6

РЕДАКТИРОВАНИЕ ГЕНОМА: КОГДА ИСПРОБУЮТ НА НАС?

РЕДАКТИРОВАНИЕ ГЕНОМА: КОГДА ИСПРОБУЮТ НА НАС? Crispr, Генетика, ГМО, Редактирование генов, Генная инженерия, Медицина, ДНК, Длиннопост

Китайский генетик Хэ Цзянькуй с помощью метода CRISPR/Cas отредактировал геном человеческих эмбрионов, впервые в мире родились генетически-отредактированные дети, близняшки Лулу и Нана. Это безопасно? И если да, то когда технология будет доступна для широкого применения?

Научный журналист «Лабы» Андрей Бычков обсудил эти вопросы с Денисом Ребриковым, доктором биологических наук, проректором Медицинского Университета имени Пирогова, заведующим лабораторией редактирования генома Научного центра имени Кулакова.

Запись эфира можно посмотреть здесь. А если нет времени, то ниже вы найдете краткий пересказ беседы, которая состоялась в программе «Ученый свет» на радио «Говорит Москва».


Рождение китайских «ГМО-близняшек»: это научный прорыв?

С технологической стороны эксперимент Хэ прорывом не является. Мы давно умеем делать и делаем направленное редактирование генома животных. Эта технология хорошо «обкатана» на растениях и животных, используется уже более 40 лет. Правда, для редактирования используются разные инструменты. Тот, который использовал Хэ, – CRISPR/Cas – относительно новый.

Революционность заключается в том, что впервые была отредактирована клетка будущего эмбриона, и после этого родились дети. Ну и в том, что об этом было рассказано публично.

Может быть, ученый рановато сообщил о своем успехе?

Это не главный вопрос к исследователю. Его коллег по всему миру больше интересует, например, какую научную и медицинскую целесообразность он преследовал? Ведь отец девочки был ВИЧ-положительный, а мать – отрицательна. Современная медицина умеет в таких случаях (благодаря ЭКО и антиретровирусной терапии) с вероятностью 99% исключать ВИЧ у ребенка. Поэтому выбор именно такого объекта для редактирования генома кажется не до конца понятным.


Редактирование генома человека – это вообще морально?

Наука – это попытка объективно, шаг за шагом описать, как устроен мир. Мораль, нравственность также изменяются, но со временем. Более того, в разных местах на планете существуют разные представления о морали.

Так что если это будет нужно для лечения серьезных болезней, принципы морали будут пересмотрены.

Редактирование генома – это естественный процесс? Происходит ли он в природе?

Да, безусловно. Изменение генома может происходить случайно, мы называем это мутациями, и благодаря им происходит эволюция на планете. Бывают и более целенаправленные (опять же, возникшие эволюционно) «редакции». Например, вирусы встраиваются в ДНК клеточных организмов, таким образом изменяя ДНК хозяина.


Какой человеческий ген изменил Хэ?

Исследователи некоторое время назад заметили, что существуют люди, которые не заражаются ВИЧ даже при контакте. В Северной Европе таких людей несколько процентов! Выяснилось, что они отличаются особым белком-рецептором.

Китайский исследователь поменял ген рецептора, чтобы на всю жизнь защитить девочек от заражения ВИЧ.

Так как в природе уже существует такой вариант гена, то он всего лишь поменял один естественный вариант гена на другой естественный вариант гена.

Какие могут быть проблемы со здоровьем у этих девочек?

Существуют методики проверки, не был ли внесен сбой в других местах ДНК при редактировании. Это делается с помощью полногеномного секвенирования. Теоретически, если бы таковые изменения были, то мы могли ожидать неких непредсказуемых последствий. Но Хэ не продемонстрировал, что таких изменений нет.


Какой инструмент редактирования ДНК использовался? Насколько это сложно?

Для редактирования была использована технология CRISPR/Cas. Технология CRISPR/Cas в данный момент стала довольно рутинной для лабораторного использования. То есть, например, можно купить коммерческие наборы для редактирования ДНК мышей.

Есть ощущение, что технология совсем недалека от клинического применения.


А какие могут быть еще применения CRISPR/Cas в клинической практике?

На сегодня найти применение для CRISPR/Cas-редактирования именно на уровне эмбриона не так просто. Потому что метод ЭКО и так позволяет отбирать эмбрионы с нужными генетическими характеристиками. Применение CRISPR/Cas могло бы быть оправдано в случае, если, скажем, 100% детей у конкретных родителей были бы больными (то есть оба родителя — носители одинаковых аллелей генов). Гораздо более интересным представляется применение CRISPR/Cas для лечения мультифакторных заболеваний, но пока такое невозможно.


Когда ждать массового применения CRISPR/Cas для лечения людей?

Это вопрос ближайших 5-10 лет.

Дубликаты не найдены

+1

господа, какая мораль? нужны солдаты - будут солдаты.

0
>>Когда опробуют на нас?

Никогда. Слишком поздно. Мы уже родились.


>>Вопрос ближайших 5-10 лет

Мне 30. Осмысленно помню себя из них 23-24 примерно. И каждый месяц слышу про "прорывные технологии, лечащие рак".
раскрыть ветку 1
+1
каждый месяц слышу про "прорывные технологии, лечащие рак".

А что, их все надо было принять во всём мире за одну ночь? Через примерно лет двадцать, в США процент детской смертности от рака станет ниже таковой у гриппа.

Никогда. Слишком поздно. Мы уже родились.

Запрос в гугл "Берлинский пациент".

Иллюстрация к комментарию
Иллюстрация к комментарию
0

И будем мы в мире подобном тому,  который описывал Лукьяненко в книге "Геном". Так себе перспектива.

-1
Наконец-то!
Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 1
0

Картинка на месте, я спокоен.

0
Скоро мы все станем мутантами...
раскрыть ветку 1
+3

Мы уже.

-1

Здорово! Все красавцы с длинной 49,5 и красавицы с соответствующей глубиной. Извините, а что с разумом?

раскрыть ветку 1
+3
На уровне среднего, как обычно.
Похожие посты
98

Как укладка ДНК в клетке может вызывать наследственные болезни

В последние годы в генетике сформировался новый взгляд на геном: не просто цепочка генов, а трехмерная сеть, архитектура которой играет важную роль в реализации информации, заложенной в ДНК. Изучением и моделированием того, как молекула ДНК располагается внутри клеточного ядра и как это влияет на вероятность развития ряда наследственных заболеваний, занимаются сотрудники сектора геномных механизмов онтогенеза ФИЦ ИЦиГ СО РАН. Ряд результатов их работы был представлен на XII международной мультиконференции «Биоинформатика и системная биология» (BGRS/SB-2020). Подробности об этой работе в нашем интервью с руководителем сектора, к.б.н. Вениамином Фишманом.

Как укладка ДНК в клетке может вызывать наследственные болезни Академгородок, ДНК, Генетика, Наследственные болезни, Копипаста, Длиннопост

– Расскажите, в чем заключается цель проводимых Вашей группой исследований 3D-моделей генома человека?

– Когда в геноме возникает какая-то поломка, мутация, которая ведет к развитию патологии, возникает вопрос – по какому пути протекает этот процесс. Если мутация затрагивает какие-то кодирующие участки ДНК, отвечающие за синтез белка, то все, в принципе, очевидно: вот причина, а вот – ее следствие. Но когда мы имеем дело с какими-то крупными перестройками, которые не затронули белок-кодирующие гены, все становится намного сложнее. Потому что не ясно, если все белки остались те же самые, то что вызвало болезнь? Так родилась гипотеза, которая потом была подтверждена в ряде работ разных исследователей, что само изменение 3D-организации генома (то, как цепочка ДНК укладывается в ядре клетки) влияет на работу генов и количество того или иного белка, который синтезируется в клетке. Отсюда и вытекает наша цель – смоделировать, как уложен геном в известных случаях хромосомных перестроек и, следующий шаг, понять, как это влияет на работу генов и синтез белка.

– Как Вы строите эти модели?

– Есть два класса моделей. Физические модели удобны тем, что в них можно заложить какие-то биофизические параметры. Например, в такой модели ДНК может гнуться, протягиваться. Причем, все это обусловлено довольно простыми физическими законами, которые изучают в рамках школьной программы. Проблема в том, что есть очень много биофизических параметров, которые надо учитывать при создании модели: насколько легко изгибать ДНК, насколько сильно воздействие электростатического отталкивания и так далее. Но их очень сложно измерить, поскольку сама ДНК находится глубоко в ядре клетки, там все организовано не так, как мы можем воссоздать, условно говоря, «в пробирке». Поэтому физические модели замечательны с точки зрения понимания каких-то механизмов, но часто неприменимы для реальных задач, поскольку мы не можем создать полную картину для какого-то конкретного варианта мутаций, только описать общие принципы связи архитектуры генома и его работы.

– Есть какой-то выход?

– Конечно. В своей работе мы чаще используем второй тип моделей, построенных методом «черного ящика». В его основе лежит машинное обучение: мы измеряем в эксперименте те свойства ДНК, которые можем, и загружаем их в компьютер. А дальше машина сама находит взаимосвязи между известными нам параметрами и разными вариантами укладки ДНК, которых тоже известно немало. Конечно, мы не можем таким образом понять, как именно последовательности на разных участках генома связаны с физическими свойствами ДНК. Физики их тестируют, но у них в среднем на одну такую взаимосвязь уходит года три, а их существует множество. То есть, это работа на века, по крайней мере, при нынешних темпах развития науки. Поэтому пока мы просто ищем такие взаимосвязи, фиксируем результат, пусть даже не понимая до конца, почему он получился именно таким. И для этого метод «черного ящика» очень хорошо подходит, потому что он выдает очень точные ответы с точки зрения практики.

– То есть, Вы видите, что получилось, пусть не всегда понимая, почему именно так, а не иначе?

– Можно сказать и так, хотя есть и какие-то взаимосвязи, которые мы можем понять. Например, поменять одну букву в последовательности ДНК и посмотреть, как наш черный ящик в ответ изменит укладку. Да, полная цепочка событий нам по-прежнему неизвестна, но мы можем с уверенностью говорить, какие участки ДНК более важны, какие – менее в данном сценарии. А потом, рассмотрев биологические функции этих участков, сформулировать гипотезу о том, как они вовлечены в этот сценарий. И уже на основе этого – переходить к созданию физической модели. Но все же, мне кажется, основная прелесть моделей второго типа как раз в том, что они дают достаточно точный результат, даже когда мы не изучили сам механизм его получения.

– Вы сейчас говорите о прогнозе развития у человека какой-то конкретной наследственной патологии?

– Совершенно верно, но не только об этом. Есть еще одно направление, я называю его методическим. Мы говорим о довольно сложных вещах: 3D-укладка генома, белки садятся, ДНК гнется, все это имеет сложную систему связей. Но есть очень простой вывод, когда случается хромосомная перестройка, меняется укладка, и по этим изменениям можно предсказывать риск развития наследственного заболевания. Причем, это недавняя история, еще несколько лет назад никто не смотрел на организацию ДНК у таких людей, просто искали изменения в линейной последовательности. Теперь же, в силу прогресса способов исследования ДНК, подход вообще можно кардинально развернуть: предсказать эти линейные перестройки на основе информации о том, как ДНК уложена в ядре. Это, по сути, новый метод изучения наследственных заболеваний, который мы сейчас тоже развиваем. Конечно, мы не одни, и даже – не первые, такие идеи бродят года с 2012-го. Но, обычно, стараются предсказывать на основе укладки крупные перестройки, а мы разрабатываем метод, который, при определенных изменениях протокола, позволит посмотреть и на точечные полиморфизмы. А это совсем другой диагностический подход. Раньше совместить оба подхода в рамках одного метода никому особо не удавалось, изучали либо крупные перестройки, либо искали точечные мутации. Это проблема, потому что пациенту надо, по-хорошему, делать два дорогостоящих анализа. И часто, если во время первого анализа что-то находили, то второй просто не делали, а может, основная причина была как раз там. Если у нас получится совместить оба подхода в рамках одного анализа, это будет очень важно. Предварительные результаты, которые мы представили на конференции BGRS/SB-2020, внушают оптимизм.

– А с точки зрения пациента, какая от этого польза? Ведь если причина болезни в мутации ДНК, то современная медицина все равно не сможет ее вылечить.

– Для пациента есть два важных нюанса. Первый – дать родителям возможность понять, какой из вариантов генома приводит или может привести к появлению заболевания у их детей. Можно определит, от кого из родителей ребенку достался этот вариант. И если родители прибегнут к процедуре ЭКО, можно, используя наш метод, выбрать эмбрион без «плохой» мутации в геноме. Проще говоря, родить здорового ребенка. Второй нюанс относится к людям, которые уже родились с каким-то наследственным заболеванием. К сожалению, такие болезни пока не поддаются полноценному лечению, но, зная на раннем этапе о мутации, которая вызывает заболевание, в ряде случаев можно предложить стратегии его сдерживания, поддержания более комфортного уровня жизни. А там, где это пока невозможно, даже сам точный прогноз, как и в какие сроки все будет протекать – как мне кажется, нужная для родителей вещь. Потому что такое случается, и родителям важно понимать, что их ждет и что дальше делать.

Источник

Показать полностью
152

Генетика.Обреченные дети.Русская рулетка

Недавно в нашей области (и по всех стране) вспыхнул скандал из-за отсутствия препарата для детей с генетической патологией. СМА-спинальная мышечная атрофия.Это генетическое заболевание,которое наследуется аутомомно-рецессивно. Если у каждого родителя есть дефектный ген ,отвечающий за развитие этой патологии,сами они не страдают, и всю жизнь могут и не знать о существовании этого гена в своей ДНК, так как в связке есть второй ген,здоровый,который и обеспечивает нормальное функционирование организма. Но если ребенку не повезло,и ему досталось по 1 дефектному гену от каждого родителя, то в связке отсутствует правильный ген,и болезнь проявляется(25%- рождение ребенка со СМА, 50%-рождение ребенка,носителя дефектного гена, 25%-рождение здорового ребенка).
При СМА происходит поражение двигательных нейронов спинного мозга, импульс к мышцам не поступает,и страдают сначала мышцы конечностей,ребенок не может держать голову,сидеть,ходить, мышцы не растут, а потом очередь доходит до глотательных мышц и мышц,обеспечивающих дыхание. Есть 3 степени проявления заболевания, но при любой интеллект сохранен. При тяжёлых случая значительно сокращается продолжительность жизни,при лёгких,она может быть средней,но качество очень страдает (человек не ходит,есть через трубочку в желудке,а дышать ему помогает арпарат ИВЛ через трубочку в горле). В 2016 году был выпущен препарат Низунерсен (Спинраза), которая вводится интратекально (в пространство вокруг спинного мозга). Схема введения:1,14,28,63 день лечения и далее-1 раз в 4 месяца. Стоимость 1 флакона препарата-8млн.р.1флакон=1введение.Препарат не излечивает,но замедляет прогрессирование заболевания,даже даёт небольшой регресс патологии.В мире проводятся исследования,разрабатываются новые препараты,стоимость которых исчисляется также миллионами,иногда -в долларах (Золгенсма» — это препарат инновационной генной терапии, который вводится в организм больного СМА однократно. Инъекция стоит больше 2,1 млн долларов (около 152 млн рублей по текущему курсу ЦБ), это самое дорогое лекарство в мире).
Горе этих семей вполне понятно-эти дети не нужны ни обществу,ни государству. Бедные родители по копейкам собирают деньги в фондах на Спанразу,аппараты ИВЛ,аспираторы,зонды,курсы реабилитации,судятся с Минздравом, превращаются в сиделок,управляясь с медоборудованием и находясь рядом с ребенком 24/7 рядом. Это все горько и очень страшно.
Но страшнее другое. Я уже около полугода думаю об этом,и никак не могу осознать,понять или просто принять.Есть семьи,где старшему ребенку генетически подтверждён диагноз СМА. С родителями работают генетики, другие врачи,объясняют,что за патология,что это неизлечимо и чем это все закончится. И имея на руках все карты, что делают некоторые (к счастью-меньшинство,но они есть)? РОЖАЮТ ВТОРОГО!!! Зная,Карл,про 25 % точно болеющих! У них на глазах уже страдает старший, и они обрекают второго ребенка на подобные муки. По мне, так это очень похоже на русскую рулетку. Зная,что в 1/4 ребенок точно будет более,как модно на это решиться,обречь на муки своего ребенка!? Это преступление! И это совершенно недоступно моему пониманию.
P.S: после генетического исследования родителей с подтвержденным носительство гена,можно проити процедуру ЭКО (с отбором здорового эмбриона (ЭКО + ПГД — преимплантанционная генетическая диагностика).
Подробнее про СМА,клинику и течение,лечение и фонды помощи)
https://pro-palliativ.ru/blog/spinalnaya-myshechnaya-atrofiy...

844

О генетических тестах и расшифровке вашего ДНК. Для тех, кто хочет узнать о себе больше и сэкономить

UPD к посту есть вопросы: #comment_163870237

_____________

Случилось так, что прошлом году я озаботился вопросом своего происхождения и решил сделать расшифровку своего ДНК через сервис MyHeritage.com.


От заказа набора по сбору ДНК до момента его расшифровки прошло около 2 месяцев. В этот срок входит доставка пакета из США - 2 недели, доставка пакета из Москвы в США - 10 дней, 2 недели на расшифровку ДНК в лаборатории и еще 7-10 дней у меня заняло дойти до почты, собрать образец и отправить его обратно. Возможно, у вас это выйдет немного быстрее. Кстати, проблем с отправкой образцов слюны по почте не возникло никаких, вопросов со стороны сотрудников не было.

Важный UPD. На текущий момент (14.03.2020) ни сайт MyHeritage.com, ни сайт 23andme.com не отправляют наборы по сбору ДНК в Россию. Скорее всего, это случилось после обращения депутата Госдумы РФ от Единой России в Генпрокуратуру. https://www.kommersant.ru/doc/4277236, статья от 5.03.2020.

О генетических тестах и расшифровке вашего ДНК. Для тех, кто хочет узнать о себе больше и сэкономить ДНК, Днк-Тест, Днк-Генеалогия, Здоровье, Генетика, Медицинская генетика, Длиннопост

В итоге, за 74 доллара я получил расшифровку своего ДНК и анализ происхождения. Из полученного анализа я узнал, что я на 55,7% Прибалт, на 35,1% Восточноевропеец и на 2,4% Ашкеназский еврей (таки да). А также, что из 3000 найденных людей с совпадениями по ДНК, 800 человек проживает в США (скорее всего потому, что там делается наибольшее количество тестов).

UPD 2. Полученные данные по происхождению, похоже, сомнительны. Ссылку на отличный разбор алгоритмов, применяемых в ходе подобных тестов предоставил в ходе нашего спора пикабушник @Jockel, за что ему большое спасибо. https://biomolecula.ru/articles/samaia-bolshaia-semia

О генетических тестах и расшифровке вашего ДНК. Для тех, кто хочет узнать о себе больше и сэкономить ДНК, Днк-Тест, Днк-Генеалогия, Здоровье, Генетика, Медицинская генетика, Длиннопост

https://www.23andme.com/, кстати, берет за это подобное исследование - 199$.


На этом я тогда и остановился, так как дополнительная расшифровка по здоровью стоила еще баксов 70, а большого смысла я ней не видел.


Но недавно российский конкурент MyHeritage и 23andMe, компания Genotek, запустила акцию, в рамках которой, можно загрузить на их сайт данные расшифровки своего ДНК и получить информацию по нескольким разделам - здоровье, питание и характер по очень вкусной цене - 2495 рублей за раздел, что по нынешним временам составляет ~35$. Это при том, что обычно Genotek гораздо более жадные и за расшифровку каждого раздела берут по 9995 рублей.

О генетических тестах и расшифровке вашего ДНК. Для тех, кто хочет узнать о себе больше и сэкономить ДНК, Днк-Тест, Днк-Генеалогия, Здоровье, Генетика, Медицинская генетика, Длиннопост
О генетических тестах и расшифровке вашего ДНК. Для тех, кто хочет узнать о себе больше и сэкономить ДНК, Днк-Тест, Днк-Генеалогия, Здоровье, Генетика, Медицинская генетика, Длиннопост

Данные уже расшифрованного ДНК легко сгружаются в формате .csv из вашего личного кабинета MyHeritage, расшифровка на сайте Genotek занимает немногим менее суток

И вуаля, меньше чем за 100$ (с учетом текущих скидок у MyHeritage) вы получаете и анализ происхождения и анализ генетических рисков по 123 заболеваниям.

О генетических тестах и расшифровке вашего ДНК. Для тех, кто хочет узнать о себе больше и сэкономить ДНК, Днк-Тест, Днк-Генеалогия, Здоровье, Генетика, Медицинская генетика, Длиннопост

Примерно такой же анализ на MyHeritage стоит сейчас в районе 60$ и гораздо менее информативен, но более интересен тем, кто хочет проверить себя на наличие наследственных передающихся заболеваний типа муковисцидоза или болезни Канавана.

О генетических тестах и расшифровке вашего ДНК. Для тех, кто хочет узнать о себе больше и сэкономить ДНК, Днк-Тест, Днк-Генеалогия, Здоровье, Генетика, Медицинская генетика, Длиннопост

Данные, как тот или иной вариант гена влияет на здоровье, Genotek берут в том числе с сайта https://www.snpedia.com, это такая Википедия по человеческому геному, с выводами и предположениями по генам, основанными на опубликованных научных работах (зарубежных в основном), там вообще много интересной информации в открытом доступе, для тех, кому интересно.

О генетических тестах и расшифровке вашего ДНК. Для тех, кто хочет узнать о себе больше и сэкономить ДНК, Днк-Тест, Днк-Генеалогия, Здоровье, Генетика, Медицинская генетика, Длиннопост

Но все это меркнет по сравнению с тем, какую бездну информации по вашему ДНК (у меня около 20 тыс записей) выдает сайт https://promethease.com, где в формате удобного кастомизируемого отчета можно увидеть описания различных генов и их вариантов как с сайта https://www.snpedia.com, так и открытые данные из базы 23andme.


Анализ уже расшифрованного ДНК с сайтов 23andme, MyHeritage и тд стоит у них всего 12$.


В отчете можно обнаружить какие-то базовые вещи - вроде цвета кожи и глаз, так и предрасположенности к заболеваниям типа рака или диабета. Также есть и совсем интересные вещи типа гена чувствительности к кислому вкусу, которая нормализуется с возрастом или, что стало для меня неожиданностью - вариант сочетания 5 генов, при котором достигается в 2,5 раза более эффективный сброс веса с помощью диеты с низким содержанием жиров (а не углеводов, как рекомендуют практически все фитнес-тренеры).

О генетических тестах и расшифровке вашего ДНК. Для тех, кто хочет узнать о себе больше и сэкономить ДНК, Днк-Тест, Днк-Генеалогия, Здоровье, Генетика, Медицинская генетика, Длиннопост
О генетических тестах и расшифровке вашего ДНК. Для тех, кто хочет узнать о себе больше и сэкономить ДНК, Днк-Тест, Днк-Генеалогия, Здоровье, Генетика, Медицинская генетика, Длиннопост

Рекомендую сразу скачать отчет от https://promethease.com себе на компьютер и запускать его в отдельном браузере, так как может время отклика может сильно увеличиться


Кто хочет тотально погрузиться в тему расшифровки ДНК вот https://isogg.org/wiki/Wiki_Welcome_Page целая база ресурсов по этой области знаний


Для меня это был полезный опыт, я обнаружил несколько рисков, которые буду еще дополнительно проверять - в тч низкая усвояемость железа (в связи с чем пониженный гемоглобин), повышенная чувствительность к кофеину а также информация по правильной диете с низким содержанием жиров.


Все вышеописанное - результат моего личного опыта и ни в коем случае не реклама, скорее полезный контент для интересующихся.


Для ЛЛ.

Расшифровку своего ДНК, анализ происхождения и генетические риски по здоровью можно осуществить примерно за 2 месяца времени и с бюджетом от 80$ через расшифровку ДНК на сайте MyHeritage (59$ сейчас) и дальнейший подробный анализ на сайтах компании Genotek (по 35$ за отчет) (если мало времени и не владеете английским) и https://promethease.com (12$ за отчет, гораздо больше информации и интересных моментов, но только на английском). Так что если вы давно об этом задумывались, но до сих пор не решались - сейчас отличный момент для этого.


Отдельная благодарность за пост Как я плевал в банку, чтобы познать себя камраду @gdemoyaboroda, который разбирал вопросы расшифровки ДНК гораздо более подробно, и где я и обнаружил в том числе информацию по https://promethease.com и по https://isogg.org/


Скрины мои, фотографии набора MyHeritage и схема по определению лучшей диеты и графика упражнений - взяты из интернета.

Итоговый UPD. В ходе дискуссии со специалистами в комментариях выяснилось следующее.


1. Проводимое компаниями типа MyHeritage, 23andMe, Генотек и тд генетическое тестирование затрагивает только 0,1% вашей ДНК (примерно 600 тыс генетических вариантов). Полученные в результате данные научно не достоверны, так как далеко не факт, что эти компании изучают важные участки генома. Практически полная расшифровка ДНК (95%) называется расшифровкой генома (590 миллионов генетических вариантов) и стоит гораздо дороже. Полную расшифровку генома в коммерческих целях не делают еще никому.


2. Полученные данные по вашему происхождению, похоже, сомнительны. Ссылку на отличный разбор алгоритмов, применяемых в ходе подобных тестов предоставил в ходе нашего спора пикабушник @Jockel, за что ему большое спасибо. https://biomolecula.ru/articles/samaia-bolshaia-semia.


3. Все общедоступные тесты, в данном случае и в наше время, пока что еще являются обычной профанацией. Да, они дают некоторое представление о потенциальных группах риска, но только и всего.


4. Исследования на конкретные предрасположенности к заболеваниям и наследственные заболевания пока еще стоят дорого. Примеры

https://www.kdlolymp.kz/pricelist/petropavlovsk

https://genetico.ru/prices?id=124


5. Открытые базы данных генетических вариантов SNPedia и https://promethease.com НЕ ЯВЛЯЮТСЯ достоверным источником информации, правильно соотнести полученные генетические варианты с их интерпретацией не представляется возможным.


6. Более достоверные открытые базы данных для изучения генетических вариантов - это ncbi, ensembl, genecards, geneontology, www.lrg-sequence.org - в них можно смотреть без биологического образования, но с хорошим английским и консультацией грамотного специалиста.


Итоговые выводы: Данные генетические тесты можно использовать только в развлекательно-познавательных целях, если не жалко денег. Для медицински достоверных результатов пока еще нужно идти в клиники и делать исследования на отдельные заболевания и панели. Можно сделать частичную расшифровку генома, но это будет гораздо дороже генетического теста и потом вам все равно придется дополнительно платить за интерпретацию данных в сторонних клиниках.


А пока ждем дальнейшего удешевления секвенирования и развития новых методов ускоренной генетической диагностики.

Показать полностью 8
57

Сложная популяционная история и модели примеси в роду людей. Неандертальцы, денисовцы, эректусы и др

Примесь является доминирующей в формировании моделей генетической изменчивости. А сравнение последовательностей геномов древних и современных людей зафиксировало многочисленные случаи скрещивания, включая поток генов от неандертальцев и денисовцев, а также от ранних современных людей к неандертальцам. Тем не менее, относительно редкие находки и трудности с получением древней ДНК затрудняют анализ вклада древних популяций в генетическое разнообразие людей. Но тут на помощь приходят новые методы, которые позволяют определять древние примеси, и с каждым годом эти методы становятся всё точнее.

В этой статье собраны некоторые самые новые данные из работ этого года. Речь пойдёт как об анатомически современных людях из относительно недавнего прошлого из Западной Африки, так и о неандертальцах, денисовцах и их предках со странным названием - неандерсовцы, которые в свою очередь смешивались с более древней популяцией, вероятно эректусов, заселившей Евразию 1,9 млн лет назад.

Начну с менее далёкого прошлого.

Сразу отмечу, что многие люди, часто делают одну и ту же ошибку, неверно представляя себе климат в прошлом и Африка не исключение. В качестве примера можно привести, новые данные, полученные благодаря анализу фауны возрастом от 10200 до 4650 лет из пещеры Такаркори в пустыне Сахара на территории Ливии. Где были обнаружены останки рыб, таких как цихлиды и сомообразные, а также животных, которых употребляли в пищу обитатели пещеры.

Сложная популяционная история и модели примеси в роду людей. Неандертальцы, денисовцы, эректусы и др Наука, Антропогенез, Эволюция, Генетика, Происхождение человека, Видео, Длиннопост, ДНК, Гифка

Поэтому представляя регионы Африки стоит делать поправку на разницу в климате в разные периоды, ведь некоторые регионы когда-то были влажными и богатыми как водой, так и жизнью, о чём свидетельствуют находки многочисленных поселений людей и разнообразия фауны.


Древние западноафриканские охотники и собиратели в контексте истории африканского населения


В работе, опубликованной в феврале этого года, авторы приводят данные ДНК всего генома четырех детей возрастом от 8000 до 3000 лет из пещеры Шум Лака в Камеруне, одного из самых ранних известных археологических памятников в пределах вероятной родины языковой группы банту — бенуэ-конголезской семьи. Хотя всего было проанализировано 18 человек, ДНК только 3-х мальчиков от 4 до 15 лет и одной девочки 4-х лет, оказалась пригодной для дальнейших анализов. В любом случае это первые геномы с этой территории.

Сложная популяционная история и модели примеси в роду людей. Неандертальцы, денисовцы, эректусы и др Наука, Антропогенез, Эволюция, Генетика, Происхождение человека, Видео, Длиннопост, ДНК, Гифка

У более древних ребят была гаплогруппа мтДНК L0a2a1, довольно распространённая в Африке и гаплогруппы Y-хромосомы В и A00. Гаплогруппа В распространена у современных охотников и собирателей Центральной Африки, а A00, является древнейшей линией, которая появилась от 200 до 300 тыс. лет назад.

Результаты анализов показали, что современные охотники и собиратели не являются потомками популяции, чьи представители захоронены в пещере Шум Лака, как и большинство современных носителей языков банту. Представители Шум Лака генетически ближе к носителям грассфилдской группы бантоидных языков. И они проживали в регионе, как минимум 5 тыс. лет, после чего были заменены разнородными группами людей, чьи потомки и населяют эти территории в настоящее время.

Сложная популяционная история и модели примеси в роду людей. Неандертальцы, денисовцы, эректусы и др Наука, Антропогенез, Эволюция, Генетика, Происхождение человека, Видео, Длиннопост, ДНК, Гифка

Были определены 3 основных центра разветвления популяций с 4 отдельными линиями, которые проще воспринимать на графике. Стоит отметить, что узловые точки не означают одновременное расхождение и последовательность, а лишь схематически обозначают относительно небольшой интервал времени.

Сложная популяционная история и модели примеси в роду людей. Неандертальцы, денисовцы, эректусы и др Наука, Антропогенез, Эволюция, Генетика, Происхождение человека, Видео, Длиннопост, ДНК, Гифка

Ключевыми моментами являются:


1. Раннее разделение людей на популяции, связанные с центральноафриканскими охотниками-собирателями около 300-200 тыс. лет назад (черный цвет), на южноафриканских охотников-собирателей около 250-200 тыс. лет назад (красный цвет), на другие популяции современных людей (оранжевый цвет), и на неизвестную популяцию, по которой нет данных (голубой). Линия, связанная с центральноафриканскими охотниками-собирателями в свою очередь делится на восточную и западную, а последняя и ведёт к представителям Шум Лака.


2. В этом узле происходит разделение на базальную западноафриканскую линию (зелёный цвет), на популяцию людей, которые в последствии вышли за пределы Африки (желтый), на восточноафриканских скотоводов-земледельцев (сиреневый), и на популяцию, связанную с обитателем эфиопской пещеры Мота, возрастом 4500 лет. Выделение популяции, связанной со всеми неафриканцами, произошло между 80 и 70 тыс. лет назад. Что согласуется с филогеографией мтДНК-в частности, с выделением гаплогруппы L3, которая, вероятно, возникла в Восточной Африке около 70 000 лет назад. А также согласуется с выделением гаплогруппы Y-хромосомы CT в тот же период. Эти мутации присутствуют во всех современных мужских линиях человека, за исключением A и B-M60.


3. Узел связан с расширением родословной, связанной с носителями языков банту.


В целом результаты подтверждают недавние аргументы генетиков и археологов по поводу того, что происхождение человека в Африке могло включать глубоко расходящиеся, географически разделенные популяции. Но также стоит отметить наличие в районе расхождения с неандертальцами ещё одной неизвестной предковой линии людей.


Выявление и интерпретация явной неандертальской родословной у африканцев


Суть этого исследования заключается в описании новой методики, которая позволяет обнаружить древние примеси в геномах современных людей. Самым интересным было обнаружение 0.3% неандертальского генома у африканцев.

Сложная популяционная история и модели примеси в роду людей. Неандертальцы, денисовцы, эректусы и др Наука, Антропогенез, Эволюция, Генетика, Происхождение человека, Видео, Длиннопост, ДНК, Гифка

Хотя ранее считалось, что примесь неандертальцев есть только у неафриканских популяций, около 2%. Примечательно, что некоторые из обнаруженных гаплотипов связаны с реакцией на ультрафиолет. Но ведь африканцы не могли встречаться с неандертальцами. Также 94% неандертальской примеси у африканцев присутствует и у людей за пределами Африки. Результаты дополнительных исследований показали, что имела место обратная миграция в Африку, людей уже с неандертальской примесью. Но также, в меньшей степени, была примесь от сапиенсов к неандертальцам до того, как современные люди вышли из Африки. Также новый метод показал, что следов неандертальцев у азиатских популяций больше всего на 8% чем у европейских, хотя ранее считали, что эта разница составляет 20%.

В целом метод довольно интересный, но он работает только в случае с поиском генетического вклада известных древних популяций, чей геном уже секвенирован.

Но в следующей работе, опубликованной, менее чем через 2 недели, после вышеописанной, для определения уже использовался метод, при помощи которого можно идентифицировать сегменты ДНК древнего происхождения без наличия секвенированного образца генома их носителей.


Восстановление сигналов неизвестной древней примеси в африканских популяциях


В этой работе исследователи предоставили дополнительные линии доказательств архаичной примеси в четырех популяциях Западной Африки. Эти популяции представлены народом Ишан из Южной Нигерии, населением Гамбии, народностью менде в Сьерра-Леоне и группой родственных народов йоруба из Нигерии. Анализ показал, что эти популяции получили от 2 до 19% своего генетического происхождения от древней популяции, которая происходит от общей линии до разделения неандертальцев и современных людей.

Сложная популяционная история и модели примеси в роду людей. Неандертальцы, денисовцы, эректусы и др Наука, Антропогенез, Эволюция, Генетика, Происхождение человека, Видео, Длиннопост, ДНК, Гифка

А также этот вклад был обнаружен и у европейских популяций, что подтверждает время примеси до выхода анатомически современных людей из Африки. Используя метод, который может идентифицировать сегменты древнего происхождения без необходимости ссылаться на секвенированные древние геномы, авторы построили карты геномного происхождения перечисленных ранее популяций. Их анализ и выявил сегменты неизвестного древнего происхождения с высокой частотой.

Сложная популяционная история и модели примеси в роду людей. Неандертальцы, денисовцы, эректусы и др Наука, Антропогенез, Эволюция, Генетика, Происхождение человека, Видео, Длиннопост, ДНК, Гифка

Результаты показывают существенный вклад древнего происхождения в формирование генофонда современных западноафриканских популяций. Но на графике примесь от древней популяции была перед выходом людей из Африки.

Сложная популяционная история и модели примеси в роду людей. Неандертальцы, денисовцы, эректусы и др Наука, Антропогенез, Эволюция, Генетика, Происхождение человека, Видео, Длиннопост, ДНК, Гифка

Одна из интерпретаций недавнего времени примеси, которую документируют исследователи, заключается в том, что архаичные формы сохранялись в Африке до сравнительно недавнего времени. С другой стороны, древняя популяция могла ранее внести генетический вклад в современную человеческую популяцию, которая затем скрещивалась с предками популяций проанализированных в этом исследовании. Хотя эти модели не являются взаимоисключающими, и вполне вероятно, что история африканцев включает генетические вклады от множества отличающихся популяций, о чем свидетельствует большой эффективный размер популяции, которая генетически связана с архаичной. В то время как анатомически современные люди появляются в ископаемой летописи около 200 тыс. лет назад, относительно молодые окаменелости с сочетанием архаичных и современных анатомических особенностей были найдены в Африке к югу от Сахары и на Ближнем Востоке.

Примерами таких окаменелостей являются череп из Иво Элеру, на юго-западе Нигерии, возрастом 13 тыс. лет и человеческие останки из Ишанго в современной Демократической Республике Конго, дотированные около 20 тыс. лет, которые не вписываются в рамки изменчивости современного человека. А это может указывать на то, что ещё относительно недавно по Африке бродили люди, отличающиеся от современных и вносили свой вклад в геномное разнообразие африканцев, демонстрируя сложную историю взаимодействия современных и архаичных людей в Африке. Неафриканские популяции также демонстрируют аналогичные смеси, предполагая, что компонент архаического происхождения присутствовал до разделения африканского и неафриканского населения. Детальное понимание архаичной генетической примеси и ее роли в адаптации к разнообразным условиям окружающей среды потребует анализа современных и древних геномов по всему географическому диапазону Африки.


Предки неандертальцев и денисовцев скрещивались с дальними родственниками людей


Авторы этой работы "копнули" ещё глубже чем предыдущие, на сотни тысяч лет назад, когда представители рода людей с более крупным мозгом появляются в окаменелостях Европы вместе с ашельскими каменными орудиями. Существуют разногласия по поводу того, как следует интерпретировать этих первых европейцев. Некоторые видят в них общих предков современных людей и неандертальцев, другие - в качестве эволюционного тупика, которых позже заменили выходцы из Африки, а третьи - в качестве первых представителей линии неандертальцев. Новые оценки наиболее соответствуют последним из этих взглядов. Они подразумевают, что 600 тыс. лет назад неандертальцы были уже отдельной линией, отделенной не только от линии современных людей, но и от денисовцев. Эти результаты разрешают противоречия с окаменелостями гейдельбергского человека из Сима-де-лос-Уэсос, которые вначале были датированы как минимум в 350 тыс. лет. Генетические данные показали, что они были представителями более ранней популяции предков до неандертальцев и, следовательно, после разделения неандертальцев и денисовцев. Однако генетические данные указывали на то, что этот раскол произошел около 381 тыс. лет назад. Это было трудно согласовать с предполагаемым возрастом окаменелостей из Сима-де-лос-Уэсос, но позже нестыковка увеличилась, ведь усовершенствованные методы датирования показали возраст окаменелостей, около 600 тыс. лет и намного старше молекулярной даты разделения денисовцев и неандертальцев. Это несоответствие частично объясняется различными калибровками скорости мутаций. Исследователи кафедры антропологии, университета Юты, также отмечают, что новые результаты по численности неандертальцев отличаются от тех, которые они опубликовали в 2017 году и которые были подвергнуты критике их коллег. Кстати это хороший пример признания учёными своих ошибок. По новым оценкам авторов исследования, этот конфликт разрешается, переносом даты разделения далеко за пределы возраста окаменелостей из Сима-де-лос-Уэсос, используя геномы с более высоким покрытием - неандертальца из пещеры Виндия в современной Хорватии, а также алтайских денисовца и неандертальца. При этом неандертальцы, которые поделились своей ДНК с современными европейцами, генетически были больше похожи на неандертальца из пещеры Виндия, чем на неандертальца из Денисовой пещеры. Здесь стоит отметить, что на Алтае жили разные неандертальцы. Относительно недалеко от Денисовой пещеры, расположена Чагырская пещера, где жили неандертальцы из второй волны заселения, которые отличались от своих более древних соседей, как по каменной индустрии, так и генетически.

Сложная популяционная история и модели примеси в роду людей. Неандертальцы, денисовцы, эректусы и др Наука, Антропогенез, Эволюция, Генетика, Происхождение человека, Видео, Длиннопост, ДНК, Гифка

Новая реконструкция включает в себя три волны миграции рода людей из Африки в Евразию:


1. Миграция ранних Homo или "супердревней" популяции около 1,9 млн. лет назад. Что совпадает с датировкой дманисских гоминидов.


2. Миграция около 700 тыс. лет назад предковой линии неандертальцев и денисовцев до их разделения. Именно эту популяцию исследователи для простоты назвали, совместив два слова - неандертальцы и денисовцы. Для нас это что-то на подобие "неандерсовцев".


3. Миграция современных людей около 50 тыс. лет назад.


При этом, результаты показывают, что "неандерсовцы" скрещивались с представителями "супердревней" популяции в начале среднего плейстоцена, вскоре после их прихода в Евразию. Скорее всего это были евразийские эректусы. Это самая ранняя известная смесь между популяциями из рода людей. Кроме того, эти две популяции были более отдаленно связаны друг с другом, чем другие популяции, из известных на данный момент, которые скрещивались между собой. Они были разделены по происхождению на 1,2 млн лет. Позже, когда представители "супердревней" популяции людей обменивались генами с денисовцами, эти две популяции были еще более разделены во времени. Для сравнения, неандертальцы и денисовцы, которые скрещивались с современными людьми, были отдалены друг от друга менее чем на 700 тыс. лет. Вполне вероятно, что "супердревние" люди произошли от первоначальной популяции людей в Евразии, чья расчётная численность составляла от 20 до 50 тысяч человек. Такой размер указывает на то, что эта популяция включала по меньшей мере две глубоко разделенные подгруппы, одна из которых смешана с неандерсовцами, а другая - с денисовцами. Исследователи предполагают, что около 700 тыс. лет назад неандерсовцы вышли из Африки в Евразию, испытали эффект бутылочного горлышка или сокращение генофонда, скрещивались с древними популяциями людей Евразии, которые уже там жили более миллиона лет, а потом в значительной степени заменили их в свою очередь разделившись на восточные и западные субпопуляции - денисовцев и неандертальцев. Похожие события произошли 50 тыс. лет назад, когда анатомически современные люди вышли из Африки и сменили неандертальцев и денисовцев.

Эта работа также примечательна тем, что демонстрирует, сколько нужно времени, чтобы изолированные друг от друга популяции людей всё ещё могли скрещиваться. Получается, что как минимум 1,2 млн лет в тех же условиях.

В завершении хочу акцентировать внимание на том, что все упомянутые работы были опубликованы с небольшим перерывом в этом году. Поэтому представьте, как много информации появляется в различных направлениях науки каждый месяц.

Источники:
1. Lipson, M., Ribot, I., Mallick, S. et al. Ancient West African foragers in the context of African population history. Nature 577, 665–670 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-1929-1 Identifying and Interpreting Apparent Neanderthal Ancestry in African Individuals
2. Lu Chen, Aaron B. Wolf, Wenqing Fu, Liming Li, Joshua M. Akey, Show footnotes Published:January 30, 2020 https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.01.012
3. Recovering signals of ghost archaic introgression in African populations Arun Durvasula and Sriram Sankararaman https://doi.org/10.1126/sciadv.aax5097
4. Neanderthal-Denisovan ancestors interbred with a distantly related hominin Alan R. Rogers*, Nathan S. Harris and Alan A. Achenbach https://doi.org/10.1126/sciadv.aay5483 5. Van Neer W, Alhaique F, Wouters W, Dierickx K, Gala M, Goffette Q, et al. (2020) Aquatic fauna from the Takarkori rock shelter reveals the Holocene central Saharan climate and palaeohydrography. PLoS ONE 15(2): e0228588. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0228588

Показать полностью 8
194

Интересное о ДНК

Можно ли отличить близнецов по ДНК? А составить портрет преступника? Найти дальних родственников?

Интересное о ДНК Биология, Генетика, Биотехнологии, ДНК, Наука, Длиннопост, Фонд эволюция, Гены

Оборудование для чтения генома становится все изящней и совершенней. Например, маленькое устройство, подключенное к ноутбуку на фотографии – это секвенатор третьего поколения, нанопоровый MinION, способный прочитать до 2 млн нуклеотидов за один проход. А как это можно применить, например, в криминалистике?


Однояйцевые близнецы развиваются из одной клетки, разделенной пополам, и изначальный набор генов у них был одинаков. Но в ДНК происходят мутации еще с самых первых дней зародыша, и продолжаются всю жизнь. Полногеномное сканирование может выявить отличия всего в несколько нуклеотидов! Так можно выявить преступника. Правда, в случае установления отцовства это не поможет)


Чтобы иметь возможность составить портрет по ДНК, нужно собрать огромные массивы данных. Геном не сканируется полностью в каждом случае, лишь анализируются характерные кусочки и сопоставляются с внешними признаками. Есть сложность: для каждой популяции надо создавать свою базу. В итоге можно определить пол, цвет кожи, предположить рост и склонность к полноте, примерный возраст и генетические заболевания. Для черт лица пока что есть лишь вероятность в процентах. Но какие-то признаки могут быть «точно не»: не карие глаза и не вьющиеся волосы, к примеру. В США с помощью этой технологии уже удавалось найти преступников. В странах СНГ с 2017г. тоже работает аналогичный проект «ДНК-идентификация».


Генетика помогает не только криминалистике, но и истории. Y-хромосома, в отличие от других, почти неизменная передается по мужской линии. Исключение – совсем небольшие участки, где происходит обмен, и точечные мутации, которые накапливаются из поколения в поколение. С ее помощью можно отследить родственные связи аж на несколько тысячелетий! А общие характерные признаки (гаплотип) могут рассказать, какой группе принадлежит эта хромосома – европейцы, африканцы, азиаты… Правда, если чей-то забытый прапрапрадедушка приехал издалека, его потомков будет ждать сюрприз) Но в областях, где народ жил обособленно на протяжении долгого времени, может сформироваться свой уникальный гаплотип. Это помогло в 2011 г. узнать имя террориста-смертника, взорвавшего бомбу в Домодедово.


А что у нас по женской линии? А по ней есть митохондрии – энергетические станции клетки, имеющие свой небольшой геном (около 16 тысяч нуклеотидов, в отличие от ядерного генома, в котором около 3 млрд). В большинстве случаев они все передаются от матери вместе с яйцеклеткой. Таким образом, родственные связи по женской линии тоже можно отследить.


Данная статья представляет собой краткий обзор книги Е.В. Клещенко "ДНК и ее человек", 2019г. Уточнение по наследованию митохондий: в 2018 г. был установлен факт возможности их наследования от обоих родителей в редких случаях: https://www.pnas.org/content/115/51/13039

Показать полностью
695

Альтернатива противоклещевому иммуноглобулину

Скоро весна и как известно

Альтернатива противоклещевому иммуноглобулину Клещевой энцефалит, Медицина, Генетика, Академгородок, Копипаста, Длиннопост

Но у меня для вас хорошая новость - в Институте химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) СО РАН завершили доклинические испытания препарата для экстренной профилактики и лечения вирусного клещевого энцефалита.

Лекарство создано на основе антител мыши и человека методами синтетической биологии. Новый препарат намного эффективнее и безопаснее применяемого сегодня противоклещевого иммуноглобулина, выделяемого из донорской крови. Мышиная часть связывает вирус и не дает ему инфицировать клетки, а человеческая запускает в организме пациента необходимые иммунные реакции.

О разработке нового препарата рассказывает заведующая лабораторией молекулярной микробиологии ИХБФМ СО РАН, доктор биологических наук Нина Тикунова:

- Вирус клещевого энцефалита (ВКЭ) - один из самых патогенных для человека вирусных агентов на территории России. Ежегодно на пункты серопрофилактики приходят около 500 тысяч пострадавших от укусов клещей. При этом ареал распространения вируса в последние годы расширяется. Клещи стали обычным явлением не только в Сибири и на Дальнем Востоке, но и в европейской части страны. Вирус распространен также в Китае, Казахстане и во многих странах Европы

При этом эффективных средств лечения клещевого энцефалита сегодня в мире нет. В России сейчас пациентам вводят препарат иммуноглобулина, который изготавливается из донорской крови. Но это настоящий коктейль из различных антител - кроме необходимых для нейтрализации ВКЭ, он содержит множество других антител, по сути, балластных. Из-за этого приходится использовать большие дозы сывороточного иммуноглобулина, что может вызывать побочные реакции у пациентов. Кроме того, препараты из донорской крови потенциально опасны - они могут содержать вирусы, прионы и аномальные антитела. По этой причине в развитых странах от них постепенно отказываются.

Еще одна проблема в том, что разные партии препаратов, полученных из крови, заметно отличаются по своим качествам.

Нашей задачей было создать высокоэффективный препарат для борьбы с ВКЭ, лишенный этих недостатков. Мы использовали технологию создания так называемых "химерных" антител, в которых меньшая часть иммуноглобулина взята от мыши, а большая - от человека.

- А зачем вообще мышиная часть, ведь лечить нужно людей, а не грызунов?

Нина Тикунова: - Во-первых, эксперименты на людях нельзя проводить по этическим соображениям. А во-вторых, в природе мыши не погибают от энцефалита, хотя к ним часто присасываются клещи. У грызунов в процессе эволюции сформировалась очень мощная иммунная защита от этого вируса. И это может помочь человеку.

Мы использовали наработки наших предшественников, ранее в ИХБФМ были получены моноклональные мышиные антитела против ВКЭ, их применяли для диагностических целей. Зная, что они замечательно нейтрализуют вирус, мы проверили их протективную способность. Ведь одно дело реакция антитела с вирусом в пробирке, а другое - способность защитить от болезни лабораторных животных. Оказалось, что эти антитела справляются с сотнями летальных доз ВКЭ. После этого мы сделали химерные антитела, и оказалось, что они работают еще лучше.

Мышиная часть антитела эффективно связывает вирус и не дает ему инфицировать клетки, а человеческая запускает необходимые иммунные реакции вплоть до выведения чужеродного агента из организма пациента.

– Но нет ли опасности, что иммунная система человека воспримет мышиную часть как чужеродный белок и будет вырабатывать антитела уже против него?

Нина Тикунова: –Такая опасность практически отсутствует. Химерные антитела широко применяются в онкологии для борьбы с раковыми клетками и при этом возникают аллергические реакции. Там на это закрывают глаза, ведь опухоль намного опаснее для жизни пациента. Но в онкологии используют большие дозы антител в течение нескольких месяцев, а для профилактики при укусе клеща нужна лишь одна инъекция. Даже если человек заболел энцефалитом, для лечения нужно всего 3-4 укола. А поскольку наш препарат высокоспецифичный его доза в сто раз меньше, чем у применяемого сейчас иммуноглобулина. Это сильно снижает вероятность аллергической реакции.

И, наконец, наши химерные антитела относятся к классу "гуманизированных", мышиная часть в них сведена к минимуму - всего 2 процента.

Поэтому мы надеемся, что первый этап клинических испытаний, когда здоровым добровольцам вводят препарат и проверяют: нет ли токсических и аллергический реакции, пройдет успешно.

– Большой плюс вашей работы в том, что вы не только получили эффективный препарат, но и разработали технологию его производства, не зря же права на него выкупила фармацевтическая компания?

Нина Тикунова: – Это так, но не на все сто процентов. Действительно, мы ввели гены, кодирующие наши антитела, в геном специальных эукариотических клеток-продуцентов. И выделили клеточный штамм, который стабильно производит большое количество нужных нам антител.

Также мы разработали опытно-промышленную технологию производства препарата по международным фармацевтическим стандартам GMP на основе биореактора емкостью 5 литров. Но производственникам нужно увеличить объем до нескольких сотен литров, это не так просто как может показаться.

– Ключевой вопрос - сегодня стоимость инъекции противоклещевого энцефалита - 7-8 тысяч рублей, не случайно многие покупают страховку "от клеща". Будет ли ваш препарат дешевле?

Нина Тикунова: – Трудно сказать, все будет зависеть от спроса, ведь нужно будет завоевывать рынок. Но нужно помнить, что это не только экономический, но и социальный проект. Только в Новосибирской области каждый год от клещевого энцефалита умирает несколько человек, многие становятся инвалидами. Часть затрат можно финансировать из бюджета как это делается при производстве вакцинных препаратов.

Источник

Показать полностью
736

Посмотрите, какие люди у нас сидят в Совете Федерации

Сенатор Россель предположил, что иностранное детское питание меняет гены детей в России

Экс-глава Свердловской области, член Совфеда Эдуард Россель на Демидовских чтениях рассказал об опасности зарубежного детского питания. По его мнению, современные технологии позволяют регулировать гены через детское молоко.

«Это страшная вещь, потому что наука уже пришла к такому «достижению», что через детское молоко, регулируя гены можно сделать так, что будут рождаться только девочки. Я смотрю, десять детишек рождаются. Два парня, остальные девочки. Я думаю, неужели нас достали уже? Это ведь государственная безопасность!»

В беседе с «Газетой.Ru» Россель пояснил, что занимался изучением этого вопроса вместе с бизнесменом и председателем Общественной палаты Свердловской области Сергеем Майзелем.

«Я занимался этой проблемой с Сергеем Майзелем. Мы подготовили программу по выработке отечественного детского питания. Никак не можем пробиться через Минпромторг», — пояснил сенатор.

В свою очередь Майзель подтвердил слова Росселя о возможности редактирования генов с помощью детского питания.

«На сегодняшний день появилась возможность редактировать генную цепочку так, что будет преобладание той или иной гендерной популяции. Поэтому в идеологии он (Эдуард Россель – прим. Ред.) безусловно прав», — сказал он «Газете.Ru».

При этом собеседник утверждает, что о существовании подобной технологии известно уже давно. «Этой истории уже 20 лет. Это не является каким-либо откровением. Это очень просто доказать, достаточно проверить изменение генной цепочки», — заключил он.

https://m.gazeta.ru/social/news/2020/02/06/n_14005747.shtml


Комментарий Александра Панчина, к.б.н., снс ИППИ им. А. А. Харкевича РАН

Посмотрите, какие люди у нас сидят в Совете Федерации. Видите ли, у них детское питание меняет «генные цепочки» детей и делает из мальчиков девочек. Не летать нам к далекому космосу, пока страной управляют люди без элементарной научной грамотности.

«Я смотрю, десять детишек рождаются. Два парня, остальные девочки. Я думаю, неужели нас достали уже?»

Уважаемый сенатор! Узнайте пожалуйста, что такое репрезентативная выборка и что такое апофения. По статистике мальчиков в РФ рождается даже больше, чем девочек. Но у мальчиков выше смертность, поэтому по данным Росстата на одну тысячу мужчин в нашей стране приходится 1154 женщины. Хотите больше мужчин — улучшайте систему здравоохранения.

«Я занимался этой проблемой с Сергеем Майзелем. Мы подготовили программу по выработке отечественного детского питания. Никак не можем пробиться через Минпромторг».

Вы бы лучше с генетиком пообщались, а не с бизнесменом. А вот что говорит этот председатель общественной палаты Свердловской области:

«На сегодняшний день появилась возможность редактировать генную цепочку так, что будет преобладание той или иной гендерной популяции. Поэтому в идеологии он (Эдуард Россель – прим. Ред.) безусловно прав» ... «Этой истории уже 20 лет. Это не является каким-либо откровением. Это очень просто доказать, достаточно проверить изменение генной цепочки».

Единственный работающий на практике способ повлиять на пол ребенка – выбрать определенный пол при искусственном оплодотворении с использованием множества эмбрионов. Если бы пол можно было бы менять детским питанием, это был бы прорыв в области репродуктологии.

Кстати, «генная цепочка» мальчиков отличается от «генной цепочки» девочки очень просто: наличием Y-хромосомы с геном SRY. Не знаю, что они там проверять собрались. Подозреваю, что виновата совсем другая цепочка.

1. Появляются страшилки о вреде ГМО, основанные на магическом мышлении: если я съем ГМО, то я генномодифицируюсь. Так оно не работает. Я не сварюсь, если съем вареное яйцо. Человек не станет человеком-пауком если его укусит радиоактивный паук. Генная инженерия – сложная процедура, требующая определенных условий.

2. Появляется желание заработать на страшилке. Компании обвиняют друг друга в том, что у них ГМО. Profit. Ну а стыдно за них потом всем нам.

https://m.vk.com/wall187756_241101

https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=1022186195164389...

Показать полностью
77

Томас Кран о секвенировании генома

Томас Кран, генетик, руководитель лаборатории YSEQ участвовал в организованной ИОГен РАН международной конференции "Столетие популяционной генетики человека" в Москве и любезно согласился дать нам интервью. Мы спросили, что такое гаплотипы, как их определяют и зачем это нужно.

Благодарим за предоставленное помещение библиотеку "Научка".


Оператор: Алла Пашкова.

Интервьюер: Андрей Шкиперов.

Перевод: Олег Науменко, Андрей Шкиперов.

Озвучка: Андрей Шкиперов, Павел Камушкин.

Дизайн: Алла Пашкова.

Монтаж: Александр Афанасьев.

Интервьюер: Здравствуйте, Томас. Рады возможности пообщаться с вами здесь, в Москве. Первый вопрос — мы называем большие группы людей, которые имели очень давнего общего предка, гаплогруппами. Они так называются, потому что их гаплотипы очень похожи…


Томас Кран: Да, на самом деле они не только похожи, но и в определенной степени идентичны. Раньше мы использовали STR-маркеры, краткие тандемные повторы, но у них очень высокая скорость мутаций. Поэтому результаты получались немного расплывчатыми — мутации были и прямыми, и возвратными тоже. Но сейчас мы все больше и больше погружаемся в SNP-филогению (SNP – single nucleotide polymorphism, однонуклеотидные замены, также в русскоязычной среде часто используется жаргонизм “снип” – прим. ред.) и можем даже говорить о гаплотипах, состоящих из снипов — и вот они не только похожи, но и в значительной степени идентичны для разных индивидов в одной группе.


Интервьюер: Вы сейчас затронули два вопроса, так как мой второй вопрос касался STR-маркеров — почему они слабы для наших целей? Тогда следующий вопрос — почему именно STR-гаплотипы раньше были главной характеристикой хромосомы?


Томас Кран: Раньше нам были доступны только STR-маркеры, потому что эта технология гораздо проще для тестирования, и вы всегда проверяете одни и те же маркеры. Но сейчас появились новые способы секвенирования и значительно более совершенные процессы для тестирования SNP. Мы приближаемся к точке, когда сможем проводить тесты SNP, снипов в Y-хромосоме, с той же точностью за ту же цену, даже скорее с гораздо большей точностью.


Интервьюер: Спасибо. При генотипировании в своей лаборатории вы используете снипы, панель маркеров SNP. Но вы не используете олигонуклеотидные полиморфизмы — когда несколько снипов идут подряд. Также вы обычно не используете вставки и делеции для своих тестов. Почему?


Томас Кран: Не совсем так. Прежде всего, вставки и делеции могут быть очень хорошими, надежными и стабильными, если есть только два-три нуклеотида, которые удаляются или вставляются, и нигде в этой последовательности нет повторов. Однако если один и тот же кусок повторяется, скажем, восемь раз или больше, то это становится проблемой. Тогда у нас есть по сути настоящий участок STR, который может мутировать взад-вперёд — и таких участков мы стараемся избегать ради стабильности филогенетического дерева. Поэтому мы пытаемся использовать повторы вплоть до, может быть, четырёхкратных, а если больше — считаем, что дерево становится слишком нестабильным. Но в целом вставки и делеции НЕ ненадежны или плохи, их просто сложнее протестировать используемыми технологиями, и обычно для их оценки требуется человек, работающий вручную, потому что их можно описать совершенно по-разному. И очень трудно найти для этого устойчиво качественный метод.


Интервьюер: Спасибо. И когда вы читаете снип, как вы находите точное место во всей ядерной ДНК, где находится этот снип? То есть, речь идет о технологии: как вы читаете конкретный участок молекулы?


Томас Кран: Сейчас это очень распространённая процедура — мы применяем методы NGS (секвенирование нового поколения). По сути NGS — это нарезка всей ДНК на короткие фрагменты и их секвенирование, а затем сборка паззла на референсной последовательности с помощью компьютера. Это то, что мы обычно делаем. И если мы видим разницу с референсной последовательностью, то как правило это означает, что есть какая-то вариация. Конечно, нам нужно рассортировать и каталогизировать все эти вариации и посмотреть, какие из них являются общими для нескольких людей, а какие — просто индивидуальная мутация у конкретного человека. Сейчас мы занимаемся доработкой филогенетических деревьев до мельчайших деталей, поэтому индивидуальные мутации очень ценны для человека, который сдал новый тест. Мы пытаемся определить для него новые маркеры, помещаем их в каталог, чтобы другие люди могли сравнить себя с ним. И когда два человека находят у себя одну и ту же мутацию, это говорит о том, что они — родственники, и мы находим новый узел дерева — это то, что нам нужно.

Томас Кран о секвенировании генома Генетика, Популяционная генетика, Секвенирование, ДНК, Генеалогия, Видео, Длиннопост

Интервьюер: Но если кто-то просит всего один SNP, вы делаете праймеры или…?


Томас Кран: Да, обычно у нас есть результат анализа всего генома или NGS-секвенирования, в котором люди находят новый маркер. Но проводить исследование всего генома для каждого члена большой семьи — это очень дорого. Поэтому мы думали о том, как всё удешевить. Если вы уже знаете мутации, характерные для вашей семейной ветви, нет необходимости исследовать Y-хромосому целиком. Вы просто смотрите на один маркер, и он уже есть в нашей лаборатории. Часть процесса — это проверка маркера: надёжен ли он, можем ли мы сделать праймеры? И если можем, мы ставим маркер в очередь, всё занимает буквально несколько недель — и вот у нас есть праймеры, которые мы сразу же можем включать в тесты.


Интервьюер: Тогда вопрос — как разрабатываются праймеры? Если можно, пару слов об этом. Какие с этим бывают трудности?


Томас Кран: Мы уже разработали около сорока тысяч пар праймеров. Обычно мы берем участок из референсного генома вокруг снипа, плюс-минус, например, пятьсот пар оснований, и пытаемся найти идентичные области в другом месте генома. Например, мы просто... удаляем Y-хромосому из референсной последовательности, что делает ее женской референсной последовательностью, а затем сопоставляем нужный кусок ДНК с остальной частью генома, и мы очень часто видим: о, он совпадает с X-хромосомой, он идентичен на — может быть 90%, может 95, иногда бывает даже 100% — вообще различий нет. И чем выше сходство, тем выше вероятность того, что на этом участке была рекомбинация хромосом друг с другом, что плохо для филогенетического дерева, потому что тогда у нас будут обратные и параллельные мутации. Мы стараемся избегать такого. И у нас есть более или менее случайная, но довольно чёткая грань, где это действительно становится проблематичным — это 95%. Конечно, можно возразить, что это число взято с потолка, но таков наш опыт работы со многими, очень многими созданными нами праймерами, и мы пришли к выводу, что слишком обидно разрабатывать пограничные праймеры, платить за них деньги и видеть, что они не работают. Вот так мы пришли к этому числу.


Интервьюер: Что касается сложностей, также существуют палиндромные участки. Может быть, какие-то ещё есть трудности? Расскажите об этом.


Томас Кран: Ну, я только что упомянул, что мы сопоставляем с женской эталонной последовательностью, но, конечно, есть повторяющиеся единицы, участки и на самой Y-хромосоме. Y-хромосома имеет самую большую палиндромную последовательность, и у нас есть, например, палиндром P1 — 1,6 миллиона оснований — которые, я бы сказал, более чем на 99% идентичны с обеих сторон. Это по сути последовательность, которая идёт вперед, разворачивается и возвращается с обратной комплементарной последовательностью.

Томас Кран о секвенировании генома Генетика, Популяционная генетика, Секвенирование, ДНК, Генеалогия, Видео, Длиннопост

Таким образом, вы можете себе представить, что практически идентичные участки некоторых палиндромов также рекомбинированы друг с другом, мы видели это и в прошлом с маркерами STR. Так что да, эти участки, конечно, являются проблемой для филогении. Но они хороши для выживания Y-хромосомы, потому что она может сама себя восстановить, и эти участки следуют очень сложной логике. Но самое интересное, что некоторые гаплогруппы — как J1 — имеют огромную делецию в этой палиндромной области, поэтому в их большом палиндроме не хватает одного плеча. Так что для них мы можем использовать эту последовательность, так как она не рекомбинирована, а уникальна. Таким образом, последовательности для некоторых гаплогрупп на Y-хромосоме могут быть использованы для филогенетического дерева, в то время как в других гаплогруппах этот же участок не пригоден для таких целей.


Интервьюер: Интересная информация. Вы сказали, что палиндромные участки могут быть огромными, но целая хромосома во много раз больше, поэтому вы получаете огромное количество данных. Как вы управляетесь с ними? Какие инструменты вы используете для работы с этими данными?


Томас Кран: Конечно, секвенирование нового поколения даёт массу данных. Интересно, что это только один процент генома, Y-хромосома. Так что, по сути, мы стреляем из пушки по воробьям. В любом случае, это все еще двадцать миллионов оснований, на которые мы смотрим. И эти двадцать миллионов оснований... Мы по существу из них извлекаем различия с референсной последовательностью, что сводит информационное содержимое только к важным вещам — по сути, к снипам, которые мы наблюдаем. Инструменты, которые мы используем — это BWA-MEM для мэппинга, стандартная программа для мэппинга, поэтому у нас уже есть только те участки, которые можно наложить на Y-хромосому. Далее, мы используем samtools, vcftools для извлечения мутаций, необработанных мутаций. Затем нам нужно сравнить их с базой известных SNP — по сути, это база данных, которую мы публикуем под названием Ybrowse. И из этой базы данных мы уже знаем, какие из них находятся в предковом (отрицательном) или мутировавшем (положительном) статусе. И по этой информации мы можем точно определить, где именно на дереве находится человек. И теперь любая другая найденная в ДНК мутация, которой нет в каталоге, является потенциально новой. И да, это собственно то, что мы делаем: просто регистрируем её в нашем каталоге, в нашей огромной базе данных как новую мутацию. И мы надеемся, что когда-нибудь кто-нибудь другой придет и будет иметь те же мутации, тогда мы сможем развить Y-хромосомное древо, улучшить его разрешение.


Интервьюер: Тестирование с помощью методов NGS стало существенным шагом в уменьшении цены на полногеномные исследования. А какие ещё перспективы удешевления существуют? Или, может, быть, какие-то ещё варианты, как сделать исследование всего генома более доступным для большого числа людей?


Томас Кран: Существует известное предположение, что секвенирование становится дешевле, дешевле и дешевле. Так что люди даже не определились, имеет ли смысл оставить информацию в пробирках с извлечённой ДНК, и секвенировать позже, потому что так будет дешевле, или даже повторное секвенирование станет дешевле, чем дисковое пространство для хранения результатов. Хотя я думаю, что нам ещё далеко до этого. Так что да, секвенирование становится дешевле, появляются новые технологии. Теперь у нас есть секвенирование нового поколения методом синтеза, где доминирует компания Illumina. Есть несколько других компаний, занимающихся, по сути, очень похожим бизнесом, не так хорошо известных — как, например, Ion Torrent Technology, которые измеряют результаты секвенирования по изменению pH. Китайцы придумали протокол секвенирования методом синтеза «nano-balls», ДНК-наношарики.

Томас Кран о секвенировании генома Генетика, Популяционная генетика, Секвенирование, ДНК, Генеалогия, Видео, Длиннопост

Далее, есть очень интересная технология «nanopore» — ДНК просто проталкивают через мельчайшую пору, и пока ДНК проходит через это маленькое отверстие, сопротивление меняется в зависимости от основания... Аденин, гуанин, цитозин и тимин — все они имеют различные сопротивления. И от той маленькой закорючки, которую мы получаем, мы можем с помощью значительных вычислительных мощностей рассчитать последовательность, которая прошла через эту пору. Так что это технология, где вы можете по сути.... Со всеми остальными технологиями вам понадобятся некоторые сложные измерения флюорисценции или pH, а с нанопорами вы непосредственно секвенируете ДНК.

Томас Кран о секвенировании генома Генетика, Популяционная генетика, Секвенирование, ДНК, Генеалогия, Видео, Длиннопост

Интервьюер: Мы слышали такие слова, как секвенирование и генотипирование. В чем разница между генотипированием и секвенированием?


Томас Кран: Ну, генотипирование заключается в том, что вы специально смотрите на мутации, позиции которых уже известны, тогда как при секвенировании вы проходите через всю последовательность ДНК, не зная, есть ли мутация или нет. И вы можете найти уже известные мутации, но вы также можете найти новые мутации.


Интервьюер: Вторая часть беседы — о популяциях и так далее. В каких областях знаний мы можем использовать данные о ДНК, применять результаты нашей работы с геномами? Допустим, медицина, где-то ещё?


Томас Кран: Где ещё можем использовать? Как я уже говорил, медицинская и популяционная генетика, безусловно, являются одними из основных целей этой технологии. Но, допустим, вы можете использовать ДНК для хранения цифровых данных. Вы можете синтезировать ДНК сегодня и использовать её в качестве жёсткого диска. Вы можете заглянуть в окружающий мир, в микробиологию, и это очень интересно. При полногеномном секвенировании всегда присутствует около пяти процентов последовательностей из бактерий, из тех видов микроорганизмов, которые мы носим с собой — это часть нас на самом деле. Мы состоим не только из ядерной ДНК и митохондрий, но и из микробиома, который, конечно же, различен во рту и в других частях организма. Это ещё один аспект. Так что да, ДНК — это про биологию в целом.


Интервьюер: Какие обычно цели у людей, делающих тесты в вашей лаборатории?


Томас Кран: Я думаю, YSEQ немного отличается от привычных компаний потребительской генетики. Мы находимся более или менее в той сфере, которая поддерживает «гражданскую науку». Клиенты, которые приходят к нам, как правило, уже тестировались в одной из крупных американских компаний, или имеют некоторые результаты STR, или начинают с уровня, где они пытаются уточнить свои находки. Хорошо, что каждый может сам решить, каким путём он хочет идти и какой из них наиболее эффективен для ответа на его вопросы. У нас, конечно, много генеалогов, которые, по сути, хотят создать родословную своих близких и родственников. Они хотят получить подтверждение своих записей, или даже выйти за рамки того, что даёт им бумажная генеалогия. Также к нам приходят просто частные исследователи, которые очень интересуются гаплогруппами, к которым они принадлежат. Они пытаются определить происхождение своей гаплогруппы. И что самое интересное, многие наши клиенты фактически выходят за рамки того, что написано в научных публикациях. Они с энтузиазмом читают все публикации, принимают то, что делается в науке, но стараются внести свой вклад в это дело, и действительно находят очень интересные вещи. Без генеалогов гаплогруппа А00 не была бы открыта. Просто один чернокожий американец хотел узнать о своём происхождении. Мы не смогли ничего сказать и провели дополнительные исследования. Много таких «гражданских учёных» внесли свой вклад и даже потратили деньги на эти исследования — потому что это приносит определённое удовлетворение: о, то, что мы делаем, влияет ещё и на науку вообще.


Интервьюер: Может быть, некоторые люди задают вопросы, выходящие за рамки ДНК, вопросы, на которые невозможно ответить с помощью ДНК-тестов, но они думают, что смогут найти ответы?


Томас Кран: К сожалению, граница между тайнами и реальностью очень тонкая. Так что, конечно, иногда желаемое принимается за действительное, и иногда люди очень разочаровываются, когда результаты ДНК не подтверждают их ожидания или даже идут вразрез с их ожиданиями. Конечно, иногда результаты разочаровывают, но, знаете, я раньше проводил тесты на отцовство, и всегда очень трудно сказать отцу: "Это не ваш ребёнок". В итоге это практически та же самая ситуация, но мы должны быть честными, это продвигает нас вперёд. А иногда разочарование в дальнейшем оборачивается очень захватывающим открытием. Например, мы поехали на Камчатку и взяли образцы. И мы надеялись найти связи с американскими индейцами, поэтому просмотрели все образцы. И у нас было только два образца, которые могли иметь какое-то отношение к Америке. Но оказалось, что они были, по существу, в два раза дальше, за два шага до того, что было известно как типичная американская ветвь гаплогруппы Q. Мы только руками развели: ну, очень жаль — мы что-то нашли, но это нам почти ничего не говорит. В итоге всё же это была интересная ветвь, и мы секвенировали весь геном. И обнаружили много новых снипов и решили: хорошо, отложим эту находку в сторону. А потом, всего два месяца назад, мы нашли в Америке древний образец ДНК, который был секвенирован не нами, а другой группой — и они также испытали некоторое разочарование, они тоже сказали: о, наш образец не соответствует ни одной из известных нам американских филогенетических клад. Так что они были разочарованы, я был разочарован. Но потом мы сравнили эти два гаплотипа, эти два набора снипов, и вдруг поняли: о, двадцать из сорока найденных нами и ими мутаций — совпадают. Таким образом, это говорит нам, что была другая линия, которая пришла в Америку, а затем в Америке просто исчезла. Так что это очень интересная находка, которая является результатом двух разочарований.


Интервьюер: А какие ещё линии вы нашли на Камчатке? Может быть, какие-то интересные этнические группы или что-то в этом роде?


Томас Кран: Камчатка — это пример практически неизученной местности. Я не знаю... Многие из русских даже не были там. Так что это был очень интересный опыт. Я бы сказал, что каждый образец, который мы тестировали, буквально привёл нас на неизведанную землю. Это были редкие гаплотипы, которых мы никогда раньше не видели, хотя мы могли их определить и сказать: "о! они из той ветви", но на этих ветвях раньше было максимум по одному образцу. Нужно проделать ещё много работы, чтобы по-настоящему понять связи с южнокитайскими линиями гаплогруппы С и так далее… гаплогруппы О. И мы даже нашли на Камчатке человека из гаплогруппы D, который, вероятно, имеет некоторые связи с Японскими островами. Так что предстоит узнать много нового, того, что мы пока не знаем.


Интервьюер: Возможно ли что однажды все люди будут секвенированы?


Томас Кран: Я думаю, это просто здравый смысл. То есть, когда-то мы ездили на лошадях и представить себе не могли, что повсюду будут машины. И тут точно так же. Я думаю, что в определённый момент каждый человек на этой планете будет секвенирован — например, чтобы с медицинской точки зрения просто убедиться, что заранее известно, с какими рисками вы столкнётесь. И, возможно, в будущем мы сможем принять эффективные меры, чтобы избежать хотя бы некоторых из этих опасностей. Может быть, это будут простые методы, может быть, будут прекрасные фантастические методы, которые мы откроем в будущем. Я всегда говорю, что лучше знать своего врага, чем быть неподготовленным. Так что, при действительно дешёвом секвенировании — конечно. Я думаю, рано или поздно так и будет. И в этом есть смысл. Конечно, когда секвенированы будут все, появится много ответственности, вопросов конфиденциальности, и их необходимо будет решать. Но их нельзя решить запретом на секвенирование вашей собственной ДНК, или запретом на секвенирование вашей ДНК для всех остальных. Так не работает. Поэтому нам нужно принять законы и найти приемлемые для общества правила. Это не та проблема, которую мы можем просто отложить в сторону, мы должны признать её и искать решения.


Интервьюер: Вы говорили о человеке из гаплогруппы A00, но вы и сами бывали в Африке и тестировали там людей. Может быть, вы можете рассказать об этой работе?


Томас Кран: Да, обычно я использую любую возможность, чтобы попасть в другие страны и связать это с чем-то полезным, что может помочь нам лучше понять филогенез Y-хромосомы. «Моё хобби — это моя работа», да, но мне это интересно, я не собираюсь проводить отпуск на круизном лайнере, где всё вокруг происходит ради меня. Я хочу действовать, быть активным. Так, я ездил в Камерун, Судан, на Камчатку. Мы побывали в Мексике и собрали образцы — в основном, у людей, которые действительно хотели внести свой вклад в исследования. И, конечно, мы платим за их тестирование, они получают результаты. Это своего рода диалог. И у нас есть очень хорошие друзья во всех этих странах, хорошие отношения. Это здорово, и это пополняет копилку наших знаний.


Интервьюер: Как вы думаете, какие этнические группы или гаплогруппы будет интереснее всего исследовать, изучать в дальнейшем?


Томас Кран: Вообще, каждая гаплогруппа интересна, особенно для тех, кто принадлежит к этой гаплогруппе. Кроме того, есть вопросы, из-за которых у нас в дереве огромные пробелы. Подумайте: у гаплогруппы D и E есть общий предок. D чаще всего встречается в Японии, E чаще всего встречается в Африке. Так как же они связаны друг с другом на самом деле? Что же произошло в эти тёмные века, около восьмидесяти тысяч лет назад, что случилось в то время, из-за чего люди перемещались на громадные расстояния? С одной стороны, они заселили большой остров, с другой — огромный континент. Как всё это связано? Конечно, туда трудно попасть, но нужно ехать туда, где всё случилось. Естественно, мы не знаем, где именно жил общий предок: в России, в Казахстане, в Индии — где-то в этом регионе. Может быть, в Гималаях. Так что именно туда нам нужно ехать и собирать больше образцов, потому что зачастую это бедные страны, люди не могут себе позволить ДНК-тестирование, у них другие проблемы: они просто выживают, а не тратят свои деньги на ДНК-тесты.


Интервьюер: Кстати, вчера мы узнали, что в Китае нашли образец DE*.


Томас Кран: На самом деле Китай — это очень интересно. Это полное изменение перспектив геномики. Так, я посетил конференцию по судебному ДНК-тестированию в Китае, они начали с нуля и обогнали все другие страны. Китайцы уже протестировали больше образцов ДНК, чем все другие страны. Конечно, данные не являются общедоступными, и они только начинают. Работы свидетельствуют, что они много секвенировали для медицинских целей. И некоторые данные сейчас всё-таки становятся достоянием общественности, что, я уверен, коренным образом изменит наше понимание Центральной Азии.


Интервьюер: Также сложилась интересная ситуация с гаплогруппой Q в Норвегии...


Томас Кран: Да, это ещё одна интересная находка, к которой мы приложили некоторые усилия. Мы на самом деле ездили в Норвегию и взяли там образцы, но, к сожалению... по-моему, мы нашли только один новый образец гаплогруппы Q, и он рассказывает нам историю, которую мы уже слышали. Но о чём эта история? Обычно гаплогруппа Q встречается в Америке, особенно та часть дерева, в которой доминируют последовательности американских индейцев. Как из Северной, так и из Южной Америки. Но эта конкретная ветвь является более поздней, чем переход через Берингов сухопутный мост. Но! Её больше нет на американском континенте, зато есть в Норвегии... Если посмотреть на людей группы Q-L804 — в Земле фьордов, в Скандинавии или на Британских островах (это всё регионы, где такие группы встречаются), у всех этих людей был общий предок. Но этот предок восходит, вероятно, к трём-четырём тысячам лет назад — в таком промежутке. И это большой вопрос. Если вы сперва подумаете: «О, да, конечно, это викинги отправились на Ньюфаундленд, взяли там людей — мужчин — и привезли их в Европу», то так не объяснить эти четыре тысячи лет, такое случалось где-то тысячу лет назад. Так что мы рассматриваем некоторые несоответствия в этой модели. Существует мнение, что, может быть, в это время Q пришла из Центральной Азии. Но тоже нет следов! Нигде в России, нигде в Финляндии нет промежуточных гаплотипов — только в Норвегии и несколько в Швеции. Но шведские, на самом деле, из более поздней ветви. В любом случае нам нужно придумать более сложные модели. Если мы будем следовать тезису, что Q попала из Америки в Норвегию с викингами, то мы получим вымирание этой группы в Америке, потому что больше мы её там не находим. Это не лишено смысла, потому что европейцы принесли болезни и многие линии — особенно в восточной части континента — вымерли. Однако в таком случае, мы можем считать, что в Норвегию тогда прибыли не меньше чем двое-трое разных мужчин из похожих, но не идентичных линий, последний общий предок которых жил, скажем, за две тысячи лет до того, как они попали на корабль к викингам. Так что иногда всё не так-то просто объяснить.


Интервьюер: Может, инуитские корни — это возможно?


Томас Кран: Да, мы знаем, что инуиты — это гаплогруппа Q, но это другая линия гаплогруппы Q, в действительности независимая от них.


Интервьюер: Когда мы говорим о всяческих миграциях, у нас возникают общие вопросы о том, откуда вообще люди взялись. Наверное, вы можете высказать какие-то соображения по этому поводу?


Томас Кран: Ну, тогда давайте от истоков. Итак, вы в курсе, что существует Денисовская пещера на Алтае, в России. И мы уже знаем некоторые ранние виды людей, которые были в какой-то степени развитыми: они были охотниками, жили в пещерах, у них была какая-то культура, может быть, примитивные рисунки — не знаю точно, спросите у антропологов. Но, в общем, они были людьми. Долгое время геном неандертальцев не был полным, потому что все секвенированные неандертальцы были девочками. Так что у нас была некоторая проблема, и это наблюдалось пару лет: «следующий опубликованный геном — снова неандертальский. Проклятье, опять девочка!» Это не давало никакого вклада в моё исследование Y-хромосомы. Но, к счастью, в прошлом году появилась пара мужских последовательностей из разных стран. Кроме этого, удалось получить очень разреженные мужские последовательности денисовской ДНК. Похоже, там копали ещё и ещё и нашли несколько костей и идентифицировали их по ДНК. Так что, случаются интересные вещи. Так, теперь... Мы стараемся использовать эти очень скудные данные. Это как если человек, посмотревший свой BAM-файл, остался недоволен десятикратным покрытием, то он бы очень удивился, узнав, что в денисовском или неандертальском образце покрытие менее чем однократное. Очень сложно определить, где шум, а где — реальная информация. К сожалению, мы очень мало знаем об этом — о химии деградации ДНК. Итак, мы видели признаки деградации ДНК в этих мутациях. Если есть мутация из цитозина в аденин, всегда нужно быть осторожным. Это значит, что полимераза отремонтировала последовательность неправильно, так как на самом деле основание отсутствовало, деградировало. Таким образом мы можем определить, какая ДНК — старая, а какая — современное загрязнение, бесполезная ДНК. И, опять же, для оценки мутаций в этой последовательности мы можем взять только неповреждённую ДНК. И когда есть разреженное распределение прочитанных участков по референсной последовательности, только короткие сегменты там и сям, нужно быть очень, очень удачливым, чтобы найти случайное место, где в денисовской и неандертальской последовательностях сегменты ДНК совмещаются друг с другом и чтобы именно в этом месте была ещё и мутация. Так, на всех этих двадцати миллионах оснований Y-хромосомы мы нашли всего горстку, где-то двадцать мест, где мутации у денисовцев и неандертальцев могли бы совпадать. И тогда мы берём человеческую референсную последовательность, последовательность шимпанзе, может быть, гориллы, и сравниваем: есть ли между ними некоторая преемственность? Видим ли мы определённое направление? Во всех этих огромных [референсных] участках есть множество мутаций, потому что между ними десятки тысяч лет. Найти общие мутации — это как искать иголку в стоге сена. Но последовательно группы, которые опубликовали данные ДНК, и мы, анализируя эти последовательности на наших референсах, используя наши сравнительные данные, в том числе с нашей последовательностью A00, мы нашли одинаковые структуры. Что говорит нам о том, что денисовцы и неандертальцы — это не одна группа, но происходят из одной ветви. Сначала отделились денисовцы, и у нас осталась ветвь сапиенсов и неандертальцев. Потом неандертальцы и люди разделились.


Интервьюер: Так что, денисовцы отделились раньше?


Томас Кран: Намного раньше, чем неандертальцы от нас, от нашей главной линии.


Интервьюер: Спасибо, Томас. Я думаю, это всё.

Показать полностью 4
86

Для чего ученые расшифровали геном возбудителя описторхоза

Успешно завершился международный научный проект по расшифровке генома печеночного сосальщика (Opisthorchis felineus) – одного из наиболее распространенных гельминтов человека и животных, возбудителя описторхоза. Основная часть работы была выполнена сотрудниками ФИЦ ИЦиГ СО РАН.

Российские ученые имеют неплохой опыт полной расшифровки геномов вирусов и бактерий. Но что касается более крупных организмов, этот проект – один из первых, где ведущая роль принадлежит нашим соотечественникам.

Как отмечают сами ученые, главной задачей сегодня является не секвенировать (прочесть) последовательность генов, а правильно собрать и интерпретировать ее. Иначе говоря, построить корректную модель генома, с которой можно работать в рамках других исследовательских проектов.

– Нам это удалось, что подтверждается большим интересом к статье с результатами проекта, вышедшей в журнале BMC Genomics, участникам нашей группы предлагают рассказать о своей работе на крупных международных конференциях, - рассказал главный научный сотрудник ФИЦ ИЦиГ СО РАН, д.б.н. Вячеслав Мордвинов.

Данные о геноме печеночного сосальщика дают новые возможности в исследовании эволюции этого и близкородственных видов паразитов. А опыт, полученный в ходе выполнения проекта можно использовать в работе по расшифровке геномов других крупных организмов.

Но данное исследование имеет не только фундаментальное, но и значительное прикладное значение для медицины. Ученые выделяют т.н. триаду трематод, поражающих печень человека – помимо O. felineus (встречающегося преимущественно в Западной Сибири), в нее входят O. viverinni (Юго-Восточная Азия) и Clonorchis sinensis (Дальний Восток). Ранее заражение этими паразитами обычно рассматривалось как одно заболевание. Изучение генома паразита позволило выявить существенные различия в их воздействии на организм носителя: если заражение азиатскими трематодами сопровождается риском канцерогенеза, то в случае с западносибирским и дальневосточным видами - этот риск на порядки ниже. Зато O. felineus может вызывать воспалительные заболевания печени, что тоже наносит значительный ущерб здоровью.

Результаты расшифровки генома сосальщика помогают не только лучше прогнозировать последствия заражения, но и создавать препараты, противодействующие воздействию паразита на организм носителя. В этом направлении работы у новосибирских исследователей тоже есть положительные результаты.

– Мы показали, что антиоксидант ресвератрол подавляет активность основного секретируемого белка печёночного сосальщика, тем самым в разы снижая выделение им веществ, которые, собственно, и вызывают заболевания печени, - отметил Вячеслав Мордвинов.

Этот природный полифенол содержится в кожице красного винограда и еще в ряде овощей и фруктов. Кроме того, он является распространенной пищевой добавкой, продаваемой во всем мире. Компании-производители приписывают ресвератролу самые разные свойства, но в данном случае его эффективность подтверждается научными исследованиями, выполненными с соблюдением необходимых стандартов.

В перспективе, считают ученые, обработка информации, полученной в ходе работы с моделью генома печёночного сосальщика, может вывести и на другие вещества – кандидаты для создания новых лекарств. Причем, как уменьшающих воздействие паразита на человеческий организм, так и эффективно устраняющих само заражение.

Источник
94

Болезнь, важная для медицинского образования в Америке

Есть такая болезнь синдром ломкой X-хромосомы*. Это частая причина наследственной умственной отсталости, но я не буду здесь писать о умственной отсталости, о проявлении и о детях — вообще (бездушный сухарь, я, и вообще, не хочу о грустном). Я буду писать о генетике и молекулярной биологии.


Американские экзамены для врачей очень часто вставляют кучу вопросов о синдроме ломкой X-хромосомы. Связано это с тем, что для понимания того как возникает это заболевание нужно знать несколько центральных, просто, вот, самых ключевых понятий из совершенно разных разделов генетики и клеточной биологии. Вот скорее про эти ключевые понятия и пойдёт речь.


Болезнь относится к болезням экспансии тринуклеотидных повторов и происходит от небольшого несовершенства нашего комплекса, который удваивает нашу ДНК перед делением клетки на 2 дочерние. Напомним, ДНК - это цепочка нуклеотидов. Их всего бывает 4: A T G C. Это как двоичный код, только вместо двух символов: единица и ноль - у нас их четыре. Заметная часть нашего генетического кода - это ни на что не влияющий хлам. Но даже этот хлам нужно копировать аккуратно, и вот почему.

Если копируется повторяющиеся нуклеотиды - обычно двойки или тройки нуклеотидов - то фермент, который копирует ДНКу - ДНК-полимераза может "тупить" и случайно увеличивать длину свежесинтезированного фрагмента. Называется такая штука trinucleotide repeat expansion. В нашем случае, повторяется CGG (обозначается -(СGG)n- ) и повторяется он от 50 раз и выше. Когда у нас есть 50 штук повторений (CGGCGGCGGCGG и еще 47 раз CGG) ДНК-полимераза начинает "тупить".  Почему - это происходит - это сложный вопрос, но самое близкое, что можно себе представить, что вы сворачиваете клубочек ниток и в этом клубочке есть бесючий сегмент, который так и норовит скрутиться.

На картинке ниже там повторяется  -(CG)n- то есть двунуклеотидные повторы. Хоть это и немного из другой песни**, для наших целей суть не меняется.

Болезнь, важная для медицинского образования в Америке Медицина, Биология, Молекулярная биология, Генетика, Научпоп, Длиннопост

Инактивация генов
Большинство наших генов не нужны нам всё время. Большую часть времени они проводят в инактивированном виде. Организм это делает с помощью метилирования. К ДНК пришивается небольшая меточка (метильная группа она же -СН3) и эта меточка, а точнее количество (плотность) этих меточек на единицу длины - говорит насколько данный участок ДНК инактивирован. Пришиваться эта меточка может не везде, а только к C (цитозину) в паре CG. Поскольку у нас всего 4 нуклеотида, пара CG встречается часто (но не слишком) - каждая 16 пара будет CG (1/4*1/4). В нашем же аномальном участке .....CGGCGGCGGCGGCGG... CG повсюду. Ну и получается, что метилируется этот участок по полной и там выходит такое количество этих метильных групп, что инактивируются и соседние гены. А они нужны.

Именно недостаточность соседних (нужных) генов - это то, что вызывает болезнь. У девочек - у них две Х хромосомы. И вполне вероятно, что вторая хромосома будет нормальной - так что девочки болеют редко.



Хорошо, а почему хрупкая?


Наша ДНК очень плотно и красиво упакована. Иначе она бы была в длину 2 метра по 4 cм на хромосому.

Болезнь, важная для медицинского образования в Америке Медицина, Биология, Молекулярная биология, Генетика, Научпоп, Длиннопост

Патологический же этот участок повторов длиной в 50 - 500 нуклеотидов хоть и короткий в масштабах всей ДНК, но он не хочет упаковываться (видимо из-за количества метильных групп выше предусмотренного природой) - и поэтому в световой/ электронный микроскоп кажется, что  кончик хромосомы держится на "святом духе" и вот вот обломается (кончик хромосомы с хромосомой соединяет как раз таки этот самый участок). Естественно, он не обламывается, зато мы имеем хорошо запоминающееся название с яркой ассоциацией.

Болезнь, важная для медицинского образования в Америке Медицина, Биология, Молекулярная биология, Генетика, Научпоп, Длиннопост

*в России называется синдро́мом Ма́ртина — Белла

**с двумя нуклеотидами (microsattelite instability) большую роль играет дефект "проверяющих белков", у здорового в этом отношении человека 2 нуклеотидные повторы не будут расширяться

Показать полностью 2
97

Пересадка почки: от«сборища дураков» до Нобеля

Пересадка почки: от«сборища дураков» до Нобеля Трансплантация, Почки, Генетика, ДНК, Анестезия, Биотехнологии, Видео, Длиннопост

23 декабря 2019 года исполнилось 65 лет с тех пор, как доктор Джозеф Мюррей в госпитале Питера Бента Бригэма в Бостоне, штат Массачусетс, впервые провел успешную операцию по трансплантации почки. В 1990 году Мюррей получил за это Нобелевскую премию по медицине. Об истории трансплантации органов, об эскулапах -бессребрениках,  и о том, зачем людям свиные сердца, - в этом посте.


Благодаря революционному методу доктора Мюррея удалось спасти более полумиллиона жизней. Тогда, в 1954 году, наблюдая за врачами, готовящимися провести первую пересадку почки от здорового брата-близнеца больному, коллеги называли их за глаза «сборищем дураков». Но Джозеф Мюррей не обращал на них внимания – и оказался прав. «Если вы будете беспокоиться о том, что говорят люди, вы никогда не добьетесь прогресса», — сказал 90-летний Мюррей, выступая на мировом симпозиуме трансплантологов.


Наверное, таким отважным людям, как этот бостонский хирург, мы обязаны многими новшествами, которые вначале страшат и изумляют, а потом становятся частью повседневной жизни. К счастью, новаторы существовали даже в очень далекие времена.


История трансплантологии: от святых Козьмы и Дамиана до наших дней.


По преданиям, в 4-м веке до н.э. китайский врач Пиен Цяо обменивал друг с другом сердца человека с сильным духом, но слабой волей, и человека со слабым духом, но сильной волей в попытке достичь равновесия в них обоих. О том, как он измерял силу воли и духа, остается только догадываться. Как и о результатах смелого эксперимента.

Козьму и Дамиана – братьев, святых-бессребреников, живших в конце 3-го – начале 4-го века н.э., также причисляют к отцам трансплантологии, хотя, согласно легенде, эти целители проявили искусство пересадки частей тела через тысячу лет после своей смерти. Житие святых гласит, что они явились во сне дьякону Юстиниану, у которого сильно болела нога – никакие лекарства не помогали. Святые отрезали его больную ногу и пришили вместо нее конечность умершего мавра. Наутро Юстиниан проснулся здоровым – хотя и двухцветным..

Пересадка почки: от«сборища дураков» до Нобеля Трансплантация, Почки, Генетика, ДНК, Анестезия, Биотехнологии, Видео, Длиннопост

Основатель индийской медицинской школы Сушрута, живший предположительно в 8-м веке н.э., не во сне, а наяву использовал аутотрансплантацию кожи при пластической операции носа. В 16-м веке итальянец Гаспар Тальякоцци также успешно применял ринопластику.


Достижение Джозефа Мюррея базировалось на более чем столетнем опыте его коллег —чеха Эдуарда Цирма, в 1837 году пересадившего роговую оболочку глаза, швейцарца, нобелевского лауреата Теодора Кохера, впервые в 1883 выполнившего трансплантацию щитовидной железы, американца Чарльза Гатри, который с коллегой-французом Алексисом Каррелем пересаживал вены и артерии.

Анестезия: Made in МА.

Все эти эксперименты, конечно, были бы невозможны без анестезии. 16 октября 1846 года массачусетский дантист Томас Мортон впервые применил эфир в качестве обезболивающего средства.

Как отмечает энциклопедия Брокгауза и Эфрона, «пациент начал испытывать приятное чувство благости и легкости в теле» и не реагировал на боль. Аудитория в местной больнице, где была сделана операция, занесена в Национальный реестр исторических памятников США.

Слово «анестезия» тоже родом из Массачусетса: его придумал бостонский писатель Оливер Холмс. Вскоре появилась врачебная специальность — анестезиология, а День анестезиолога во всем мире отмечают 16 октября (теперь вы знаете, почему).


Но вернемся к первому реципиенту донорской почки Ричарду Хэррику. Он прожил еще почти 10 лет, женился на операционной медсестре и стал отцом двоих детей.Конечно, оперировавшего его и его брата доктора Мюррея терзали сомнения: «Нас, врачей, учили не причинять вреда. Но, оперируя здорового человека, извлекая у него почку пусть даже с его согласия, мы делаем это без пользы для донора», — рассказывал он. На вторую операцию по пересадке почки в 1956 году потребовалось разрешение Верховного суда Массачусетса. Сегодня это уже история трансплантологии: в США трансплантацию органов по жизненным показаниям покрывает медицинская страховка, врачи успешно пересаживают не только почки, но и сердце, печень, легкие, поджелудочную железу, кишечник, сетчатку глаза и даже лицо.


В 2009 году хирурги в больнице Brigham and Women’s Hospital выполнили вторую в мире пересадку лица, которая понадобилась человеку после укуса гориллы. Операция проходила одновременно в двух операционных и длилась 17 часов. В 2011 году там же 14 хирургов при поддержке 36 анестезиологов, рентгенологов, медсестер в течение 12 часов работали над трансплантацией обеих рук 65-летнему мужчине, потерявшему руки в результате инфекции.


Massachusetts Eye and Ear Infirmary также успешно пересаживает роговицу глаза, возвращая людям зрение. Долгие годы этот медицинский центр был в числе мировых лидеров по данной специализации, которая возвращает зрение 150 тысячам людей в год; сейчас центр занимает 4-е место в мире по проводимому количеству таких операций. С накоплением клинического опыта трансплантация органов становится все более обыденной процедурой. И, хотя в Соединенных Штатах ежегодно проводится более 30 000 трансплантаций, в списках ожидания — 113 000 пациентов, а 20 человек ежедневно умирают, так и не дождавшись операции.

Пересадка почки: от«сборища дураков» до Нобеля Трансплантация, Почки, Генетика, ДНК, Анестезия, Биотехнологии, Видео, Длиннопост

3D-печать органов: сердце можно напечатать или одолжить у свиньи


Поскольку будущее — за биотехнологиями, ученые видят выход в 3D-печати органов. До сих пор, однако, это было из области научной фантастики — что-то вроде очередной серии из «Черного зеркала». Ведь все человеческие ткани с 3D-печатью не имели необходимой клеточной плотности.


И вот в апреле 2019 года исследователи из Института биоинженерии клеток при Гарвардском университете (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) и Школа инженерии и прикладных наук Гарвардского университета (John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences) применили новую технологию печати клеток SWIFТ. Она включает в себя двухэтапный процесс, который начинается с формирования сотен тысяч агрегатов, полученных из стволовых клеток пациента, в плотную, живую матрицу OBBs, содержащую около 200 млн клеток на миллилитр.


На втором этапе матрица внедряется в организм человека, образуя новый орган. Внутри матрицы, созданной с помощью SWIFТ-технологии, можно напечатать широкую сеть каналов, имитирующих кровеносные сосуды. Таким образом печать органов на 3D-принтере достигла совершенно нового уровня.

Еще один стартап, еGenesis из Кембриджа с профессором генетики Гарвардской медицинской школы Джоржем Черчем (George Church) в качестве соучредителя, пытается с помощью CRISPR-технологий изменить геном свиней и сделать их органы совместимыми с человеческими. Тогда можно будет, например, пересаживать свиные сердца непосредственно людям, не боясь их отторжения. По словам Черча, необходимо провести еще множество испытаний, прежде чем это станет возможным, и ученые работают над этим.

Показать полностью 2 1
323

От ДНК до белка. Базовые вещи

Очередная озвучка. Анимационный ролик о процессе считывания генетической информации из ДНК и последующем процессе синтеза белка. Всё на базовом уровне, без лютой биохимии, под забавную музыку. Расслабляйтесь, на следующей неделе будет уже серьёзный ролик.


Перевод и озвучка мои.

Исходник видео: https://www.yourgenome.org/video/from-dna-to-protein (лицензия Attribution 4.0 International (CC BY 4.0))

Музыка: Andrew Huang - Accordion.

241

Близняшки «Made in China»

Близняшки «Made in China» Генная инженерия, Эксперимент, Люди, Дети, Массачусетс, Китайский, ДНК, Биотехнологии, Длиннопост

Вы, вероятно, слышали про эксперимент Хэ Дзянкуя, китайского генетика, «перекроившего» год назад ДНК человеческих эмбрионов. Массачусетский журнал MIT Technology Review – новостной камертон последних технологий – опубликовал фрагменты рукописей китайского ученого, где он описывает свой эксперимент с применением технологии CRISPR – генетических «ножниц».


Не все пошло так, как планировал ученый, вдобавок выявилось нарушение научного этикета. Вопросов пока больше, чем ответов, и неизвестна судьба девочек-двойняшек – Лулу и Нана.


Но одно известно однозначно: первый эксперимент по созданию генно-модифицированных людей разделил историю на «до» и «после».

История генного саботажа.

Год спустя. Журнал MIT Technology Review опубликовал отрывки из рукописей Хэ Дзянкуя, которые были присланы ранее. Редакция пригласила экспертов для ознакомления с документом и оценила компетентность изложенной там информации.

В 2018 году миру стало известно о спорном эксперименте китайского ученого Хэ Цзянкуя. Сохраняя работу в тайне от всех, он создал двух генно-модифицированных близняшек. Вооружившись CRISPR – генетическими «ножницами», ученый принялся перекраивать ДНК человеческого эмбриона, воссоздав, как он заявляет, природную мутацию гена CCR5, что делает организм иммунным к ВИЧ.


Как только о работе Хэ Дзянкуя стало известно всему миру, реакция в научном сообществе последовала немедленно: одни предлагали наложить мораторий на подобные исследования, другие призвали отнестись к редактированию генома человека более ответственно и, прежде чем продвигаться в этом направлении, собрать достаточный информационный базис.


Из рукописей выяснилось, что всё далеко не так оптимистично, как говорил Хэ в презентации своего эксперимента. Китайский ученый имел цели далеко не такие скромные, как было им заявлено, ход и итоги его работы в действительности также имеют мало общего с утверждениями ученого. Вот некоторые детали этой истории ( Выдержки из рукописи Хэ Дзянкуя. )

О целях эксперимента и их выполнении


В аннотации документа ученого говорится, что целью эксперимента было снабдить человека устойчивостью к ВИЧ. Это якобы удалось, «искусственно воссоздав редкую мутацию гена, известную как CCR5-delta-32», которая может обеспечить человека таким иммунитетом.


В тексте говорится, что поставленная задача был успешно решена. Хотя «успех» для китайского ученого, очевидно, понятие относительное. Из его рукописей следует, что, внесенные корректировки только«похожи» на природную мутацию гена и «ожидается», что они так же сделают организм иммунным к ВИЧ. Однако никаких лабораторных подтверждений тому ученый не дает.

Помимо этого, в рукописях Хэ отмечается, что только у одного эмбриона в отцовской и материнской копии генов наблюдаются «мутации» CCR5.
У второго эмбриона – только в одной...

Ученый предполагает, что это дает частичную устойчивость к ВИЧ. Что такое в понимании ученого «частичная устойчивость» к ВИЧ – загадка.

Близняшки «Made in China» Генная инженерия, Эксперимент, Люди, Дети, Массачусетс, Китайский, ДНК, Биотехнологии, Длиннопост

CRISPR – не идеальный инструмент, удаление «плохого» гена с помощью этой технологии может повлечь за собой изменения в других частях генома. И таковые имеются в экспериментах китайского ученого, он именует их «нецелевыми мутациями».


В рукописи упущен важный факт, который можно трактовать как сокрытие истины: тестирование на наличие нецелевых геномных мутаций проводилось только на ранних стадиях эксперимента. Геном клеток, которые множились и выросли из эмбриона в девочек, могут содержать те самые «нецелевые мутации».

Эксперты отмечают: чтобы сделать выводы о количестве и качестве таких изменений, Хэ Дзянкую пришлось бы разобрать эмбрион «по кирпичикам» и проверить каждую клетку. Однако здесь ученый вновь не отягощает себя проверкой собственных утверждений.


Задуматься о наличии «нецелевых мутаций» заставляют хроматограммы, приложенные к рукописи. Данные свидетельствуют о том, что у девочек наблюдается генный мозаицизм, то есть ДНК клеток в их тканях не идентична. Это может означать, что в организме описанные выше мутации в клетках встречаются повсеместно.

Близняшки «Made in China» Генная инженерия, Эксперимент, Люди, Дети, Массачусетс, Китайский, ДНК, Биотехнологии, Длиннопост

Команда ученых во главе с Хэ Дзянкуем не проверяла, обладают ли клетки с искусственно измененным CCR5 иммунитетом к ВИЧ, прежде чем приступить к созданию людей с откорректированным геномом.

Близняшки «Made in China» Генная инженерия, Эксперимент, Люди, Дети, Массачусетс, Китайский, ДНК, Биотехнологии, Длиннопост

Упущение настолько очевидно, что кажется умышленным. В рукописи китайский ученый повсеместно напоминает нам о главной цели своего детища – изобретение новейшей терапии в борьбе с ВИЧ. Однако генный саботаж Хэ Дзянкуя, со всеми моментами безответственности его подхода, наводит на мысль, что генетик преследовал сугубо личные цели, желая как можно скорее испытать CRISPR-редактирование с «живым материалом».

Близняшки «Made in China» Генная инженерия, Эксперимент, Люди, Дети, Массачусетс, Китайский, ДНК, Биотехнологии, Длиннопост

Усомниться либо в компетентности ученого, либо в искренности его целей также заставляет его собственная оценка проделанной работы. Хэ убежден, что его «новейшая терапия» способна эффективно помочь людям в борьбе с ВИЧ. Экспертам, однако, такие доводы показались просто несостоятельными.

Близняшки «Made in China» Генная инженерия, Эксперимент, Люди, Дети, Массачусетс, Китайский, ДНК, Биотехнологии, Длиннопост

И даже при наилучшем исходе эксперимента эту методику невозможно было бы эффективно применять в регионах, где распространен ВИЧ, – преимущественно в Африке и других развивающихся странах.


К вопросу об эскулапах

В рукописи перечислены люди, принимавшие участие в работе над проектом, и группа эта неправдоподобно мала для такого масштабного эксперимента. Вероятно, это оправдано тем, что в списках не упоминаются врачи, лечившие бесплодие пациента, а также акушер, принимавший роды. Более того, есть предположение, что врачи, работавшие с парой, понятия не имели, с чем они имеют дело. Ученый мог легко подменить образцы крови и скрыть от докторов тот факт, что команда занимается созданием генно-модифицированных детей. В противном случае их действия противоречили бы основным постулатам врачебной этики – работать только на пользу пациента.


О согласии родителей

Скорее всего, пара, принимавшая участие в эксперименте, согласилась на это под влиянием ложной мотивации. Биологический отец девочек страдает от ВИЧ-инфекции, а у матери наблюдалось бесплодие. Предложение Хэ Цзянкуя по созданию детей, не пораженных этим недугом, пара, очевидно расценивала как подарок судьбы. В действительности же от ВИЧ избавились еще на предзиготном этапе, обещанная цель была достигнута. Но Хэ Цзянкуй решился на эксперимент вслепую, упорно игнорируя любые предосторожности и возможные последствия работы с CRISPR.


Что в итоге?

Пока что не опубликована полная версия рукописи китайского ученого, судьба самого Хэ Дзянкуя остается загадкой. Но главное – состояние здоровья и судьба девочек Лулу и Нана, а власти КНР пока не спешат предъявлять какие-либо факты на этот счет. История создания первых в мире генно-модифицированных людей, со всеми последствиями такой «терапии», показала, что человечество не обладает достаточным знанием на данном этапе прогресса и пока не вправе вмешиваться в основу основ нашего существа – ДНК. Без более значительного объема информации мы не сможем предотвратить и предвидеть все мутации, которые могут возникнуть в геноме после любого его изменения.

Поэтому ведущие генетики и настаивают на временном моратории – стоит вначале провести «инвентаризацаию» данных исследований и, возможно, совместно двигаться в таком деликатном вопросе, как это было изначально в проекте Human Genome.

По материалам:

MIT Technology Review. December 2019 Edition (in English language)

https://www.technologyreview.com/s/614762/crispr-baby-twins-...

https://www.technologyreview.com/s/614761/nature-jama-reject...

Health & Science ( Welcome to MA) Dec. 2019 (in Russian language)

https://welcometoma.com/genetics-passion/

https://welcometoma.com/mit-tech-review-bliznyashki-made-in-...

Показать полностью 5
385

О запрете для ученых и 1100 вакансий для них

О запрете для ученых и 1100 вакансий для них Наука, Работа, Биотехнологии, Генетика, Инновации, Бостон, Медицина

Несколько месяцев назад Министерство науки и высшего образования выпустило приказ, ужесточающий правила взаимодействия российских ученых с иностранцами и международными организациями.


Инструкции в нем абсолютно обескураживающие и напоминают советское ретро 30-50 годов. Научный бомонд отреагировал надлежаще и считает диким, что такие запреты во "времена интернета, электронной почты и других видов беспроводной связи подобные меры и документы — просто бессмысленный анахронизм". Кажется, в министерстве перестарались и даже в "басилевсы" признали это приказ «перебором».


Такими "приказами" можно распугать всю научную элиту. Не секрет, что большинство инновационных проектов сейчас находятся в Силиконовой долина под Сан-Франциско, а в сфере биотехнологий - на самой инновационной милей планеты - в метрополии Бостона. Там уже задействовано более 113 тыс специалистов со всего мира – в том числе России, Казахстана, Украины и других стран восточной Европы.


У главного хэдхантера индустрии MassBio на данный момент открыто 1,100 позиций для ученых, врачей, исследователей, лаборантов, и даже маркетологов и вспомогательного персонала. Научно-технолигический кластер разрастается вовлекая компании, стартапы и кадры со всего мира, что не удивительно при растущей глобализации.


А в министерстве Науки считали по другому. Правда после комментариев "сверху" теперь не настаивают на жестком исполнении приказа, уповая на то, что это были просто «рекомендации». Даже и с такими "рекомендациями, есть шанс что весь научный бомонд разбежится и особенно молодежь, которая в условиях глобализации не рассматривает Министерство Науки как орган регулирующий ее развитие.


Источники: Meduza, iLike.Boston, BBC

209

Что происходит, когда редактируют геном растений?

Что происходит, когда редактируют геном растений? Генная инженерия, ГМО, Редактирование генома, Длиннопост, Растения

Редактирование геномов растений может буквально все: например, «разбудить» в помидорах ген, отвечающий за острый вкус в геноме перца чили, или придать садовой клубнике вкус персика… Агроиндустрия использует генно-инженерные технологии, чтобы создать не только вкусные, но и более полезные и урожайные культуры. Это необходимо, чтобы прокормить стремительно растущее население планеты. В России действует закон, разрешающий выращивать и разводить ГМО растения и животных лишь для научных целей, но импорт такой продукции не запрещен. ГМО-продукты – это реалии наших дней и будущее человечества, если мы научимся правильно оценивать и минимизировать риски генной инженерии


Человек оказывал влияние на гены растений, когда еще не имел понятия о самом их существовании, отбирая для выращивания семена от самых вкусных и урожайных особей. В последние десятилетия к простой селекции присоединились методы генной инженерии. Среди современных методов большинство связано с внесением изменений непосредственно в структуру ДНК – так получаются генно-модифицированные растения, не встречающиеся в природе. Такие растения могут быть устойчивы к вредителям, экстремальным температурам, они быстрее растут и лучше плодоносят.


Однако не только обыватели, но и некоторые специалисты относятся с опаской к любым экспериментам, связанным с непосредственным редактированием генов, а регулирующие органы вводят на них жесткие ограничения. Поэтому ученые вынуждены предлагать методики, не подпадающие под запреты и, предположительно, с минимальными рисками.


Самая популярная и продвинутая методика среди современных способов изменения генома растений – внесение в него генетических конструкций с помощью технологии CRISPR-Cas9, которую ученые «подсмотрели» у бактерий. Она позволяет разрезать ДНК в точно заданных участках и встроить туда трансген. Но при применении этой методики все же остается риск неспецифичного воздействия на ДНК.


Менее опасным и практически неизвестным для широкой публики является цисгенезис – введение в геном растения генов организмов того же или близкого вида, с которыми оно может скрещиваться в естественных условиях. Продолжением этой идеи является интрагенезис, когда в ДНК растения встраивают его собственный ген, совмещенный с регуляторными участками других его генов, что позволяет регулировать их активность. В этом случае назвать такое растение ГМО практически нельзя.


Существуют и менее известные методики, такие как соматическая гибридизация или комбинации обычного скрещивания или прививок с новейшими подходами. Например, эпигенетическими (надгенными), при которых ген можно заставить «замолчать» или, наоборот, «разбудить» с помощью метилирования ДНК.


А можно использовать гены, которые называют «прыгающими» или транспозонами (мобильными), способные самостоятельно менять свое положение на хромосомах. Они были открыты в середине прошлого века у кукурузы, а сейчас обнаружены практически у всех известных видов животных и растений. Сначала транспозоны относили к так называемой мусорной или балластной ДНК. В основном они ведут себя «тихо», но если «прыгают», то могут приводить к мутациям, меняя структуру или регуляцию генов.


Сейчас мы знаем, что мобильные элементы обеспечивают пластичность растительного генома, адаптивный ответ на стрессовые условия. Исследователи из Кембриджского университета на примере томатов обнаружили, что стресс в результате обезвоживания активирует ретротранспозоны семейства Rider. Эти транспозоны, как было известно, являются основным источником изменений облика плодов томатов, и они же помогают растениям выживать в засуху.


Транспозоны – природный инструмент, уже присутствующий в растении, никакие чужеродные гены при этом не используются. И если научиться контролируемо активировать «прыгающие гены», то таким способом можно целенаправленно получать растения с новыми признаками. Такой подход может значительно сократить время выведения растений с нужными свойствами, в данном случае – устойчивых к засухе.


Фото: https://pixabay.com

Показать полностью
147

Трансгенные козы помогут при лечении рака

Трансгенные козы позволят удешевить получение поддерживающих лекарств для онкобольных. Новая технология, разработанная российскими учеными, позволяет внедрить животному часть ДНК человека. Она отвечает за выработку белка, необходимого для восстановления клеток крови, гибнущих вместе с опухолью во время химиотерапии. Благодаря этому у козы будет вырабатываться молоко, из которого можно выделить лекарство. С помощью российской технологии уже было выращено опытное стадо в Бразилии.

Зорька-инкубатор

Агрессивному воздействию химиотерапии подвержены не только раковые опухоли, но и клетки крови — в результате лечения у пациентов возникает нехватка эритроцитов, доставляющих кислород ко всем тканям организма, и, как следствие, анемия. Противостоять этому помогают инъекции специального белка со сложным названием гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ), который активизирует кроветворение.

Трансгенные козы помогут при лечении рака Генетика, Редактирование генома, Медицина, Академгородок, Копипаста, Длиннопост, Новости

Однако этот препарат недоступен многим пациентам из-за сложного и дорогостоящего процесса его производства в специальных клеточных инкубаторах. Российские ученые предложили способ удешевить лекарство, используя для его получения трансгенных коз, которые смогут вырабатывать ГМ-КСФ вместе с молоком.

— Для этой цели мы берем часть ДНК человека, которая отвечает за синтез белка, и совмещаем ее с фрагментом гена козы, благодаря которому у животного вырабатывается молоко, — рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории генетики развития Института цитологии и генетики СО РАН Нариман Баттулин. — Затем эта конструкция встраивается в козий геном на стадии оплодотворенной яйцеклетки, которая подсаживается суррогатной матери.

Трансгенные козы помогут при лечении рака Генетика, Редактирование генома, Медицина, Академгородок, Копипаста, Длиннопост, Новости

Ведущий научный сотрудник лаборатории генетики развития Института цитологии и генетики СО РАН Нариман Баттулин


Получившиеся таким образом животные смогут не только прожить долгую жизнь и произвести большое количество белка, но и успешно дать потомство, способное продолжить выработку сырья для изготовления лекарств.

Ферма для фармы

Ранее уже предпринимались попытки выработки медицинских белков из молока прочих животных — в частности, с помощью кроликов уже сейчас получают один из С-белков системы комплемента человека, который необходим для лечения некоторых генетических заболеваний.

Для создания инновационной фермы трансгенных коз понадобится всего пара животных обоих полов, которые затем передадут модифицированную ДНК по наследству. Причем подобный опыт уже был успешно осуществлен в Бразилии, где воспользовались российской разработкой для создания экспериментальной фермы. Перенесение технологии в другую страну понадобилось из-за законодательных ограничений в РФ.

— Развитию данного бизнеса в нашей стране мешает федеральный закон 2016 года «О внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ в части совершенствования госрегулирования в области генно-инженерной деятельности», который запрещает разведение трансгенных животных в производственных целях, — пояснил директор трансгенбанка Института биологии гена РАН Игорь Гольдман.

В целом крупномасштабное производство лекарств с помощью ГМО-организмов — достаточно распространенная практика, отметил старший научный сотрудник Института проблем передачи информации РАН Александр Панчин.

— Например, большую часть продаваемого в аптеках инсулина получают, используя генно-модифицированные бактерии. Таким образом, выведение трансгенных коз представляется вполне адекватным решением для удешевления препаратов, которое лежит в рамках современных трендов развития фармацевтики, — полагает он.

Двойное скисание

Предполагается, что козье молоко будет проходить специальную обработку для выделения полезного белка.

— В начале процесса оно будет окисляться при строго определенном уровне PH, после чего стандартные для животных компоненты выпадут в осадок (образуя творог), тогда как отличный от них человеческий белок останется в жидкости, — отметил Нариман Баттулин. — Затем процедура повторится уже с другим уровнем кислотности, что позволит выделить искомое вещество для дальнейшего использования в составах для инъекций.

По словам экспертов, предлагаемая технология достаточно проста в применении и уже отработана в других проектах.

— В своей научной работе мы занимаемся получением трансгенных коз, способных производить другой человеческий белок — лактоферрин, который может применяться в качестве средства против болезнетворных бактерий, грибков и вирусов, — отметил Игорь Гольдман. — В ее рамках используются те же методы выделения вещества.

Кроме того, на примере развития бразильского стада ученым уже удалось подтвердить способность животных к размножению и стабильной передаче генов, отвечающих за выработку лекарства на протяжении нескольких поколений.

Ответили эксперты и на вопрос о возможной опасности продукции, созданной с помощью трансгенных организмов.

— В данном случае ограничения на ее использование вряд ли можно назвать оправданными, поскольку в отличие от мяса животных (которое будет считаться ГМО-продуктом) вырабатываемые ими белки ничем не отличаются от человеческих и не содержат измененную ДНК, — считает Александр Панчин. — Поэтому даже скептически настроенным обывателям здесь нечего бояться.

Согласны с этим и в Институте общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН.

— Белок, полученный с помощью трансгенных коз, действительно будет идентичен человеческому, — отметила заведующая лабораторией анализа генома ИОГ РАН Светлана Боринская. — Более того, синтез этого вещества в организме козы, которая, как и человек, относится к млекопитающим, даст ему преимущество по отношению к аналогичным белкам, производящимся с помощью бактерий и требующим предварительной обработки для того, чтобы действовать в организме.

Впрочем, перед клиническим использованием полученный препарат должен будет пройти проверку не менее тщательную, чем другие лекарственные средства, добавила она.

Источник

Показать полностью 1
125

Психоактивные вещества из кишечной палочки

Немного зарубежного науч-попа вам в ленту. Или чем могут заниматься ученые, оставшиеся без присмотра сотрудников РКН.

В ходе одного исследовательского проекта, его участники превратили обычную бактериальную клетку в психоделическую «фабрику лекарств», способную откачивать обильное количество псилоцибина - химического вещества, содержащегося в некоторых грибах (их еще называют "ведьмиными" или "магическими" грибами).

Психоактивные вещества из кишечной палочки Генная инженерия, Грибы, Фармакология, Копипаста, ГМО

Псилоцибин - алкалоид, содержащийся в грибах рода Psilocybe (около 100 видов), оказывающий воздействие на организм человека, похожее на эффект от приема ЛСД. По этой причине грибы Psilocybe mexicana, например, традиционно употребляются мексиканскими индейцами с целью индуцирования религиозно-мистического опыта.

Однако целью исследования было вовсе не "нагнать дури на лабораторном оборудовании", как мог подумать кто-то (и однозначно, эта версия уже родилась у некоторых пикабушников, знаю я ваше отношение к научным работникам).

В  настоящее время псилоцибин тестируют в качестве потенциального средства для лечения нескольких психических состояний, включая зависимость, серьезное депрессивное расстройство и посттравматическое стрессовое расстройство. И авторы этого исследования проявили предусмотрительность: если лечебные свойства алкалоида будут подтверждены, он станет ценным сырьем для фармакологической промышленности. А значит, нужны будут более эффективные технологии получения псилоцибина, чем сбор грибочков тоннами.

Недавно я размещал пост про "клеточные фабрики". Эти технологии уже работают вовсю, например, гормон инсулин получают из генно-модифицированных бактерий и ряд других полезных вещей. Ведутся подобные исследования и в нашей стране, но из-за запрета на производство ГМО-продуктов, их результаты нельзя применять в отечественной промышленности, российские ученые могут рассматривать их как задел на будущее и грустно смотреть, как зарубежные коллеги делают то же самое, но оно потом превращается в рыночный продукт (кстати, по этому же закону, закупать западные ГМО-продукты, например, бактерий, производящих необходимые соединения, можно, но понятно, стоят они уже дороже).

Вот и в данном исследовании, сотрудники университета Майями сначала успешно провели манипуляции с метаболизмом бактерии Escherichia coli (один из видов "кишечной палочки", столь любимой микробиологами всего мира), в результате чего она стала синтезировать тот самый псилоцибин.

– Мы взяли участок ДНК из гриба, который кодирует его способность производить этот продукт, и поместили его в E.coli, - кратко описал довольно сложную работу один из авторов исследования профессор химической и биологической инженерии университета Майями Эндрю Джонс.

Исследователи не остановились на этом и выяснили, какие условия окружающей среды - температура, питательные вещества, культуральная среда - требуются для постоянного производства высоких концентраций псилоцибина с небольшим количеством нежелательных побочных продуктов. В результате, за полтора года им удалось поднять производительность своих "бактериальных фабрик" в 500 раз.

Что не менее удивительно (для разработчиков российской нормативной базы и служебных инструкций различных проверяющих органов) за это время у дверей лаборатории не образовалась очередь из местных наркоманов, да и сами ученые не пошли по скользкой дорожке героев сериала "Во все тяжкие". Они запатентовали права на наиболее эффективный штамм, опубликовали статью в журнале с высоким импакт-фактором и не безосновательно ждут предложений от производителей лекарств (по завершению испытаний на сколько я понимаю).

Оригинал новости на английском языке вот тут

Показать полностью
118

Замена кохлеарных имплантатов на генную терапию

ИСТОЧНИК

Замена кохлеарных имплантатов на генную терапию Наука, Новости, Медицина, Генетика, Длиннопост

Сегодня мы поговорим о замене кохлеарных имплантатов при врожденной глухоте на генную терапию. У людей развитие внутреннего уха завершается внутриутробно. Однако генетические формы глухоты диагностируются в неонатальном периоде. Из-за этого подходы генной терапии на моделях животных должны быть протестированы после начала слуха, чтобы определить, могут ли они обратить вспять уже существующее заболевание. Группа американских и французских учёных взяла для исследований мышиную модель врожденной формы глухоты DFNB9, на которую приходится от 2 до 8 % всех случаев врожденной генетической потери слуха. Данное заболевание (изолированная нейросенсорная тугоухость) характеризуется тем, что при наследовании поврежденной ДНК мутирует белок отоферлин, который в норме способствует высвобождению нейромедиаторов и передаче звуковой информации, собранной во внутреннем ухе. Эксперименты учёных показывают, что локальная генная терапия у мышей-мутантов может предотвращать глухоту не только при введении в несформировавшиеся органы слуха, но и восстанавливает слух при введении на более поздней стадии, что повышает вероятность будущих испытаний генной терапии у пациентов с DFNB9.


На сегодняшний день одним из наиболее многообещающих вариантом лечения считается генная терапия на основе адено-ассоциированного вируса (AAV). Учёные использовали метод двойного AAV, где у двух вирусов содержатся две различные цени ДНК (у одного комплементарная ДНК отоферлина 5`-цепь, другая – 3`-цепь). Однократная доставка пары нуклеиновых кислот в сформировавшуюся улитку мышей-мутантов восстанавливала кодирующую последовательность ДНК путем рекомбинации, т.е. обмена участками ДНК в гомологичных хромосомах. На вирусной ДНК были воссозданы последовательности, кодирующие флоуресцентный отоферлин. После этого вирус инъецировали в левую улитку мышей-мутантов, и через две недели ученые обнаружили вновь синтезированный белок. Он обнаруживался только в клетках инъецированных обоими вирусами(один с 5’-цепью, другой с 3’-цепью). Спустя восемь недель после введения пары рекомбинантных ДНК белок отоферлин наблюдался в более чем 60% случаев. Однако в трансдуцированных клетках количество отоферлина сильно увеличено, но все равно много меньше, чем у здоровых мышей. Из этого можно сделать вывод, что слух восстанавливается не полностью, хоть и существенно.

Замена кохлеарных имплантатов на генную терапию Наука, Новости, Медицина, Генетика, Длиннопост

Кроме всего прочего, ученые доказали, что данная терапия может не только предотвратить глухоту, но и устранить заболевание при длительном использовании при сформировавшихся органах слуха. Однако это требует более подробных исследований, и ученые считают, что еще рано говорить о генной терапии как методе лечения людей.


Оригинальная статья: https://www.pnas.org/content/early/2019/02/14/1817537116

Показать полностью 1
54

Генетически кодируемые биосенсоры помогут в изучении механизмов развития заболеваний

Сибирские ученые разработали универсальную платформу с использованием генетически кодируемых биосенсоров, которая позволит изучать механизмы возникновения различных патологий в режиме реального времени на клеточных линиях человека. В перспективе это пригодится в поиске терапии для широкого спектра заболеваний, в том числе тех, которые на сегодняшний день считаются неизлечимыми. Статья об этом опубликована в журнале Biochemistry (Moscow).

«Для моделирования различных патологических состояний используются индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), — комментирует аспирантка лаборатории эпигенетики развития ФИЦ “Институт цитологии и генетики СО РАН” Елизавета Ивановна Устьянцева. — Фактически это аналоги эмбриональных стволовых клеток, только полученные искусственным путем. Главная особенность ИПСК — их плюрипотентность, то есть способность образовывать все типы клеток живого организма. Мы можем в условиях лаборатории заставить клетки вспомнить исходное состояние (как в эмбрионе), когда они еще не дифференцировались, то есть не выбрали определенную функцию в организме. Чтобы перепрограммировать клетки, необходимы специфические методы по активации в них спящих генов».

Ученые по всему миру создают ИПСК в лабораториях, но до сих пор не было разработано общепринятых стратегий их использования для биомедицинских задач. Основной сложностью работы с клеточными моделями остается поиск подходящего метода для измерения степени выраженности того или иного патологического процесса.

Генетически кодируемые биосенсоры помогут в изучении механизмов развития заболеваний Генетика, Академгородок, Медицина, Длиннопост, Копипаста

Упрощенная схема действия метода

Для мониторинга внутриклеточных процессов и активности ферментов в режиме реального времени новосибирские биологи предложили использовать генетически кодируемые биосенсоры. «Они представляют собой специфические молекулы, в нашем случае флуоресцентные, которые под действием тех или иных стимулов меняют свои свойства. Активируя биосенсоры в больных и здоровых клетках, мы можем смотреть, по каким параметрам они отличаются», — говорит Елизавета Устьянцева.

Биосенсоры встраиваются в геном клеток с помощью технологии геномного редактирования CRISPR/Cas9. «Раньше сенсоры помещались в клетки случайным образом, и была велика вероятность того, что работа генома могла нарушиться и исказить результаты исследования. Новый подход не влияет на функционирование клетки и на интерпретацию результатов, поскольку последовательность биосенсора прицельно встраивается в нужное, самое безопасное место генома», — поясняет Елизавета Устьянцева.

Задача ученых — оценить влияние определенных молекул на развитие заболевания. В частности, в своей статье они рассматривают патологические процессы, связанные с боковым амиотрофическим склерозом (БАС).

Исследования проводятся на двух клеточных линиях: полученной от пациента с мутацией, приводящей к развитию БАС, и здоровой — контрольной. «На основе этих линий ИПСК (в процессе репрограммирования их получается несколько) мы создали панель из пяти “больных” и пяти “здоровых” трансгенных клеточных линий, которые имеют один источник, но отличаются последовательностью биосенсора, встроенного в геном», — рассказывает исследовательница.

Биосенсоры позволяют наблюдать за процессами, характерными для нейродегенерации: окислительным стрессом (степень его выраженности может быть оценена косвенно через определение уровня содержания в цитоплазме перекиси водорода — промежуточного продукта в реакциях утилизации активных форм кислорода), апоптозом (степень его выраженности определяется активностью одной из эффекторных каспаз 3 — фермента, играющего ключевую роль в процессе программируемой клеточной гибели), а также стрессом эндоплазматического ретикулума (ЭПР) (этот процесс запускается в ответ на накопление патологических белков в клетке). «Мы надеемся, что метод позволит нам увидеть достаточно четкую разницу между больными и здоровыми клетками и удостовериться в том, что модель заболевания, которую мы создали на основе ИПСК, действительно подходит для изучения БАС», — говорит Елизавета Устьянцева.

Генетически кодируемые биосенсоры помогут в изучении механизмов развития заболеваний Генетика, Академгородок, Медицина, Длиннопост, Копипаста

Биосенсоры в клетках в работе

«В будущем такую систему можно применять для тестирования потенциальных лекарств, — отмечает Елизавета Устьянцева. — Мы имеем клетки, которые расположены в разных лунках. Таких лунок можно нарастить сотни, и в каждую капать какое-то действующее вещество и проводить массовый скрининг — смотреть, как изменились сигналы, получаемые от биосенсоров. Это поможет значительно сократить процесс поиска и отбора препаратов, направленных на лечение определенных заболеваний».

Исследовательница подчеркивает, что концепцию в перспективе можно развивать в более широких масштабах — использовать не только для мониторинга нейродегенеративных, но и других типов недугов, к примеру кардиологических, поскольку биосенсоры активно разрабатываются для широкого круга клеточных процессов.

В данный момент ученые готовят эксперимент по индукции образования в клетках активных форм кислорода, чтобы проверить, как клетки реагируют на этот параметр. «Мы уже владеем методикой направленной дифференцировки стволовых клеток in vitro в моторные нейроны — тип клеток, которые гибнут при БАС. В рамках нового эксперимента мы планируем активировать биосенсоры в больных и здоровых клетках и сравнить, насколько сильно они реагируют на повышение концентрации активных форм кислорода. Это позволит узнать, отличаются ли показатели в моторных нейронах в стандартных условиях и в условиях стресса — при искусственно индуцированной болезни», — комментирует Елизавета Устьянцева.

Источник
Показать полностью 1
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: