12 Февраля 2018
Москва, 12 февраля , Татьяна Пичугина. Выступая на Совете по науке и образованию, в котором принял фигурирование глава государства Владимир Путин, академик Ольга Донцова рассказала о природоподобной технологии изменения генома CRISPR. В интервью она объяснила, почему в нашей стране следует активнее подкреплять этот метод генной инженерии.
В геноме бактерий содержатся участки, которые играют роль своеобразной иммунной системы, защищающей от бактериофагов бактериальных микробов. В 2012 году ученые обнаружили, что эту систему можно модифицировать таким образом, чтобы редактировать с ее пользой геном других организмов.
Система включает молекулу РНК (CRISPR), в которую можно вставить желаемый 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, кой вносит разрыв в молекулу ДНК. Далее природная система (она называется негомологическое соединение концов ) сшивает разрыв, при этом могут теряться или добавляться нуклеотидные остатки, меняя эким образом генетическую информацию в месте разреза. В итоге в заранее выбранном участке ДНК возникает мутация.
По понятиям Ольги Донцовой, возглавляющей кафедру химии природных соединений химического департамента и отдел структуры и функций РНК НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ, геномное редактирование позволит создавать новые породы селькохозяйственных животных, сорта растений, долбанёт 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, почему 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 такого, что может и природа. С помощью этой технологии, конечно, нам подвластны и более сложные задачи, сугубо для научных исследований. Но широкие перспективы открываются перед самыми разнообразными областями: это не только появление новых важных сельскохозяйственных культур и пород животных с заданными свойствами, но и разработки систем производства важных продуктов, например лекарств, когда бактерии, дрожжи и разные клеточные культуры вырабатывают интересные нам вещества. В рапорте я упомянула только один аспект применения в медицине (речь идет о миодистрофии Дюшена, редком наследственном заболевании, кое 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 гражданина, что поможет остановить распространение вируса по клеткам организма? Это революционная технология, коя в корне меняет представление о том, что мы можем делать с генами и что нет.
— Вы рассказали, что с помощью особой системы разрезают спираль ДНК, которая затем сама себя восстанавливает. Как это происходит?
— Дело в том, что геномный редактор разрезает обе череды 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 наблюдается двухцепочечный разрыв. Сигнал различит особая ферментативная система негомологического соединения концов и начинает сшивать ДНК. Она либо отрезает от цепочек несколько лишних нуклеотидных осадков, либо их добавляет. В зависимости от того, на сколько нуклеотидов изменился эпизод 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 животных, растений), кои несут именно то изменение, которое запланировано. То наблюдается, можно сделать так, что ген-мишень продолжает функционировать, белок вырабатывается, но уже немного другой, измененный интересным образом.
— Получается, что CRISPR-системой мы можем выключить какой-то ген в ДНК или что-то в ней изменить?
— Да, выключить или сделать точечную нуллисомию. Можем добавить в геном дополнительную матрицу, чтобы почитать ту последовательность, которую нам нужно туда вставить, и таким образом можем заменить какую-нибудь аминокислоту. Это тоже нормальная ситуация. Что такое генномодифицированные организмы, которых многие робеют? 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 душа. Появился такой инструмент, который позволяет не ждать благосклонности от природы, а быстро и направленно в одном яром месте ДНК, которое мы хотим изменить, что-то добавить или выключить.
— Допустим, мы выключили какой-то худой ген. Почему ДНК не восстанавливается заново с тем же дефектом?
— А потому, что мы в обеих цепочках ДНК сделали изменение, обе разорвали. В принципе, существует механизм исправления двухцепочечного разрыва. Гомологическая рекомбинация именуется. 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 протянуть руку помощь 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 зрения.
— В рапорте 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, кой регулирует развитие мышц. Он в процессе развития организма отключается. Если помешать этому отключению, то получим супермясное животное, которое будет просто под тяжестью своего мяса с трудом передвигаться. Такие эксперименты уже описаны в научной литературе.
Чтобы привлечь породу, геном редактируют на уровне эмбрионов. Такие эксперименты проводят в лаборатории геномного изменения МГУ под руководством профессора Петра Сергиева.
— Наши ученые имели какое-то отношение к открытию системы CRISPR?
— Открытие продумали 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 проблема точности редактирования, которую решают разными путями.
Много научных групп у нас практически применяют эту технологию в опытах на клеточных цивилизациях, что не менее актуального, потому, что первые муляжные эксперименты делают сначала на клеточной линии, а потом уже на организме.
— Мы можем продемонстрировать уже в ближайшее время какие-то практические следы, полученные с помощью метода геномного редактирования?
— В области фундаментальной науки эти новые идеи мы быстро освоили, а вот с точки зрения практики немножко отстаем. Но если будет государственная программа, то и практические следы, безусловно, появятся.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
.
.
.
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....