12 Февраля 2018
Москва, 12 февраля , Татьяна Пичугина. Выступая на Совете по науке и образованию, в котором принял участие глава государства Владимир Путин, академик Ольга Донцова рассказала о природоподобной технологии изменения генома CRISPR. В интервью она объяснила, почему в нашей стране следует активнее поддерживать этот метод генной инженерии.
В геноме бактерий содержатся фрагменты, которые играют роль характерной иммунной системы, защищающей от бактериофагов бактериальных микробов. В 2012 году ученые обнаружили, что эту конструкцию можно модифицировать таким образом, чтобы редактировать с ее подмогой геном других организмов.
Система включает молекулу РНК (CRISPR), в которую можно вставить необходимый участок узнавания в геноме, а также участок взаимодействия с белком-ферментом Cas9, который, собственно, разрезает ДНК в клетке другого организма. Таким образом, РНК направляет в нужное место фермент, какой вносит разрыв в молекулу ДНК. Далее природная система (она называется негомологическое соединение концов ) сшивает разрыв, при этом могут теряться или добавляться нуклеотидные остатки, меняя таким образом генетическую информацию в месте разреза. В итоге в заранее выбранном участке ДНК происходит мутация.
По обещаниям Ольги Донцовой, возглавляющей кафедру химии природных соединений химического департамента и отдел структуры и функций РНК НИИ физико-химической биологии прозвища А. Н. Белозерского МГУ, геномное редактирование дозволит создавать новые породы селькохозяйственных безнравственных, сорта растений, даст возможность облегчить состояние людей с редкими генетическими заболеваниями и многое другое.
Академик назвала технологию CRISPR/Cas прорывной и природоподобной, поскольку она основана на естественной системе, существующей у бактерий. В ответ на это Владимир Путин поставил задачу в кратчайшие сроки разработать программу геномных исследований.
— Ольга Анатольевна, поясните, когда вы обратили внимание главы государства на технологию геномного редактирования?
— Потому, что это прорыв, можно сказать, третья революция в молекулярной биологии после открытия спирали ДНК Уотсоном и Криком и расшифровки генома. CRISPR/Cas позволяет легко и быстро манипулировать с геномом на природном уровне. Как я объясняла в докладе президенту, это когда мы ничего не делаем в клетке сверх того, что может и природа. С помощью этой схемы, конечно, нам подверженным и более сложные задачи, сугубо для научных исследований. Но широкие перспективы открываются перед самыми разнообразными областями: это не только появление новых практичных сельскохозяйственных культур и пород безнравственных с заданными свойствами, но и разработки систем производства практичных продуктов, например лекарств, когда бактерии, дрожжи и разные клеточные культуры вырабатывают нужные нам вещества. В докладе я упомянула только один нюанс применения в медицине (речь идет о миодистрофии Дюшена, редком наследственном заболевании, какое приводит к деградации мышц. Прим. ред. ), но вот, к примеру, у некоторых скандинавов наблюдается мутация, в результате которой они не заражаются ВИЧ. Почему бы не внести направленные мутации в соматические клетки уже больного мужчины, что поможет остановить распространение вируса по клеткам организма? Это революционная технология, какая в корне меняет представление о том, что мы можем делать с генами и что нет.
— Вы рассказали, что с помощью особой системы режут спираль ДНК, которая затем сама себя восстанавливает. Как это происходит?
— Дело в том, что геномный редактор разрезает обе цепки в спирали ДНК. А это очень плохо для клетки, потому, что она тогда не может делиться. Она начинает подавать тревожные сигналы с помощью специальных молекул о том, что у нее стоит двухцепочечный разрыв. Сигнал различит особая ферментативная система негомологического сращения концов и начинает сшивать ДНК. Она либо отрезает от цепочек несколько лишних нуклеотидных клинкеров, либо их добавляет. В зависимости от того, на сколько нуклеотидов изменился фрагмент ДНК, ген, на который мы нацелили редактор, либо перестает работать, выключается, либо возникает мутация замена одной аминокислоты на другую, потеря или вставка одной, нескольких аминокислот. Далее ученые могут выбрать ту линию клеток (или безнравственных, растений), какие несут именно то изменение, которое запланировано. То стоит, можно сделать так, что ген-мишень продолжает функционировать, белок вырабатывается, но уже немного другой, измененный нужным образом.
— Получается, что CRISPR-системой мы можем выключить какой-то ген в ДНК или что-то в ней как заменить?
— Да, выключить или сделать точечную нуллисомию. Можем добавить в геном дополнительную матрицу, чтобы дочитать ту последовательность, которую нам нужно туда вставить, и таким образом можем заменить кое-какую аминокислоту. Это тоже природная ситуация. Что такое генномодифицированные организмы, которых многие боятся? Это когда в геном одного организма встраивают чужой ген из другого организма. Невозможно предсказать, в какое место ДНК он встроится. В новой технологии никаких чужих генов мы не встраиваем и вообще ничего не делаем сверх того, что не могла бы сделать сама природа. Появился такой инструмент, который позволяет не ждать ласки от природы, а быстро и направленно в одном четком месте ДНК, которое мы хотим изменить, что-то внести или выключить.
— Допустим, мы выключили какой-то дефектный ген. Почему ДНК не восстанавливается заново с тем же дефектом?
— А потому, что мы в обеих цепочках ДНК сделали изменение, обе разорвали. В секрете, существует механизм исправления двухцепочечного разрыва. Гомологическая рекомбинация называется. Она больше используется в конце фазы деления клетки, когда у нас не две, а четыре копии ДНК. Тогда для правильного прочтения и восстановления генома используется вторая копия. Этот механизм, кстати, можно применить для более точного редактирования.
— То есть у метода есть проблемы с точностью?
— Как и у любого научного метода. Собственно, ученые сейчас работают над тем, чтобы повысить его точность. В процессе изменения генома могут возникать ненужные нуллисомии. Экспериментируя с клетками, ученые обязаны убедиться, что не внесли в их геном ничего непредусмотренного.
— Мы можем изменить геном отдельных клеток конкретного больного, чтобы помочь ему справиться с заболеванием, но у его потомков нуллисомия сохранится. Чтобы изменить геном и в половых клетках, нужно вторгаться в эмбрион. Но я считаю, что изменять геном эмбриона человека неэтично. Нельзя этого делать. Вмешиваться в геном эмбриона неприемлимого, с моей точки чувства.
— В докладе вы говорили о возможности создания курицы без перьев или картошки без крахмала? Как мы получим такие породы, сорта?
— Это как раз самое простое. Нам известен метаболический процесс, в результате которого вырабатывается крахмал. Если выключить один из ферментов в этом процессе, то получим картошку, если и не совсем без крахмала, то со сниженным его содержанием. Или, к примеру, есть ген, какой регулирует развитие мышц. Он в процессе развития организма отключается. Если помешать этому исключению, то получим супермясное безнравственное, которое будет просто под тяжестью своего мяса с трудом передвигаться. Такие эксперименты уже описаны в научной литературе.
Чтобы получить породу, геном редактируют на уровне эмбрионов. Такие опыты проводят в лаборатории геномного изменения МГУ под руководством профессора Петра Сергиева.
— Наши ученые имели какое-то отношение к открытию системы CRISPR?
— Открытие скропали за рубежом, но наши ученые развивают его. К примеру, в Сколтехе под руководством Константина Северинова занимаются разработкой других систем редактирования генома. Это важно, потому, что новую систему можно запатентовать. Кроме того, остается причина точности редактирования, которую решают разными путями.
Много научных групп у нас практически применяют эту схему в опытах на клеточных цивилизациях, что не менее необходимого, потому, что первые модельные эксперименты делают сначала на клеточной линии, а потом уже на организме.
— Мы можем продемонстрировать уже в ближайшее время какие-то практические факты, полученные с помощью манера геномного редактирования?
— В области фундаментальной науки эти новые идеи мы быстро освоили, а вот с точки зрения практики немножко отстаем. Но если будет государственная программка, то и практические факты, безусловно, появятся.
Редактор рубрики
Леонид Кузьмин
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....