С тегами:

генная инженерия

Любые посты за всё время, сначала свежие, с любым рейтингом
Найти посты
сбросить
загрузка...
71
Эмбриология. Часть 1.
4 Комментария в Наука | Science  

Это очень сложная тема, но интересная. Даже не знаю с чего начать, но попробую с основ.

Эмбриология затрагивает не только гомо сапиенс, но и всех организмов, даже растений.


Нох-гены.

Именно гомеозисные гены, они же нох-гены, являются сценарием для развития клетки (эмбриона) во взрослую особь.

Эти гены активируются в самом начале развития зародыша, пока он имеет неопределенную дынеобразную форму. Затем зародыш начинает делиться на сегменты, и хотя все они выглядят одинаково, каждый из них уже имеет свое предназначение - из каждого со временем разовьется определенная часть тела. Работа НОХ генов в том и состоит, чтобы сообщить клеткам каждого сегмента, во что именно им суждено превратиться - станут ли они частью руки или ног, крылышка или усика.  НОХ гены выполняют среди генов роль главного управляющего выключателя. Единичный НОХ ген может запустить цепную реакцию множества других генов, которые затем вместе сформируют определенную часть тела. Если НОХ ген мутирует, он теряет способность отдавать остальным генам правильные команды. В результате такой ошибки из сегмента может вырасти совершенно не та часть тела. В хромосоме они выстроены в идеальном порядке, в каком проявляются в эмбрионе, головные гены располагаются ближе к началу, хвостовые - ближе к концу.

Биологи обнаружили, что во всех животных НОХ гены выполняют одну и ту же работу: определяют назначение различных секций тела зародыша вдоль продольной оси, точно как у насекомых. НОХ гены различных животных так похожи, что можно заменить дефектный НОХ ген плодовой мушки соответствующим НОХ геном мыши, и при этом у мушки на положенных местах вырастут соответствующие части тела. Несмотря на то что последний общий предок мыши и плодовой мухи жил более 600 млн лет назад, этот ген и по сей день сохраняет функциональность.

С развитием генной инженерии ученые-микробиологи начали активно "троллить" матушку-природу, меняя местами последовательность нох-генов. Таким образом, у мух вместо лапок вырастала вторая пара крыльев или вместо глаз росли усики. Но не все так просто, как кажется. Кроме нох-генов есть и так называемые регуляторные гены. Своего рода более точная настройка после работы нох-генов. Когда тело зародыша уже поделено на сегменты, эти регуляторные гены в каждом отдельном сегменте создают органы. Их подмена принесла ученым мух с десятком глаз на спине и других монстров.

Но мы немного отошли от темы, есть другая проблема, мимо которой я не могу пройти. Наша нервная система (наша - животного мира в целом). Существует общий принцип, благодаря которому отдельные клетки могут взаимодействовать друг с другом, строя тело без какого-либо чертежа, отображающего целое тело.

Ранний классический эксперимент Нобелевского лауреата, эмбриолога Роджера Сперри отлично иллюстрирует этот принцип. Сперри с коллегой взяли головастика и удалили крошечный квадратик кожи со спины. Они удалили другой квадратик, такого же размера, с живота. Затем они пересадили эти два квадратика, но каждый на место другого: кожа живота была пересажена на спину, а кожа спины - на живот. Когда головастик вырос в лягушку, результат был довольно симпатичен, как часто бывает с экспериментами в эмбриологии: имелась аккуратная почтовая марка белой кожи живота посреди темной, пестрой спины, а другая аккуратная почтовая марка темной пятнистой кожи - посреди белого живота. А теперь - главное в этой истории. Обычно, если пощекотать спину лягушки щетинкой, лягушка будет чесать это место лапой, как будто отгоняя раздражающую муху. Но когда Сперри щекотал своей экспериментальной лягушке белую "почтовую марку" на спине, она чесала живот! А когда Сперри щекотал ей темную почтовую марку на животе, лягушка чесала свою спину. В нормальном эмбриональном развитии, согласно интерпретации Сперри, произошло следующее: аксоны (длинные "провода", каждый - узкий, трубчатый выступ отдельной нервной клетки) вырастают из спинного мозга в поисках кожи живота, вынюхивая ее как собака. Другие аксоны растут из спинного мозга, вынюхивая кожу спины. И обычно это дает правильный результат: щекотание спины ощущается, как если бы оно было на спине, в то время как щекотание живота ощущается, как если бы оно было на животе. Но у экспериментальной лягушки Сперри некоторые из нервных клеток, вынюхивающих кожу живота, нашли почтовую марку кожи живота пересаженной на спину, по-видимому, потому что она правильно пахла. И наоборот.

Люди, которые верят в своего рода теорию tabula rasa (чистой доски), согласно которой мы все рождены с разумом в виде с чистого листа, и заполняем его опытом, должны быть удивлены результатом Сперри. Они должны ожидать, что лягушки будут учиться на опыте разбираться с ощущениями их собственной кожи, связывая правильные чувства с правильными местами на коже. Вместо этого кажется, что каждая нервная клетка в спинном мозге помечена, скажем, как нервная клетка живота или нервная клетка спины, даже прежде, чем она вступит в контакт с соответствующей кожей. Позже она найдет свой назначенный, целевой пиксель кожи, где бы он ни был. Если бы муха проползла вдоль ее спины, лягушка Сперри, по-видимому, испытала бы иллюзию, что муха внезапно перепрыгнула со спины на живот, проползла немного дальше, а затем мгновенно перепрыгнула снова на спину.

Подобные эксперименты вынудили Сперри сформулировать свою гипотезу "хемо-афинности", согласно которой нервная система монтируется, не следуя всеобщему чертежу, а благодаря тому, что каждый отдельной аксон, ищет конечные органы, с которыми у него есть особое химическое сродство.

Показать полностью
921
Генная инженерия позволила вылечить наследственную слепоту
66 Комментариев в Наука | Science  

Благодаря генной инженерии медики смогли вернуть зрение 29-летнему пациенту, страдавшему от наследственного заболевания. Полученный опыт открывает путь для лечения тысяч больных по всей Земле.

Генная инженерия позволила вылечить наследственную слепоту наука, Медицина, генная инженерия, длиннопост

29-летний британец ослеп из-за пигментного ретинита. Это наследственное дегенеративное заболевание глаз, вызывающее значительное ухудшение зрения, а зачастую вообще приводящее к слепоте. Иногда симптомы проявляются еще в детстве, а в некоторых случаях они становятся заметны уже в зрелом возрасте. В настоящее время эффективных лекарств от пигментного ретинита нет. Однако ученые из Оксфордского университета смогли впервые восстановить зрение пациента благодаря инновационной генной терапии. Результаты изложены в издании The Telegraph.

Показать полностью 4
320
Создан первый жизнеспособный полусинтетический организм с шестью основаниями
63 Комментария в Наука | Science  
Создан первый жизнеспособный полусинтетический организм с шестью основаниями наука, биоинженерия, генная инженерия, CRISPR-CAS9, длиннопост

Стандартная молекула ДНК с четырьмя основаниями A, T, G, C. Американские учёные добавили к ним синтетические основания X и Y из трифосфатов. Графика: Deco Images II / Alamy/Alamy

Натуральный генетический алфавит земной жизни ограничен двумя парами оснований аденин-тимин (A-T) и гуанин-цитозин (G-C). Всё многообразие жизни на планете программируется, копируется и воспроизводится с помощью цепочек ДНК, образованных всего четырьмя азотистыми основаниями нуклеотидов. Эти основания одинаковы у всех — у дуба, пингвина, бабочки и человека, они только располагаются в разном порядке. Так было до 2014 года, когда учёные из Научно-исследовательского института Скриппса сконструировали первый живой организм с шестью основаниями на базе бактерии E.coli. Две основные пары A, T, G и C дополнили синтетической парой X и Y, которая функционирует вместе с природными.


Теоретически, такие организмы способны хранить и передавать больше информации через ДНК, чем обычные организмы. И это открывает двери для достижения фундаментальной цели синтетической биологии: создания новых жизненных форм и новых синтетических функций в существующих организмах.


Разработка синтетической пары оснований X и Y продолжалась более 15 лет и завершилась успехом в 2014 году, когда учёные доказали принципиальную совместимость синтетической пары оснований с жизнью. Они модифицировали транспортер нуклеотидов (nucleotide transporter) — инструмент, который помогает трифосфатам синтетической базовой пары переноситься через клеточную мембрану. Таким образом, теоретически живой организм мог расти и размножаться, сохраняя и копируя ДНК с натуральными и синтетеческими основаниями из клетки в клетку.


Но о полном успехе говорить было рано, потому что на самом деле полусинтетическую бактерию в том эксперименте нельзя было назвать здоровой. Она медленно росла: делилась в два раза медленнее нормальной бактерии. К тому же, на определённых этапы роста клетки синтетические основания очень сильно разрушались. По мнению учёных, это связано с выделением в клетках фосфатов. Они разрушают синтетические трифосфаты, из которых состоят искусственные основания. В результате, полусинтетическая бактерия не могла сохранить искусственные основания в длительном периоде.


В 2014 году было сделано принципиальное доказательство концепции (PoC). Для полноценного программирования полусинтетических организмов нужно, чтобы синтетические основания можно было внедрить в любое место и в любом контексте окружающих оснований, и чтобы они надёжно там сохранялись при росте и размножении клеток.


К 2016 году авторы работы внесли необходимые изменения в транспортер нуклеотидов, а также сделали небольшие изменения в основании Y. В итоге, они решили все поставленные задачи с нормальным ростом и размножением полусинтетических бактерий, сохраняя в любом месте цепочки базовые пары X и Y. В новом виде синтетические основания лучше распознаются ферментами, которые синтезируют молекулы ДНК во время репликации ДНК, что упрощает процесс копирования синтетических базовых пар при делении клеток.

Создан первый жизнеспособный полусинтетический организм с шестью основаниями наука, биоинженерия, генная инженерия, CRISPR-CAS9, длиннопост

Синтетические основания dNaM-d5SICS − dNaM-dTPT3, а также сделанные оптимизации транспортера схематически показаны на иллюстрации. Слева показана химическая структура синтетических оснований по сравнению с химической структурой естественных оснований dC − dG

Учёные креативно использовали популярную технику генного редактирования CRISPR-Cas9. Как известно, в живых организмах этот иммунный механизм предназначен для вставки в геном фрагментов, которые соответствуют сигнатурам вирусов-«вредителей» в иммунной системе, чтобы организм мгновенно реагировал на появление этих вредителей (иммунный ответ). Так вот, учёные спроектировали бактерию таким образом, что она воспринимает клетку с ДНК без оснований X и Y как «вредителя», который мгновенно уничтожается. То есть у этого организма своеобразный врождённый иммунитет к потере синтетических оснований. Это значительно упростило задачу сохранения X и Y и сделало новую полусинтетическую жизнь действительно устойчивой в долговременной перспективе.


В лабораторных условиях полусинтетическая ДНК осталась неизменной после 60 делений бактерии. Это дало учёным основания полагать, что она способна сохраняться бесконечно. «Мы решили проблему на фундаментальном уровне», — сказал Брайан Ламб (Brian Lamb), один из авторов научной работы, который сейчас проводит научные исследования для коммерческой компании Vertex Pharmaceuticals.


Таким образом, сконструирована первая в истории науки стабильная полусинтетическая жизненная форма, теоретически способная синтезировать принципиально новые протеины. Это означает, что инженеры могут теперь манипулировать любыми жизненными процессами.


В новой инкарнации полусинтетическая бактерия E.coli стала гораздо более приспособена к реальной жизни. Теоретически, эта жизненная форма может размножаться, мутировать и эволюционировать, как все живые организмы.


Возможности применения полусинтетических организмов поистине безграничны. Люди получают возможность проектировать и создавать биологические системы с заданными свойствами и функциями, которые не имеют аналогов в живой среде. Это не традиционное генетическое редактирование, где в генетический код одного организма добавляют фрагмент генетического кода другого существа. Это настоящее полноценное программирование специфических свойств, которых нет в природе. Качественно новый этап в развитии генной инженерии: грубо говоря, от копипаста к написанию кода с нуля.


Можно привести массу примеров из научно-фантастических произведений, когда живые существа проектировать для чёткого функционального выполнения своей задачи. Например, раса воинов Джем'Хадар из межгалактической военной сверхдержавы Доминион, расположенной в Гамма-квадранте вселенной Star Trek, была генетически спроектирована для войны: у них отсутствует инстинкт самосохранения, а единственная цель жизни — служба Основателям, при этом организм воина химически зависит от постоянного приёма кетросила — специального наркотика, который изготавливают Основатели.

Создан первый жизнеспособный полусинтетический организм с шестью основаниями наука, биоинженерия, генная инженерия, CRISPR-CAS9, длиннопост

Воин Джем'Хадар с трубкой для кетросила

По мнению биоинженеров, развитие синтетической биологии поможет человечеству решить многие актуальные практические задачи: получить биотопливо из водорослей, бактериальное электричество, новые диагностические препараты, синтетические вакцины, бактериофаги и пробиотики для борьбы с инфекциями, повысить продуктивность и устойчивость культивируемых растений и животных.


Учёные объясняют, что эксперименты с новыми основаниями ДНК безопасны, ведь синтетические основания X и Y не встречаются в живой природе, поэтому вряд ли могут выйти из-под контроля.


Научная работа опубликована 23 января 2017 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.



Источник

Показать полностью 2
39
Биопанк
14 Комментариев  
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Биопанк биопанк, генная инженерия, длиннопост
Показать полностью 18
4334
В Китае впервые была проведена "пересадка" человеку CRISPR-модифицированных клеток
376 Комментариев в Наука | Science  
А тем временем, за всей политической шумихой последних дней, почти незамеченной прошла новость о том, что китайские исследователи из Сычуаньского университета в Ченду впервые  ввели добровольцу, больному метастазирующим раком лёгких, его CRISPR-модифицированные Т-лимфоциты. Первая инъекция прошла успешно, и исследователи уже готовятся ко второй. В целом, в течение ближайших шесть месяцев, планируется провести испытания с участием ещё 10 человек. Таким образом, человечество, возможно, скоро придёт к очередному прорыву. Слава Китаю, который не сильно морочится этическими соображениями!


Источник: nature.com

321
Ученые вырастили глаз вместо рога
66 Комментариев в Наука | Science  

При слове «генетик» у большинства обывателей наверняка возникает в голове образ фанатичного ученого, скрещивающего верблюдов с улитками или выводящего новые породы хищных растений. На самом деле это весьма далеко от истины… обычно. На этот раз генетики в самом деле удивили мир, вырастив жуку-калоеду глаз на месте рога.

Ученые вырастили глаз вместо рога наука, генная инженерия, Жук, циклоп

Ученые из Индианского университета «выключили» ген orthodenticle (отх) у жука-навозника, что привело к весьма неожиданным результатам. Обычно деактивация этого гена приводит к тому, что у животного не развивается голова. Однако в случае навозника система сработала иначе: на месте рога у него сформировался сложный… глаз.


«Мы были поражены тем, что деактивация гена не только привела к «отключению» механизмов развития рогов и некоторых головных сегментов, но и стала причиной развития таких сложный структур, как глаз, на новом месте», рассказывает ведущий исследователь Эдуардо Заттара.


Эти результаты были опубликованы в тандеме с еще одним исследованием во главе с Ханной Бьюзи, которая изучала особенности клеточной регенерации у лярв жуков. Согласно ее исследованиям, удаленные участки кожи у них отрастали после созревания во взрослых особей. В итоге ученые выстроили полную картину того, какие гены отвечают за регенеративные процессы во время метаморфозы. Это решает проблему «курицы или яйца» для онтогенетиков, а также доказывает, что активирование генов в правильном месте и времени может как изменить их функции, так и открыть совершенно новые.


Вопрос лишь в том, какую пользу мы можем извлечь из способности превращать навозников в циклопов? Насекомых уже оснащали приборами дистанционного управления и разрабатывали с их помощью токсическое оружие. Неужели в конечном итоге это приведет к созданию армии управляемых жуков-терминаторов?



Источник: журнал "Популярная механика".

Показать полностью
44
Генетически модифицированные куры
20 Комментариев  

Трансгенные животные давно покинули пределы лабораторий и постепенно приходят к нам в дом. Ученым эти животные помогают находить противоядия против ВИЧ и птичьего гриппа, сельскому хозяйству — увеличивать прирост мышечной массы, а людям — получать забавных зверушек.


На изображении — два куриных птенца. У того, что слева, флуоресцентный белок, поэтому у него под действием ультрафиолета светятся клюв и лапки. Правительство Великобритании поддержало работы по выведению таких птенцов с целью борьбы с птичьим гриппом.

Генетически модифицированные куры генная инженерия, За рубежом

Только в 2015 году от этого заболевания в США погибли более 48 миллионов кур и индеек. Излучение позволяет ученым Кембриджского и Эдинбургского университетов отличить обычных птиц от генномодифицированных, в организме которых тормозится размножение и активность вируса птичьего гриппа.


Модифицированные куры оказались менее восприимчивыми и к другим видам инфекции. Ученые обещают, что не всех генетически измененных животных будущего сделают светящимися.


Американские ученые из частной клиники Мейо в Рочестере использовали кошек для борьбы со СПИДом. В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature Methods, авторы использовали гены обезьян, которые блокировали FIV (Feline Immunodeficiency Virus, вируса кошачьего иммунодефицита) — аналог ВИЧ (Human Immunodeficiency Virus, вируса человеческого иммунодефицита).

2369
Инновации генной инженерии
49 Комментариев  

Ххх: Картошка с генами укропа? Увольте!


Ууу: А есть тут генетики-селекционеры? Добавьте к этому чуду ген сливочного масла и я буду варить и есть такую картошку!


Zzz: Если добавить ген кастрюли с кипятком, можно будет даже не варить.

33
Никто не смеет...
33 Комментария  
Никто не смеет...
2347
Зубы
163 Комментария  
Специалисты генной инженерии нашли немало способов запустить у человека существующий у акул механизм восстановления зубов. Выкупленные патенты надежно хранятся в засекреченных архивах ассоциации врачей-стоматологов.
2203
Вот это круто!
Первый генетически модифицированный вирус одобрен для лечения рака. Взято с geektimes.
344 Комментария  
Вот это круто! Первый генетически модифицированный вирус одобрен для лечения рака. Взято с geektimes.
239
Кто боится ГМО?
Чего многие не понимают, так это того, что настоящим чудовищем Франкенштейна является не ГМ-технология, а реакция на неё.
326 Комментариев  
Показать полностью 1 Кто боится ГМО? Чего многие не понимают, так это того, что настоящим чудовищем Франкенштейна является не ГМ-технология, а реакция на неё.
167
«Мы, люди, тоже являемся результатом генной модификации».
Наверное, самая известная и одновременно самая абсурдная страшилка про ГМО — это «встраивание генов». Есть в этом что-то, напоминающее массовый психоз...
102 Комментария  
Показать полностью 1 «Мы, люди, тоже являемся результатом генной модификации». Наверное, самая известная и одновременно самая абсурдная страшилка про ГМО — это «встраивание генов». Есть в этом что-то, напоминающее массовый психоз...
314
ГМО — мифические опасности.
Как это часто бывает с новыми технологиями, нашлись люди, которые считают ГМО опасными. Попробуем разобраться в справедливости этих опасений.
411 Комментариев  
Показать полностью 1 ГМО — мифические опасности. Как это часто бывает с новыми технологиями, нашлись люди, которые считают ГМО опасными. Попробуем разобраться в справедливости этих опасений.
156
знакомьтесь, это микроинжектор для впрыскивания ДНК в зиготу
в комментариях гифка и видео. Следующий пост - о том как делают трансгенных мышей
16 Комментариев  
знакомьтесь, это микроинжектор для впрыскивания ДНК в зиготу в комментариях гифка и видео. Следующий пост - о том как делают трансгенных мышей
172
Немного о ГМО
Попытался охватить небольшую часть информации о ГМО и уместить в маленький длиннопост:). Ссылка на опросик в комментах :P
123 Комментария  
Показать полностью 1 Немного о ГМО Попытался охватить небольшую часть информации о ГМО и уместить в маленький длиннопост:). Ссылка на опросик в комментах :P
493
глядя на это понимаю какое скучное у меня хобби...
Баянометр молчит :о
6 Комментариев  
глядя на это понимаю какое скучное у меня хобби... Баянометр молчит :о
805
Рисовать я не умею и несу я ахинею
старая добрая наркомания
56 Комментариев  
Рисовать я не умею и несу я ахинею старая добрая наркомания
2395
Серьезный разговор
30 Комментариев  
Подруга предложила поговорить о нашем будущем.
Я час распинался про лазеры, телепортацию и силовые поля.
Похоже, я не понял вопрос.


(с)еть


Пожалуйста, войдите в аккаунт или зарегистрируйтесь