Мартин Модер - Генный апгрейд. Почему мы пользуемся устаревшей моделью тела в новой модели мира и как это исправить

Если все же хочется генетически модифицировать эмбрион, для этого достаточно свободы действий. Удобно, что на ранних стадиях эмбрионы совсем крошечные и состоят всего лишь из пригоршни клеток. Надежное и точное изменение генетического материала этого хорошенького комочка клеток представляется гораздо более реалистичным, чем изменение многих триллионов клеток взрослого человека. Кроме того, в недавно оплодотворенной яйцеклетке еще не сформировалась иммунная система, которая могла бы оказывать сопротивление генетическим изменениям. Таким образом, эмбрионы буквально напрашиваются на генетические изменения, в связи с чем уже в течение многих лет успешно осуществляются вмешательства в геном экспериментальных животных путем изменения их эмбриональных клеток.

В недавно оплодотворенной яйцеклетке еще нет иммунной системы.

Первое генетическое изменение животного, основанное на методах генной инженерии, произошло в 1974 году. При этом ДНК вводилась с помощью вируса в эмбрион мыши на ранней стадии развития. То есть уже 45 лет мы способны вмешиваться в генетический материал млекопитающих. Почему ученые совсем недавно так интенсивно стали говорить о возможности изменения ДНК эмбрионов человека? Вероятно, потому, что именно этим они начали заниматься несколько лет назад.

CRISPR CRISPR ХРУСТЬ

Эффективное изменение эмбрионов стало возможным благодаря разработке мощного и точного инструмента. Он работает так точно и настолько легок в использовании, что в 2015 году генетики впервые решились на генетическое изменение человеческих эмбрионов. С тех пор все больше исследовательских групп запрыгивает в этот поезд. Возможно, вы уже слышали об этом, а если нет, то однозначно услышите в ближайшее время: генетические ножницы CRISPR / Cas9. Желая получить знания (а вы, я знаю, желаете), вы сразу задатите несколько вопросов: «Что такое генетические ножницы? Можно ли упаковать их в ручную кладь в аэропорту? Разрешено ли спроектированным детям бегать с генетическими ножницами в руках?» CRISPR / Cas9 (произносится Крисп-Kас-девять) – это сокращение от Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats / CRISPR Associated 9, что в переводе на русский означает «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами». Вам не нужно это запоминать, но, по крайней мере, теперь вы можете утверждать, что где-то уже об этом читали.

CRISPR – это последнее поколение генетических ножниц, позволяющих нам осуществлять целенаправленные изменения в ДНК материале с беспрецедентной легкостью и точностью. Технология CRISPR продолжает развиваться так быстро, что любая исследовательская работа, которая ведется в настоящее время, в основном работает уже со старым инструментом. Можно сравнить со смартфонами: вам не хочется покупать текущую модель, потому что через две недели все равно появится новая. Только покупка современного айфона обойдется дороже, чем комплектующий набор CRISPR.

Чтобы целенаправленно изменять ДНК, CRISPR использует два компонента: один определяет, в каком месте ДНК должна быть изменена (гРНК), а другой на этом месте вносит изменения (Cas9). ГРНК (гидовая РНК) – это своего рода закладка, которая может быть положена только в определенной точке генома. Сама она состоит из короткой нити генетической информации и содержит последовательность длиной в 20 букв, которую можно выбрать самостоятельно и тем самым определить, к какому месту в геноме она подходит. Сама гРНК может не более чем связываться с ДНК, поэтому ей необходим второй компонент для изменения ДНК в определенном месте: энзим Cas9. Cas9 присоединяется к гРНК, та направляет его к участку генома, который должен быть изменен. Оказавшись на месте, Cas9 прорезает нить ДНК, что объясняет происхождение термина «генетические ножницы». Выбирая подходящую гРНК, можно точно указать при помощи буквы, где именно в геноме Cas9 должен сделать разрез. Так работает оригинальная стандартная версия CRISPR, которая может исключить ген. Однако CRISPR также может быть использован для добавления новых последовательностей генов путем введения их в клетку в дополнение к гРНК и Cas9. Более новые версии системы CRISPR позволяют даже временно включать или выключать гены или изменять отдельные буквы ДНК без необходимости прорезания двухцепочной ДНК. Можно сказать, что CRISPR – это не просто инструмент, а набор инструментов, превративший сложную задачу по модификации генов в простую для освоения игру в кубики. До появления CRISPR, как правило, было необходимо сконструировать собственный белок для целенаправленной генной модификации. Это было чрезвычайно затратно и в некоторых случаях занимало годы. С CRISPR это можно сделать в течение нескольких недель.

Покупка современного айфона обойдется дороже, чем комплектующий набор CRISPR.

Все, что необходимо для создания вируса CRISPR, подробно описано в протоколах. Следовать им так же легко, как рецептам в кулинарной книге, за исключением того, что измеряется все микрограммами, и редко можно встретить такие величины, как «щепотка» или «по вкусу». Единственное, что не описано в этих стандартизированных инструкциях, это 20-буквенная последовательность гРНК, поскольку она зависит от того, какой ген вы хотите изменить. К счастью, вы можете легко и просто сделать это самостоятельно.

После того как я так долго мучил вас теорией, пришло время для небольшой практики. Встаньте, немного потянитесь и – шагом марш к своему компьютеру: сейчас мы будем создавать последовательность CRISPR. Перейдите на стартовую страницу http://chopchop.cbu.uib.no/. Страница называется chop chop, потому что дело касается звука генетических ножниц при разрезании. Я знаю, юмор очень важен в науке. В поле «Target» введите название вашего любимого гена, например, «MSTN», ген миостатина, который обеспечивает безудержный рост мышц при потере функциональности. Затем нажмите «Find Target Sites!» Отлично, в разделе «Target sequence» вы увидите несколько возможных последовательностей для вашей гРНК, отсортированных по их эффективности и точности. Более того, вы увидите изображение гена миостатина, какие из гРНК будут вырезаны и в каком месте. Вот и все, теперь вы можете заказать свою любимую последовательность с парой других ингредиентов, что есть в любой обычной лаборатории клеточных культур, и создать функциональный вирус CRISPR за несколько недель. Эмбрионы из-под генетических ножниц готовы

Развитие CRISPR настолько расширило возможности генетики, что даже чрезмерно мотивированные ученые едва успевают за последними достижениями. Технология CRISPR была впервые обнародована в 2012 году. В то время она использовалась только для разрезания ДНК в бактериях. Но уже в 2013 году появилась исследовательская работа, в которой CRISPR использовалась для одновременного изменения нескольких генов в эмбрионах мыши.