Промышленная технология редактирования генов

Технология редактирования генов выходит из лаборатории в промышленность

Вместо того, чтобы пить таблетки для избавления от своих недугов, в один прекрасный день люди будут выбирать лечение из каталога генетических операций. С помощью инновационных технологий генного редактирования однажды мы сможем попросту «отрезать» вредные мутации и сделать свою ДНК полностью здоровой.

Система, получившая название CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), появилась в 2012 году. Генные инженеры, неврологи и биологи обратили внимание на эту технологию, и посчитали её высокоэффективным и точным инструментом исследования.

Теперь система генетического редактирования разрабатывается биотехнологической компанией, которая привлекает к инновации внимание со стороны инвесторов.

Editas Medicine, базирующаяся в Кембридже, штат Массачусетс, объявила о старте проекта инвестиций 25 ноября 2013 года. В ходе проведения первого этапа финансирования компания привлекла $43 миллиона (около 1,5 миллиардов рублей).

Деятельность компании, основанной пятью ведущими разработчиками CRISPR, направлена на развитие методов лечения, которые будут непосредственно «переписывать» гены, связанные с заболеванием.

«CRISPR — это платформа, которая может оказать глубокое воздействие на различные генетические нарушения», — говорит Кевин Биттерман (Kevin Bitterman), венчурный капиталист из Polaris Partners.

Технология CRISPR действует по особой стратегии: специфические бактерии используются для обнаружения и уничтожения чужеродных ДНК.

Фермент Cas9, способный «урезать» ДНК, находит свою цель с помощью направляющей последовательности РНК — так что, вероятно, операции могут проводиться в практически любом из генов.

Рис. 1.

«Editas Medicine пока не раскрывает всех своих намеченных целей, но в первую очередь технология может использоваться для лечения заболеваний, вызванных одной неисправной генетической единицей, — рассказывает Фэн Чжан (Feng Zhang), один из основателей компании и нейробиолог из Института исследований мозга МакГоверна при Массачусетском технологическом университете. — Всего лишь отключив болезнетворную копию, можно расчистить место для хорошей, здоровой копии. Лечение состояний, включающих две нефункциональные генетические копии, потребует коррекции генов и сплайсинга в здоровой ДНК. Такая операция потребует больших усилий и временных затрат».

Традиционные методы генной терапии, широко используемые медициной в настоящий момент, доставляют ДНК с помощью вирусов — такой метод сравнительно неточен, ведь он может ввести полезные гены, но не изменить неисправные последовательности.

Существует также ещё одна американская компания, занимающаяся целевым редактированием генов — Sangamo BioSciences. Она использует другую систему, основанную на цинк-пальцевых эндонуклеазах, надрезающих и отключающих необходимый ген.

По мнению исследователей, CRISPR легче в использовании и настройке, но у Sangamo BioSciences уже имеется порядочная фора перед Editas Medicine — в частности, пройденные клинические испытания и наличие информации о побочных эффектах.

Можно ли квантово запутаться без кротовой норы?

Можно ли квантово запутаться без кротовой норы?

«Гравитация — следствие возникновения кротовой норы между парой квантово запутанных частиц». Опять струнники чудят или всё же это теоретический прорыв?

Квантовое запутывание — это… Впрочем, всякий знает, что это такое. Поэтому коротко: две частицы, каждая из которых находится более чем в одном состоянии одновременно (суперпозиция, условно говоря, вращается сразу по часовой и против), развлекаются своим вращением, пока одну из них всё-таки не измерят (чтобы понять, в какую сторону она всё же вращается). В момент измерения частицы, словно пара школьников, замерших среди пустых бутылок, когда в комнату входят возвратившиеся с дачи родители, впадают в одно и то же состояние. Не важно, будет ли это ступор или заталкивание бычков под ковёр, оба станут делать одно и то же. Отличия от нашей аналогии со школьниками в том, что даже если одна частица отстоит от другой на 90 млрд световых лет, как только будет измерено состояние первой, вторая тут же примется заметать окурки (ну или что там делает первая…).

Рис. 1. Кротовые норы могут существовать не только межу двумя чёрными дырами, но и буквально между парой кварков, да? (Иллюстрация Shutterstock.)

Отсюда вопросы: что позволяет частицам мгновенно взаимодействовать на вышеупомянутых 100 млрд световых лет? И как быть со справедливо зафетишизированной скоростью света?

В 2013 году группа физиков предположила: ответом является наличие кротовых нор (червоточин, гравитационных туннелей, произвольное множество имён), соединяющих две частицы, которые находятся в состоянии квантовой запутанности.

Следовательно, создав такое запутывание между парой чёрных дыр и затем отбуксировав их в разные концы Вселенной, можно получить кротовую дыру между ними (в упрощённом описании), позволяющую практически мгновенно взаимодействовать на любом расстоянии.

И вот теперь Джулиан Соннер (Julian Sonner) из Массачусетского технологического института (США) взглянул на историю взаимодействия таких частиц, надев очки сторонника теории струн.

Посчитав, к чему приведёт процесс запутывания двух кварков — мельчайших достоверно известных на сегодня кирпичиков материи, — он пришёл к выводу, что уже сам процесс такого запутывания создаст между ними кротовую нору, делающую доступным этот самый неограниченно быстрый вид «связи» на любые расстояния…

Да, мы приветствуем комментарии в духе «В этой статье воображение накладывается на воображение… и этот бред развивается до бесконечности», и «А как же скорость света?», и «Всё равно передача по такому каналу не выйдет», но тем не менее следует понять, что если точка зрения г-на Соннера верна, то между двумя запутанными частицами до некоторой степени всё же существует связь, хотя и довольно экзотическая, кротовонорная.

Что дальше? Очевидно, что, начав с такого, глупо останавливаться на малом, поэтому теоретик переходит к «развенчиванию» гравитации. В устах сторонников такого рода взглядов позитивно смотрится догадка о том, что гравитация — это не фундаментальное взаимодействие, а в конечном счёте следствие квантового запутывания. Поясним этот вывод.

Может показаться, что гравитация — плоть от плоти теории относительности и, в сущности, сама суть ОТО — до некоторой степени прямо конфликтует с квантовым эффектом, благо с квантовой точки зрения гравитация до сих выглядит не очень объяснимо. И наоборот, наличие «связи» между частицами, которая реагирует быстрее, чем позволяет скорость света, противоречит ОТО. Однако, с точки зрения г-на Соннера, использование концепции квантового запутывания для «построения» теоретического видения пространства-времени может быть большим шагом к примирению законов квантовой механики и общей теории относительности.

Сначала учёный рассмотрел возникновение пары квантово запутанных частиц (кварков) из вакуума при помощи эффекта Швингера (появления пар частиц «из ничего» под действием электрического поля). Затем «нанёс их на карту» в четырёхмерном пространстве (три измерения плюс время). Однако гравитация с точки зрения такого подхода суть пятое измерение, и чтобы увидеть, что за геометрия может возникнуть в пятом измерении от запутанных частиц в четвёртом, г-н Соннер использовал концепцию голографической дуальности (ГД).

Да, теперь ещё и о ней. Хотя голограмма — объект двумерный (плоский), она содержит (в идеале) всю информацию, важную для воспроизведения объекта объёмного, трёхмерного. Вышеупомянутой дуальностью в квантовой теории называют связь между теорией гравитации в некотором мире и определённой теорией элементарных частиц, живущих на «границе» этого мира. ГД уверяет, что теория элементарных частиц на «границе» и теория гравитации «в объёме» являются одной и той же теорией, просто одна — «сложенная», а другая — «разложенная». Условно говоря, одну теорию пишут слоны-физики, ещё не наступившие на исследуемого человека, а другую — уже приведшие его к полной двухмерности. Вся разница этой аллегории с реальным миром в том, что мы — люди, а соответствующие группы теорий — скорее слоны, то есть непосредственная проверка их внутренней сущности для нас несколько усложнена относительно вышеприведенной аналогии. Заранее предупреждаем: запутанность и кротовая нора не сосуществуют в одном и том же по количеству измерений пространстве, но при этом они математически эквивалентны.

Возвращаемся к Джулиану Соннеру. Используя голографическую дуальность, он вывел два запутанных кварка и обнаружил, что возникшие следствия дуальности прямо указывают на формирование между обоими кварками кротовой норы. Собственно говоря, получилось, что сам факт создания запутанных кварков из вакуума сразу же ведёт к возникновению между ними кротоноры.

Фундаментальнее говоря, гравитация, которая составляет суть кротовой норы и делает возможным её возникновение, в таком случае является прямым следствием существовании квантовой запутанности.

Ещё больше упрощая, можно сказать, что гравитация на макроуровне может быть следствием квантовой запутанности на уровне микромира. Само воздействие на геометрию Вселенной или её искривление классической гравитацией может быть следствием запутывания — таким же, к примеру, как между парами частиц, связанными друг с другом кротовой норой-туннелем.

Рис. 2. Пара кварков, связанных кротовой норой. (Иллюстрация Julian Sonner).

«Это самое фундаментальное на сегодня описание, в котором [квантовая] запутанность порождает некий вид геометрии, — подчёркивает теоретик. — Что случится, если что-то из этого запутывания будет потеряно? Что произойдёт тогда с геометрией? Здесь много вариантов для дальнейшего исследования, в и этом смысле работа может оказаться очень полезной…»

Препринт исследования доступен здесь.

MIT News

Разрыв между умными и глупыми нарастает

Разрыв между умными и глупыми нарастает

Руководитель лаборатории социальной психологии СПбГУ, глава центра "Диагностика и развитие способностей" Людмила Ясюкова также более двадцати лет работает школьным психологом. В интервью "Росбалту" она рассказала о результатах мониторинга интеллектуального развития школьников и студентов.

— Вы занимаетесь мониторингом интеллектуального развития школьников и студентов, причем, определяете интеллектуальное развитие на основании сформированности понятийного мышления. Что такое понятийное мышление?

— Истоки этого понятия следует искать в работах выдающегося советского психолога Льва Выготского. Обобщив, понятийное мышление можно определить через три важных момента. Первый — умение выделять суть явления, объекта. Второй — умение видеть причину и прогнозировать последствия. Третий — умение систематизировать информацию и строить целостную картину ситуации.

Те, кто обладают понятийным мышлением, адекватно понимают реальную ситуацию и делают правильные выводы, а те, кто не обладают… Они тоже уверены в правильности своего видения ситуации, но это их иллюзия, которая разбивается о реальную жизнь. Их планы не реализуются, прогнозы не сбываются, но они считают, что виноваты окружающие люди и обстоятельства, а не их неправильное понимание ситуации.

Степень сформированности понятийного мышления можно определить с помощью психологических тестов. Вот пример из тестирования детей шести-семи лет, с которым не всегда справляются и взрослые. Синица, голубь, птица, воробей, утка. Что лишнее? К сожалению, многие говорят, что утка. У меня были недавно родители одного ребенка, горячились, доказывали, что утка – правильный ответ. Папа – юрист, мама – учитель. Я им говорю: "Почему утка?" А они отвечают, потому что она большая, а птица, птичка это, по их мнению, что-то маленькое. А как же страус, пингвин? А никак, у них в сознании закреплен образ птицы как чего-то маленького, и они полагают свой образ универсальным.

— И какой же процент наших соотечественников умеет выделять суть и видеть причинно-следственные связи?

— По моим данным и по данным других исследователей меньше 20% людей обладают полноценным понятийным мышлением. Это те, кто изучал естественные и технические науки, научился операциям выделения существенных признаков, категоризации и установления причинно-следственных связей. Их, однако, среди принимающих решения о развитии общества мало. Среди политических консультантов у нас психологи, философы, неудавшиеся педагоги – люди, у которых с понятийным мышлением не очень хорошо, но которые умеют ловко говорить и завертывать свои идеи в красивые обертки.

— Это российская статистика. А как выглядит ситуация в мире?

— Если брать развитые страны, то приблизительно так же. Могу сослаться на исследования Льва Веккера, который работал и в СССР и в США и в Европе и в России. Его исследования 1998 года показывают, что больше 70% взрослых, людей, психологов, с которыми он сотрудничал в ходе исследования мышления детей, и сами мыслят как дети: обобщают от частного к частному, а не по существенному признаку, не видят причинно-следственные связи…

Наверное, есть некоторая разница между странами, и можно предположить, что тенденции увеличения-уменьшения процента людей с понятийным мышлением разные в разных странах, но таких детализированных кросс-культурных исследований никто не ведет. Или, по крайней мере, таких данных нет в открытой печати.

По жизни сформировать понятийное мышление невозможно, оно приобретается только в ходе изучения наук, поскольку сами науки построены по понятийному принципу: в их основе базовые понятия, над которыми выстраивается пирамида науки. Такая понятийная пирамида. И, если мы выходим из школы без понятийного мышления, то, сталкиваясь с тем или иным фактом, мы не сможем его объективно интерпретировать, а действуем под влиянием эмоций и наших субъективных представлений. В результате решения, принятые на основании такой допонятийной интерпретации происходящего, невозможно реализовать. И мы это видим в нашей жизни. Чем выше в социальной иерархии стоит человек, тем дороже цена его необъективных интерпретаций и решений. Посмотрите, сколько у нас принимается программ, которые ничем не заканчиваются. Прошел год-два и где программа, где человек, который ее декларировал? Иди, ищи.

— Школьные программы последние двадцать лет беспрерывно меняются. Как этовлияет на формирование понятийного мышления?

— Раньше основы понятийного мышления начинали закладываться на природоведении. Теперь у нас вместо природоведения "Окружающий мир". Вы видели, что это такое? Это бессмысленная окрошка. Видеть в этом логику могут только составители, у которых у самих нет понятийного мышления. Якобы это практико-ориентированный, исследовательский предмет. Ничего там этого нет.

Дальше, раньше с 5-го класса начинались ботаника и история как история развития цивилизаций. Теперь у нас в 5-классе природоведение в виде рассказов о природе без всякой логики, а вместо истории цивилизаций — "История в картинках" — та же окрошка без логики, что-то про первобытных людей, что-то про рыцарей.

В шестом-седьмом классах раньше была зоология, опять же со своей логикой. Дальше в восьмом была анатомия, и уже в старшей школе общая биология. То есть, выстраивалась некая пирамида: растительный и животный мир, которые, в конце концов, подчинены общим законам развития. Теперь ничего этого нет. Все идет вперемешку – и ботаника и животный мир и человек и общая биология. Принцип научной подачи информации заменен принципом калейдоскопа, сменяющихся картинок, который разработчики считают системно-деятельностным подходом.

С физикой такая же картина. Тоже рассказы о космосе, о планетах, о законах Ньютона… Вот, сидит у меня мальчик, я его спрашиваю: "Хоть задачки-то решаете на физике?". Он отвечает: "Какие задачки? Мы презентации делаем" Что такое презентация? Это пересказ в картинках. Если нет задач по механике на разложение сил, то о формировании понятийного мышления в физике можно не говорить.

— Но у нас же декларируется, что мы движемся в сторону европейского и американского образования. Что там-то творится?

— Там все по-разному. На Западе действительно полная свобода, и школы существуют очень разные. В том числе и такие, куда отбирают не по кошельку, а по уровню развития. И там, безусловно, есть школы отличного уровня, где готовят элиту, обладающую и понятийным и абстрактным мышлением. Но никакого стремления отлично образовывать всех и каждого там нет – зачем это надо? К тому же там обучение идет не по классам, а по программам. Дети, которые показывают хорошие результаты, объединяются в группы, изучающие более сложные программы. В результате те, кому это надо, в любом случае имеют возможность получить хорошее образование и поступить в университет. Это вопрос мотивации в семье.

Интересный пример — Финляндия. Всеми признано, что там сейчас лучшая система образования в Европе. Так вот, они как раз взяли наши советские программы и принципы образования. У нас не так давно была конференция по вопросам образования, и там выступила одна наша высокопоставленная дама, автор многих из последних нововведений. Она с гордостью провозгласила, что наконец-то мы уходим от всех этих мифов о хорошем советском образовании. В ответ выступила представитель Финляндии и сказала – извините, но советская система образования в школе была отличная и мы как раз у вас и заимствовали многое, что позволило нам улучшить нашу систему. Они и учебники наши перевели, и учителей старой школы с большим удовольствием берут, чтобы они делились с их учителями советским методикам преподавания.

— А у нас, если я вас правильно понимаю, интеллектуальный уровень снижается, и процент людей с понятийным мышлением становится меньше?

— Да и это не мои предположения, а данные исследований, которые я веду в школах уже больше двадцати лет, из года в год.

— Может быть, взамен этого у детей формируются какие-то другие важные качества, помогающие в жизни?

— К сожалению, нет. Потери в школе видны, а приобретений пока что нет.

— А сохраняются, или может быть появляются в России школы и вузы, готовящие прекрасно образованных и логически мыслящих людей? Нарастает ли, грубо говоря, разрыв между умными и глупыми, также как увеличивается разрыв между богатыми и бедными?

— Разрыв нарастает, и еще как. Безусловно, есть отличные школы и вузы, откуда выходят выпускники не только профессионально образованные, но и с высокоразвитым интеллектом. Этот разрыв начал быстро расти в 1990-е годы и ситуация все усугубляется.

Знаете, у меня есть своя гипотеза, довольно циничная, относительно образовательной политики нашего руководства. Мы сырьевая страна третьего мира. Нам не надо много людей с хорошим образованием и умением думать и делать выводы. Их некуда трудоустроить, они тут никому не нужны.

На образование при этом тратятся огромные деньги, действительно огромные. И что происходит? Наши высокообразованные специалисты уезжают и работают в более развитых странах по всему миру. Целые компании русских программистов работают в США, например. Я знаю одну такую в Бостоне, у них вообще все, кроме уборщицы-негритянки, русские.

Зачем нашему правительству готовить высококвалифицированные кадры для США, Канады, Австралии, Европы? А вы знаете, что в США даже есть математические школы на русском языке с нашими методиками? И те, кто закончили эти школы отлично устраивают свою жизнь. Но нашей стране эти люди ни к чему. Здесь нужны те, кто работают бурильщиками, строят дома, мостят улицы и укладывают асфальт. Думаю, в эти профессиональные сферы и пытается наша власть перевести население. Но ничего не выходит. Люди в эти сферы не идут, предпочитая торговлю в разных видах. Приходится ввозить все больше людей из Азии, у которых нет никаких амбиций. Пока.

А наши классные специалисты, выпускники лучших школ и вузов, уезжают, не находя себе здесь достойного места. То есть, общий уровень снижается.

Что же касается людей из министерства образования, допускаю, что они действительно не понимают, что делают. Искренне заблуждаются, думая, что слепое заимствование некоторых западных подходов способно что-то привнести в нашу школу. Раньше у нас учебники писали математики, физики, биологи, теперь эти занимаются педагоги и психологи. Эти люди не специалисты в предмете, который излагают. На этом образование заканчивается...

Продолжение http://www.rosbalt.ru/main/2013/12/04/1207437.html