирование Земли и уничтожение человечества

Черная дыра начала разрывать звезду

Черные дыры - это кротовые норы

Верующие люди живут дольше атеистов

Вирусы способны создавать новые гены с нуля

Вулкан Килауэа изверг зеленые кристаллы

Гигантские запасы органики обнаружили на Церере

Гусеницы создали жуткое дерево

Для полета к Проксиме Центавра понадобится 98 человек

Древние тайны Алтая

Живое существо обнаружили на Марсе

Жизнь в звездной системе Альфа Центавра

Жуткие автодороги с призраками

Загадочная сила более 30 раз поджигала вещи в доме

Загадочная смерть Рудольфа Дизеля

Загадочные подземные жители древней Сибири

Загадочный силуэт сняли над ночной Аляской

Искусственный интеллект впервые снял фильм

Искусственный интеллект научилась заглядывать в будущее

Как экстрасенсы наживаются на чужом горе

Какие тайны хранит в себе Казань

Китай создаёт климатическое оружие

Мы не первая цивилизация на Земле

Неизвестный континент обнаружен на древнем глобусе

НЛО пролетел над Кентукки

Обнаружили три новорожденные экзопланеты

Пугающая иллюзия. Кот с объявления следит за вами

Собрание инопланетян в британском Глостере

Странные природные явления в небе США

Треугольный НЛО в небе Южной Кореи

Убийцы группы Дятлова оставили улики

Уточнили прогнозы по наступлению ядерной зимы

Электрический монстр пустыни Гоби

Аномальные автотрассы России

Беседы с Нострадамусом

Великие маги, обман которых раскрыли

Геопатогенные зоны и места силы в Украине

Два истребителя преследовали НЛО над Италией

Живое облако облило учителя с ног до головы

Загадочный инструмент Шамир, которым обрабатывали камни

Загадочный круг на поле Франции

Инопланетные роботы-подсолнухи

Кому мерещатся танки на Луне

Места силы, где исполнятся ваши желания

Оборотень напал на человека с собакой

Обсерватория LIGO открыла кротовые норы

Пеньки с паучьими ножками

Первые люди отправятся на Марс в 2040 году

Призрак пожилой женщины наблюдает за мальчиком

Путешествие во времени. Парадокс или реальность

Путешествие во времени. Следы ископаемых отпечатков обуви

Руки и ноги семьи обрастают жесткой коркой

Создали робота с живыми мыщцами

Создан образ идеальной женщины

Странные существа с Венеры живут на Земле

Тайна пропавшей колонии Роанок

Три шарообразных НЛО над Нью-Йорком

Труднообъяснимое соотношение молекул нашли в галактике Маркаряна

Уровень интеллекта человечества снижается

Целитель Филипп Низье излечивал людей молитвами

Частицы протосолнечной туманности нашли в кометной пыли

Черный слизистый шар с глазами

Шарообразные НЛО над Нью-Джерси

Искусственный интеллект научили распознавать людей сквозь стены

Когда с неба падают очень странные предметы

Кокер-спаниель с двумя носами

Мужчина снял пришельца в собственном доме

НЛО выкачивал воду из озера в Швеции

НЛО снятые на автомобильные регистраторы

Открыли звезды, окруженные облаками наноалмазов

Открыли экзопланету, где год длится 19,5 дней

Получить топливо из воздуха и очистить планету

Родившаяся без части мозга девочка умерла в 10 лет

Руины цивилизации атлантов скрыты под льдами Антарктики

Рыбу с головой голубя поймали в Китае

Светящееся кольцо возникло в небе

Сельская Россия верит в НЛО

Сколько всего было Великих потопов

Смерч с лицом образовался в Запорожье

Странное явление над Сиэтлом

Тайна местонахождения Атлантиды

Тайные архивы НАСА сохранили послание пришельцев

Ядерный полигон нашли рядом с перевалом Дятлова

Вторжение инопланетян в небе над Айовой

Камера ночного видения поймала скоростной НЛО

Круг на поле появился в Уилтшире

Легенда о ведьме Молл Дайер

Множество НЛО появились в небе Марокко

Не влюбляйтесь в ведьму

НЛО завис перед домом жителя Пенсильвании

НЛО заметили жители Подмосковья

Почти все виды животных появились одновременно

СкайНет стал реальностью

Случаи похищений людей инопланетянами из машин

Смартфоны записывают разговоры

Снежный человек напугал канадского охотника

Столкновение индейцев с бигфутами-убийцами

Странная радуга над Нью-Йорком

Странные круги замечены на полях Испании

США разворачивают программу климатического оружия

Тайна огромной птицы Рио-Гранде

Уникальный остров-призрак Хасима

Уфолог объяснил частое появление НЛО в Ростове

Вакцины регулирующие рождаемость

Директор обсерватории расскажет про НЛО

Женщины Зимбабве в панике из-за гоблинов-насильников

Жуткие автомобили-призраки на дорогах России

Звуковая иллюзия покорила интернет

Извержение на Гавайях вызвало необычное природное явление

НЛО в горах Мексики

НЛО в небе над Краснодаром

НЛО прилетел в Алабаму из другого измерения

НЛО сбросил странных крылатых существ

НЛО становится все труднее выявлять

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