donmigel_62: (кот - учёный)

Биологи научились незаметно редактировать геном стволовых клеток


Биологи из Калифорнийского университета разработали метод детекции мутаций, который позволяет «побуквенно» редактировать геном стволовых клеток и не оставлять при этом следов в их ДНК. Описание новой технологии опубликовано в журнале Nature Methods.

Редактирование генома стало возможным благодаря использованию так называемых TALEN-эндонуклеаз, ферментов, которые вносят разрыв только в строго определенном месте на ДНК. Пытаясь залечить разрыв от действия такой нуклеазы, клетка может использовать в качестве «мастер-копии» гомологичный участок ДНК. Искусственно введя в клетку такой участок с небольшими исправлениями, нуклеотиды генома можно заменить на любые другие.

Сложность этого и подобных (на основе других ферментов) методов редактирования генома заключается в том, что в 99 процентах случаев вместо «исправления» нуклеотидов клетка просто соединяет между собой разорванные участки ДНК, что приводит к поломке гена.


Поэтому ученым приходится вместе с точечными изменениями вносить в ДНК большие участки устойчивости к антибиотикам, предназначенные для отбора именно тех клеток, где геном успешно прошел редактуру.

Новый метод позволяет избежать внесения лишних фрагментов в ДНК за счет использования специальных флюоресцирующих зондов. Зонды позволяют отобрать только те стволовые клетки, в ДНК которых внесены нужные изменения. Ученые показали работоспособность новой технологии на человеческих индуцированных стволовых клетках (iPS).

Потенциально, с помощью уже известной технологии получения iPS и нового метода их редактуры можно научиться исправлять генетические заболевания, например серповидно-клеточную анемию и наследственную гемофилию — оба заболевания связаны с точечными мутациями в генах, активных в клетках крови.

donmigel_62: (кот - учёный)

Обезьянам отредактировали геном

Впервые удалось внести в обезьян генетические модификации с помощью свежего генетико-инженерного метода, основанного на противовирусной защите бактерий.

Один из самых популярных ныне методов генетического редактирования опирается на своеобразную защитную систему, с помощью которой бактерии и археи обороняются от вирусов. Система эта называется CRISPR, сокращённо от Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats — короткие палиндромные повторы в ДНК, регулярно расположенные группами. Эти повторы перемежаются другими последовательностями, которые происходят из генома бактериофагов. Оказалось, что повторы плюс последовательности вирусов, расположенные между ними, плюс фермент, который с ними работает, образуют вместе систему защиты, действующую подобно РНК-интерференции у эукариот: чужеродная последовательность определяется сравнением с неким шаблоном, после чего уничтожается.

Детёныши макаки-крабоеда, модифицированные с помощью системы CRISPR/Cas9 (фото авторов работы).

Фермент Cas9, который обслуживает бактериальную систему CRISPR (точнее, CRISPR/Cas9), быстро взяли в оборот генные инженеры: с его помощью, как оказалось, можно редактировать ДНК и в эукариотических клетках. У бактерий Cas9 направляют к месту работы специальные РНК, которые для генно-инженерного метода объединили. То есть в клеточной ДНК выбирается некая последовательность, с которой мы хотим провести «хирургическую» операцию, к этой последовательности создаётся РНК, которая потом ведёт за собой фермент, — и там, где образуется комплементарная пара между ДНК и РНК, фермент начнёт работать.



Сам Cas9 тоже не избежал «тюнинга»: модифицируя ту его часть, которая взаимодействует с ДНК, добавляя к ней те или иные строительные блоки, исследователи получили набор ферментов, которые могли активировать или подавлять транскрипцию заданного гена, метилировать и деметилировать участки ДНК и т. д. Но главное — всё это можно было делать с большой точностью и эффективностью: фермент работал именно там, куда ему указывали, и работал всегда.

Понятно, что таким образом можно было бы целенаправленно вводить мутации и наблюдать за тем, как будет функционировать мутированный ген, а можно, наоборот, избавлять гены от дефектов. Предполагается, что с помощью генетико-инженерной системы на основе CRISPR/Cas9 можно будет раз и навсегда найти средство против генетических заболеваний. В общем, революционность метода трудно переоценить.

Однако прежде, чем эта технология начнёт применяться на человеке, её нужно испытать на животных. До сих пор способ использовали на мышах и крысах, но грызуны от человека отстоят относительно далеко, так что все ждали, когда кто-нибудь проверит новый метод на обезьянах. И вот исследователи из Нанкинского медицинского университета (Китай) опубликовали в журнале Cell статью с сообщением о том, что им удалось получить таким манером трансгенных приматов — впервые в мире.

До сих пор, когда нужно было мутировать обезьяну, мутации вводили с помощью модифицированных вирусов. Метод работал, но мутации попадали в непредсказуемые места и в непредсказуемом количестве. Понятно, почему учёные ухватились за систему CRISPR/Cas9. Сначала её проверили на культуре клеток обезьяны, попытавшись отключить в них некоторые гены. Получив удовлетворительный результат, учёные перешли на самих обезьян: Цзяхао Ша (Jiahao Sha) и его коллеги промодифицировали в 180-клеточном эмбрионе макаки-крабоеда сразу три гена в каждой из эмбриональных клеток. Всего такую операцию провели с 83 эмбрионами, которые затем имплантировались самкам.

Забеременело десять из них, до финиша же дошла одна, родив двух детёнышей с мутациями в гене Ppar-γ, регулирующем метаболизм, и в иммунном Rag1.

Оба гена связаны с некоторыми человеческими болезнями, однако у родившихся макак никаких явных признаков нездоровья пока нет. Исследователи собираются и дальше наблюдать за своими генетически модифицированными подопечными, а заодно проверить, все ли их клетки несут мутации.

Авторы работы подчёркивают, что их целью было просто испытать CRISPR/Cas9 на приматах, чтобы понять, будет ли метод хоть как-то с ними работать. Поскольку результат оказался положительным, можно уже думать над тем, как повысить эффективность способа и устранить подводные камни. И надеяться на то, что подводных камней не окажется настолько много, что это поставит под сомнение саму целесообразность применения метода на обезьянах.

Подготовлено по материалам Nature News.
donmigel_62: (кот - учёный)

HiSeqX Ten: полное исследование генома человека за 1 000 долларов

Генотерапия вступает в новую эру: американская компания Illumina создала комплексную установку, позволяющую радикально снизить стоимость процедуры расшифровки генома.

Компания Illumina представила революционную установку HiSeqX Ten, которая обещает сделать комплексное исследование генома человека по-настоящему массовым явлением. А это означает появление принципиально новых методов борьбы с тяжёлыми заболеваниями и бурное развитие персональной медицины.

Иллюстрация Ann Thomas / Corbis.

Американская Illumina была основана в 1998 году. Компания занимается разработкой и производством комплексных систем анализа генетического разнообразия и биологических функций. Установки Illumina, в частности, применяются для секвенирования, генетического анализа, экспрессии генов и белков, анализа однонуклеотидных полиморфизмов и пр.


Система HiSeqX Ten, по сути, представляет собой сложный секвенсор, состоящий из десяти установок. Работая в комплексе, они, как утверждается, позволяют в течение суток провести полное исследование пяти геномов человека. При этом заявленная стоимость процедуры будет составлять всего $1 000, что совсем не много для подобного анализа. Для сравнения: менее десяти лет назад за это пришлось бы отдать $250 тыс. или больше.

Массив секвенсоров HiSeqX Ten (здесь и ниже изображения производителя).

Понимание того, как определённые гены влияют на развитие заболеваний, позволит выработать более эффективные методы лечения. По сути, HiSeq X Ten открывает возможности для формирования обширной базы данных геномов.

Специалисты считают, что установки Illumina в течение нескольких следующих лет позволят получить такой же объём бесценной информации о генетике человеческих заболеваний, какой был накоплен за всю историю современной медицины. Персонализированный подход к лечению пациентов с тяжёлыми недугами значительно повысит шансы на выздоровление.


HiSeqX Ten в минимальной конфигурации из десяти секвенсоров стоит $10 млн. Таким образом, каждый аппарат оценён в $1 млн. Отмечается, что уже сделано три заказа на приобретение системы: покупателями выступили компания Macrogen, Институт Броада в Кембридже (Массачусетс, США) и Институт медицинских исследований Гарвана (Австралия).

В текущем году, по оценкам Illumina, будет реализовано ещё пять комплексов HiSeqX Ten.

Подготовлено по материалам Illumina.

Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Syndicate

RSS Atom

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags