Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН нашли способ модифицировать систему редактирования генома для повышения эффективности распознавания нужной мишени и снижения воздействия на нецелевую ДНК.
В России модифицировали систему геномного редактирования
Но и она не лишена недостатков: во-первых, эта система белков достаточно крупная и просто «не влезает» в некоторые векторы, во-вторых, с её помощью можно редактировать только ДНК, а для работы с РНК она не годится и, в-третьих, сейчас эта технология становится предметом патентных споров. Большая междисциплинарная команда биологов, в которую входят ученые трех подразделений МГУ имени М. Ломоносова, а также исследователи НИЦ «Курчатовский институт», приступила к поиску новых технологий редактирования геномов. Также в планах изучение архитектуры геномов, поиск способов изменить их пространственную структуру и методов регуляции работы генома с помощью белков-аргонавтов. Подобные исследования могут привести к прорывам в агробиотехнологической промышленности и в лечении генетических заболеваний.
С помощью модифицированной направляющей РНК появляется возможность разрабатывать терапевтические средства для лечения некоторых наследственных, генетически обусловленных заболеваний: например, синдрома Шарко - Мари - Тута, который поражает периферическую нервную систему и приводит к деформации стоп и кистей, слабости и атрофии мышц конечностей. Исследователи полагают, что в перспективе с использованием технологии редактирования откроются способы воздействия на хромосомную патологию — синдром Дауна. Но теоретические шаги в этом направлении вполне реальны", - отмечает Новопашина.
Тем более, что разработчики провели огромную работу правда, при помощи ИИ : они провели анализ триллионов пар оснований микробных геномов и метагеномов из разных родов и биомов, чтобы выявить рабочие последовательности белков и откинуть заведомо нефункциональные варианты. Строительная аналогия Говоря более простым языком, ученые среди всех математически возможных сочетаний белков отобрали те, которые, подобно строительным блокам и плитам, подходят друг к другу, и из которых можно «построить», что-то внятное и стабильное.
Было найдено и несколько универсальных решений, которые могут заменить поврежденную часть человеческого ДНК, тем самым исправив генетические ошибки, приводящие к различным врожденным заболеваниям. Сотрудники Profluent призвали ученых использовать выложенные ими в свободный доступ последовательности, чтобы протестировать их стабильность и безопасность.
Мэддоксу пришлось перенести 26 операций по удалению грыж, прорастаний кости в спинной мозг, а также хирургических вмешательств на глазах, ушах и желчном пузыре. Генная терапия стала для Мэддокса единственной возможностью вернуться к нормальной жизни. Hopefully it will help me and other people. Меня несколько смутило, что я стал первым пациентом, на котором провели такую операцию. Но я решил, что готов пойти на риск, чтобы помочь людям справиться с болезнями, которые всегда считались неизлечимыми», — заявил Брайан Мэддокс. Технология процесса «Мы разрезали его ДНК, вставили туда ген и сшили обратно. Теперь этот ген стал частью ДНК на всю оставшуюся жизнь», — в двух словах пояснил суть операции доктор Сэнди Макрай.
С помощью специальных вирусов учёные доставили в организм больного миллиарды «правильных» копий гена. Эта технология редактирования отличается большой точностью. В основе метода лежат белки нуклеазы то есть режущие ДНК с «цинковыми пальцами». Участок, называемый «цинковым пальцем», может быть спроектирован так, чтобы узнавать определённую последовательность в ДНК, а нуклеаза, как ножницы, аккуратно делает разрез в нужном месте. Так, несколько лет назад медики использовали «цинковые пальцы», чтоб вылечить людей, страдающих ВИЧ. Исследователи собрали клетки крови у двенадцати ВИЧ-инфицированных пациентов. Затем использовали «цинковые пальцы», чтобы редактировать мутированный ген в этих клетках. Затем вернули культивированные клетки крови в организм пациентов.
«Под фонарем»: ученый сообщил о причинах создания огромной базы геномов россиян
Правда, нужно сделать еще очень много, признают эксперты. Теперь ученые будут заняты тем, чтобы отыскать молекулярные пути, приводящие к старению, и создать методы клинической диагностики и генного вмешательства для лечения дегенеративных заболеваний. Стволовые клетки заменят биополимеры: сможем отрастить себе руку или зуб Одновременно с зоологами под руководством профессора Лю другие команды китайских ученых из Пекинского института стволовых клеток и регенеративной медицины думали, как доставить в человеческий организм «строительный материал» для регенерации. Читайте также «Пояс и путь»: Китай создал самую совершенную инициативу глобального развития Исполнилось десять лет уникальному проекту Пекина Ранее в регенеративной медицине применяли биоразлагаемые полимеры, из которых изготавливали сосудистые стенты, шовный материал, пломбы.
Из биополимеров делают гемостатические кровоостанавливающие губки при травмах сосудов, которые способствуют заживлению ран, или искусственную кожу для лечения ожогов. Биополимеры могут быть использованы для изготовления искусственных костей и суставов, снижают риск послеоперационных осложнений и отторжения. Однако никакой полимер не заменит «живой» кровеносный сосуд.
Некоторые животные обладают удивительными способностями к восстановлению — безо всяких стентов и гемостатических губок. Может отрасти отпавший хвост скорпиона или кожа рептилии. Скорость восстановления этих существ, возможно, не такая быстрая, как у Росомахи, но они дают ученым конкретные подсказки.
Многоголовая медуза под названием гидра может возродиться после отсечения части тела. Это самовосстановление достигается за счет миграции, прорастания и дифференцировки стволовых клеток.
В последние годы исследователи также использовали технологии, основанные на CRISPR-Cas, для систематического увеличения или уменьшения активности отдельных генов. Соответствующие методы стали мировым стандартом за очень короткое время, как в фундаментальных биологических исследованиях, так и в прикладных областях. Теперь специалисты Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали метод, который может одновременно модифицировать 25 целевых генов в клетке.
Его последовательность совпадала с SpCas9 на 71,7 процента. После успешных испытаний на широком спектре геномных мишеней этот белок назвали OpenCRISPR-1 и выложили его последовательность в открытый доступ, призывая всех желающих использовать и тестировать его, снабжая разработчиков обратной связью. Более того, OpenCRISPR-1 совместили со сгенерированными языковой моделью адениндеаминазами и получили функциональную систему редактирования азотистых оснований, эффективно заменяющую аденин на гуанин в заданных участках ДНК. Они также отметили, что в соответствии с этическими стандартами лицензия на технологию предусматривает некоторые ограничения — например, запрет редактирования клеток зародышевой линии.
Препарат применяется ex vivo для лечения наследственных анемий. Вскоре такое же решение приняли США и месяц спустя лицензировали применение этого препарата по второму показанию.
Денис Ребриков: «Наследуемое редактирование генома — неизбежность» 22.
Эта междисциплинарная область знаний призвана создавать оптимальные механизмы внедрения в клиническую практику наиболее значимых достижений фундаментальной науки. С прошлого года такое подразделение появилось в Национальном медицинском исследовательском центре акушерства, гинекологии и перинатологии им. О том, чем занимаются его сотрудники сегодня, какие задачи решают — рассказывает Денис Ребриков, д.
Пирогова, руководитель Центра высокоточного редактирования и генетических технологий для биомедицины. Чем он занимается сегодня и какие задачи решает? Что такое трансляционная медицина?
Трансляция в данном случае — это перенос достижений науки в практику. Задача Института — катализировать, ускорять перевод новых разработок, инновационных подходов из научно-исследовательской лаборатории в клиническую практику Центра, а затем и расширение этой практики на другие учреждения здравоохранения, региональные и федеральные медицинские организации. Сегодня в состав Института трансляционной медицины входят 11 лабораторий: клеточных технологий, митохондриальной медицины, механизмов адаптации, биоинформатики, регенеративной медицины, редактирования генома, цитологии, молекулярной патофизиологии, протеомики, прикладной транскриптомики, биофотоники.
Спектр задач, которые они решают, накрывает, по сути, все омиксные технологии. Если кратко, то в них разрабатываются разнообразные диагностические и прогностические тест-системы для оценки преэклампсии, врастания плаценты, ГСД в первом триместре беременности, прогностическая значимость уровня экспрессии малых некодирующих РНК в плазме крови новорожденных при различных патологиях беременности и многое другое , оцениваются эффективность и безопасность различных методов терапевтического и хирургического лечения. Передача созданной Центром интеллектуальной собственности дочернему предприятию путём лицензирования позволяет запустить продукт в серию, провести регистрацию и начать продажи.
В этом году по такой схеме мы получили регистрационное удостоверение на новую тест-систему. Если не вдаваться в подробности, это тест на определение бактериального загрязнения в биомедицинских клеточных продуктах БМКП , которые, кстати, также активно разрабатывает наш Центр. Мы — одни из немногих в стране, кто в рамках законодательства о БМКП применяет клеточные технологии для лечения пациентов.
При этом один из важнейших аспектов безопасности — это оценка бактериального загрязнения клеточного препарата. Наш тест устанавливает это. Хотелось бы отметить, что менее чем за год была проведена реальная проверка работоспособности «экосистемы»: разработка в ФГБУ — производство в МИП - клиническая практика, в которой созданная за счёт государственного финансирования научная разработка передается дочернему предприятию, а оно регистрирует продукт, внедряет в серийное производство и выводит на рынок.
Биологи научились редактировать гены некодирующих РНК
Его директор, академик РАН Алексей Кочетов напомнил, что институт входит в состав Курчатовского геномного центра мирового уровня и активно занимается разработкой генетических технологий для сельского хозяйства, медицины и биотехнологической промышленности. В частности, по его словам, на базе ИЦиГ СО РАН работает один из основных центров страны по созданию и разведению лабораторных животных для фармакологических исследований.
Это позволило сделать метод еще более направленным на конкретную мишень», — рассказала Новопашина. Она добавила, что эффективность модификаций уже подтверждена инвитро. В дальнейшем ученые планируют разработать такие модификации направляющей РНК, которые позволят включать и выключать систему геномного редактирования при помощи определенных стимулов, например путем облучения светом определенной длины волны или в присутствии определенных молекул.
Ru , Политика В ЕС заподозрили Китай в планах редактировать геном китайских солдат Члены Европарламента ЕП от Польши Анна Фотыга и Косма Злотовский заподозрили КНР в планах злоупотреблять результатами исследований в сфере генетики с целью редактировать геном китайских солдат, а также модифицировать вирусы. Ожидается, что в течение десятилетия объем рынка достигнет сотен миллиардов долларов, что откроет новые возможности для медицины и биотехнологий и позволит создать новое поколение персонализированных лекарств, например, от рака и редких заболеваний. Однако развитие этой медицинской технологии сопряжено не только с этическими вопросами, но и с рисками для безопасности», — пишут парламентарии.
Кроме того, они изготовили несколько цинковых пальцев, способных изменить способ присоединения транскрипционных факторов к целевой последовательности гена и способ экспрессии последнего. Таким образом было доказано, что новая технология может быть использована для коррекции эпигенетических нарушений. Ученые могут оказаться от технологии CRISPR благодаря новой, более эффективной и безопасной методике редактирования генов с помощью цинковых пальцев, разработанных искусственным интеллектом. На рисунке представлен комплекс из трех "цинковых пальцев" Egr1 синий и ДНК красный. Ионы цинка показаны зеленым цветом. Wikipedia, Nature Biotechnology.
Конечно, все это безумно интересно, но, по словам Нойеса, с цинковыми пальцами довольно сложно работать. Некоторые комбинации таких фрагментов белка не всегда уникальны для одного гена. Вследствие чего они могут изменять последовательности ДНК, не являющихся мишенью. А такое развитие событий может привести к непреднамеренным изменениям в генетическом коде. В ближайшее время, ученые планируют усовершенствовать алгоритм искусственного интеллекта и научить его более эффективно составлять комбинации цинковых пальцев, способных активировать только требуемые трансформации. Вы можете самостоятельно ознакомиться с результатами этого исследования в журнале Nature Biotechnology.
Новости по теме: редактирование генома
Ученые нашли способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. В начале этого года ВЭФ выпустил видео под названием «Технологи делятся взглядами на наш будущий мир», в котором говорится об изменении человеческого генома под названием «Переписывание кода жизни: технология редактирования генов позволит нам. Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН нашли способ модифицировать систему редактирования генома для повышения эффективности распознавания нужной мишени и снижения воздействия на нецелевую ДНК.
Международный научный форум по редактированию генома начался в РФ
Читайте последние научные новости «Российские генетики открыли систему, помогающую бактериям защищаться от вирусов» без рекламы на актуальные темы в ленте новостей. Технологии - 2 октября 2019 - Новости Санкт-Петербурга - Ученые из Гарварда опубликовали описание нового подхода к редактированию генома, который позволяет делать любые однонуклеотидные замены и более крупные вставки и делеции, но отличается от классического CRISPR/Cas9-редактирования большей. Российские ученые объединили генетику, историю и современность, после чего сделали сразу два открытия. Все новости для. говорится в сообщении.
Найден фермент, который позволяет редактировать любой ген в ДНК
Дудна — биохимик, ранее она работа с белком Cas9. Вместе женщинам удалось воссоздать «ножницы» в пробирке и упростить их использование. В обычных условиях тот распознает ДНК вирусов, своих заклятых врагов. Лауреаты показали, что белком можно управлять и подсовывать ему ДНК растений и животных. Достаточно снабдить его молекулой-образцом. Белок начнет измельчать нужный участок, независимо от того, кому тот принадлежит.
Более того, технология позволяет не только удалять гены, но и вставлять на их место новые, исправленные в лаборатории. Метод позволил заменять гены в течение нескольких дней. Генетики смогут использовать «редактор» при лечении наследственных заболеваний и онкологии.
Это приводит к снижению количества таких микроРНК в клетках и внеклеточных везикулах — маленьких пузырьках, которые образуются внутри клеток и высвобождаются во внеклеточное пространство. Редактирование также позволяет изменить физиологию клеток в целом и свойства молекул, которые они выделяют. Например, можно ухудшить их способность подавлять разрастание соединительной ткани, что может привести к появлению рубцовых изменений.
Для этого приходится «перепрограммировать» геном. Впервые такой эксперимент профессор Лю провел на клеточной культуре еще в 2011 году, и только затем ученые решились на опыты с живыми существами. Читайте также Китайский телескоп «Дозорный» даже круче, чем американский «Хаббл» Поднебесная все уверенней лидирует в космической гонке В настоящее время технология перепрограммирования генома стала важным способом достижения регенерации органов и клеток.
Естественно, это не панацея от всех болезней. Замедляя старение, ученые могут вызвать другие проблемы: например, спровоцировать опухоль. Ведь «омоложенные» клетки начнут бесконтрольно делиться, у них стирается дифференцировка и может измениться первоначальная «идентичность». Все дело в том, что природа заложила в геном факторы, которые мешают нам стать бессмертными. И китайские ученые 12 лет потратили на то, чтобы отыскать эти «гены бессмертия» в огромном объеме генетического материала. Пришлось изучить 20 тыс. Наконец, команда профессора Лю обнаружила магическую комбинацию. Правда, пока у мышей. Генная терапия, нацеленная на конкретный «ген бессмертия» он называется SOX5 , может замедлить старение суставов у мышей, способствовать регенерации суставного хряща и устранить симптомы остеоартрита.
Международный научный форум по редактированию генома пройдет в России Собкова Елена Общество Участники обсудят, как использовать искусственный интеллект и биоинформатику в создании новых лекарств и технологий тканевой инженерии Второй международный конгресс CRISPR-2023, в котором примут участие более 250 из 11 стран, пройдет в Новосибирске с 11 по 13 сентября. CRISPR-2023 соберет в себе успех ученых в области молекулярной и клеточной биологии за последние 20-30 лет.
Изменение генома CRISPR
CRISPR-2023 соберет в себе успех ученых в области молекулярной и клеточной биологии за последние 20-30 лет. Среди заявленных тем докладов молодых ученых — редактирование генома в изучении механизмов онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний и в исправлении опасных мутаций в человеческом ДНК, а также проблемы и решения, связанные с применением искусственного интеллекта и биоинформатики в обработке геномных данных, созданию новых лекарств и технологий тканевой инженерии как перспективного направления протезирования.
Благодаря способности воздействовать на участки генома человека, ранее недоступные для редактирования генома, SpRYc открывает многообещающие терапевтические перспективы для таких сложных и трудноизлечимых заболеваний, как синдром Ретта и болезнь Хантингтона. Эти заболевания, характеризующиеся специфическими генетическими мутациями, могут получить индивидуальное лечение благодаря целенаправленному применению SpRYc.
Такой подход может не только исправить мутации, вызывающие эти заболевания, но и потенциально обратить вспять некоторые из их разрушительных последствий, давая новую надежду пациентам и их семьям. Помимо непосредственного применения, расширение возможностей CRISPR открывает путь к революции в области геномной медицины. Исследователи и врачи могут рассчитывать на лечение гораздо более широкого спектра генетических заболеваний, включая те, которые до сих пор считались неизлечимыми.
Этот прогресс также может стимулировать исследования в таких областях, как биология старения, устойчивость к заболеваниям и регенерация тканей.
Острее всего стоит проблема обеспечения исследователей качественным и надежным оборудованием. Если ученые-теоретики еще как-то справлялись, то экспериментаторы уже в марте 2022 года жаловались , что закончились реагенты и запчасти для оборудования. Энгельгардта РАН «Остается полагаться на смекалку российских мастеров, искать в продаже китайские аналоги, а также думать о переходе на имеющиеся отечественные решения, которые, кстати, есть и весьма достойно работают. В нашей лаборатории наряду с зарубежными амплификаторами, регистрирующими сигнал в режиме реального времени, используются и отечественные приборы, и они еще ни разу не подвели. Пока что наука в целом и направление генетических технологий в частности даже под санкциями продолжают работать и развиваться дальше. Модифицированные направляющие улучшают свойства «молекулярных ножниц» — повышают их точность и снижают токсичность для клеток. Статья об исследовании опубликована в международном журнале The CRISPR Journal в конце 2022 года, а само исследование проводится при поддержке Российского научного фонда. Это еще один шаг к повышению точности лечения при помощи редактирования генов. Как поясняют сами сотрудники института, чтобы исправлять ошибки в геноме, «ножницы» нужно вовремя «включать» и «выключать», и вторая задача наконец решена.
Эта разработка будет важна для ситуаций, когда нужно редактировать отдельные молекулы ДНК в организме, и поможет в дальнейшем создавать лекарства от некоторых наследственных заболеваний. Эрнста создали первого в мире клонированного гибридного ягненка, у которого есть гены диких животных горного дикого барана. А в 2023 году клонированная корова — плод труда ученых того же исследовательского центра — впервые принесла потомство. Более того, мы видим повышенный интерес фарминдустрии к отечественным разработкам. У нас есть сильные коллективы, уверенно владеющие генетическими технологиями и участвующие в популяризации знаний об этих технологиях в Российском научном обществе». Ученый также полагает, что у российских исследователей сейчас есть практически все, чтобы провести нужные эксперименты по редактированию генов, ответить на научные, медицинские и практические вопросы, ради которых и затевалось это редактирование, а также сообщить о полученных результатах в престижных зарубежных журналах. Это генетический анализ и секвенирование определение аминокислотной или нуклеотидной последовательности белков, ДНК и РНК , генетическое тестирование и диагностика, а также генетическое редактирование. Последнее связано как раз с технологией «молекулярных ножниц». Развитие CRISPR-Cas9 важно для прогресса в биотехнологии и фармацевтике, потому что «молекулярные ножницы» позволяют изменять гены in vivo то есть молекулы редактирования вводятся сразу в пациента с максимальной точностью, простотой и при этом низкими затратами относительно, например, ZFN — другой технологии редактирования генов. По мнению аналитиков, CRISPR-Cas9 можно использовать в разработке новых лекарств, сельскохозяйственных продуктов и генетически модифицированных организмов, для борьбы с болезнями и вредителями.
Более того, новый метод может изменить лечение наследуемых генетических заболеваний. Именно в понимании наследственных болезней, которые раньше считались неизлечимыми, исследователи CRISPR-Cas9 продвинулись сильнее всего. По словам биолога Федора Урнова, первый этап редактирования теперь доступен даже старшеклассникам. Поэтому работа с этим инструментом легче и быстрее.
Но в последующие тысячелетия сапиенсы стали владыками планеты: мы подчинили себе окружающую среду, увеличили производство продуктов питания, возвели города и связали их между собой торговыми сетями. Но наши достижения, какими бы красивыми они не выглядели со стороны, имеют обратную сторону, ведь наша цивилизация поставила под угрозу исчезновения более одного миллиона видов животных и растений, а стремительное изменение климата тоже дело рук человека с каждым годом приближает катастрофические последствия.
Ученые из МГУ, «Сколтеха» и ИТЭБ РАН встроили термометр в геномный редактор
Ученым из Портленда помогла в этом технология редактирования генома CRISPR. Американские ученые представили первую нейросетевую систему для редактирования генома людей. Утверждается, что это первый случай успешного редактирования человеческого генома с применением искусственного интеллекта. Китайские ученые разработали систему редактирования гена MEF2C, который, по их словам, «сильно связан» с расстройством аутистического спектра.