Текст уведомления здесь

Сохранить изменения?

Ученые впервые успешно отредактировали человеческий эмбрион

Генетики из США, Китая и Южной Кореи впервые успешно отредактировали геном человеческого эмбриона на ранней стадии развития, устранив генетическую «поломку», вызывающую опасное заболевание сердца. Результаты их работы опубликованы в среду в журнале Nature.
Добавить в закладки
Комментарии

О результатах ученых ранее сообщал MIT Technology Review со ссылкой на «людей, знакомых с результатами исследования». Это первое исследование такого рода в США после выхода рекомендаций Американской академии наук о редактировании генома человека (один из соавторов, Ицписуа Бельмонте, входил в состав комиссии, подготовившей эти рекомендации).

В новом исследовании ученые «чинили» мутацию в гене MYBPC3 на 11-й хромосоме, на которую приходится около 40% всех случаев наследственной гипертрофической кардиомиопатии. Гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМП) — одно из более чем 10 тысяч наследственных заболеваний, вызываемых «поломкой» в одном гене. На данный момент заболевание, которое встречается примерно у одного из 500 человек, неизлечимо: оно проявляется только у взрослых и может стать причиной остановки сердца и смерти у внешне здоровых молодых людей.

Изображение: Npatchett at English Wikipedia / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0
Изображение: Npatchett at English Wikipedia / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

Группа Шухрата Миталипова из Орегонского университета здравоохранения работала с донорскими яйцеклетками 12 здоровых женщин и донорской спермой одного мужчины, имеющего мутацию гена MYBPC3. Сначала они проверяли точность и эффективность работы системы CRISPR-Cas9 на индуцированных плюрипотентных стволовых клетках, а затем использовали лучшие варианты на зиготах.

Если не предпринимать никаких действий, шанс унаследовать здоровую копию гена для эмбриона составляет 50% (ошибочную копию гена несет каждый второй сперматозоид). В то же время с помощью CRISPR-Cas9 ученым удалось получить 42 здоровых эмбриона из 58 (72,4%). В оставшихся 16 эмбрионов генетические «ножницы» привели к появлению нежелательных вставок или вырезанных фрагментов ДНК.

«Это статистически значимая разница, которая свидетельствует о том, что почти в половине зигот с мутацией произошло редактирование. Если бы гипотетическая пара, в которой один или оба партнера имеют ГКМ, решила бы завести ребенка и хотела бы, чтобы он не имел этой болезни, то применение редактирования существенно повысило бы вероятность получения желаемого эмбриона», — пояснил «Чердаку» Константин Северинов, профессор Сколтеха и Университета Ратгерса (США), заведующий лабораториями Института молекулярной генетики и Института биологии гена РАН.

«Мы получили больше здоровых эмбрионов [чем в контрольной группе], но пока их не 100%, так что, я думаю, у нас есть возможность улучшить этот результат. Мы можем добиться эффективности в 90−100%», — сказал Миталипов на пресс-конференции во вторник.

В отличие от предыдущих, крайне неточных, работ китайских ученых группа Миталипова вводила генетические «ножницы» Cas9 с образцом РНК одновременно со сперматозоидом, а не позже — таким образом им удалось избежать мозаичности эмбриона, когда часть его клеток все же получают неотредактированную ДНК.

Зиготы с пронуклеусами. Фото: OHSU
Зиготы с пронуклеусами. Фото: OHSU

Северинов добавил, что в более ранних опытах по редактированию эмбрионов белок-редактор работал недостаточно точно: кроме редактирования нужного места во многих эмбрионах обнаруживались нежелательные мутации. В данной работе такого нецелевого редактирования не наблюдалось.

«Возможно, авторам просто повезло, и их гидовая РНК оказалась менее склонной к узнаванию „неправильных“ мест. Кроме того, большое влияние на повышение точности сыграл способ, которым вводился редактор», — сказал Северинов.

Нергес Винблад и Фредрик Ланнер из Каролинского института в Швеции в комментарии к научной статье поясняют, что после надреза, сделанного Cas9, ДНК может восстанавливаться двумя способами. В одном случае используются случайные вставки нуклеотидов (этот способ называется NHEJ, негомологичное соединение концов), в другом ДНК копируется с образца синтетической РНК, принесенной вместе с системой CRISPR, или второй, здоровой копии гена (это HDR, гомологичная рекомбинация).

Как выяснилось, почти все зиготы использовали именно второй, более предпочтительный способ, копируя при этом вторую копию своего же гена, — синтетическим образцом «воспользовался» лишь один эмбрион. Это довольно неожиданный результат — так не ведут себя ни эмбрионы других видов, ни соматические, то есть взрослые неполовые, клетки и причины этого еще предстоит изучить.

«Редактированные эмбрионы развивались аналогично контрольным, и 50% достигли ранней стадии развития бластоцисты, когда эмбрионы уже имеют клетки разных типов. Это говорит о том, что редактирование генов не мешает развитию эмбриона», — отмечают ученые в комментарии.

Бластоцисты. Фото: OHSU
Бластоцисты. Фото: OHSU

Авторы нового исследования подчеркивают, что редактирование ДНК с помощью CRISPR-Cas9 в сочетании с экстракорпоральным оплодотворением и предимплантационной генетической диагностикой в теории могут помочь справиться и с другими генетическими болезнями. Однако, по их словам, прежде чем переходить к клиническим испытаниям этой технологии, ее нужно «оптимизировать». Помимо этого, ученых интересуют и другие мутации в генах, вызывающие кардиомиопатию, а также печально известные гены BRCA, мутации которых вызывают рак груди.

«В дальнейшем мы можем заняться и гомозиготными мутациями [когда повреждены обе копии гена]. В этом случае ситуация сложнее, потому что нет здорового образца, с которого можно было бы копировать ген после использования CRISPR-Cas9. Нам придется очень много поработать над тем, чтобы заставить эмбрионы использовать внешние образцы», — сказал на пресс-конференции Миталипов.

По мнению Северинова, теперь важно показать, насколько разработанная процедура применима как для других вариантов этого же гена, так и для других генов, ответственных за различные моногенные болезни.

«С неизбежностью в относительно недалеком будущем будет проведено редактирование и ЭКО, в результате которого родятся детишки. Избежать этого невозможно: слишком много людей, которые хотят иметь здоровых детей и для которых такого рода процедуры — единственная возможность осуществить это желание», — заключил ученый.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Хватит уже редактировать!

Дженнифер Дудна и ее коллеги придумали, как выключить CRISPR-Cas

В журнале Science Advances вышла статья, описывающая испытания белка ArcIIA4, который ученые называют «антиCRISPR»: он может подавлять активность CRISPR-Cas9 — самого популярного сегодня инструмента редактирования генома. Исследователи изучили то, как работает белок, и испытали его действие в клетках лейкемии человека in vitro. Теперь они утверждают, что AcrIIA4 может использоваться для повышения надежности и регуляции деятельности CRISPR-Cas9.
Добавить в закладки
Комментарии

Исследование проводила группа Дженнифер Дудны

Бум применения CRISPR-Cas9 в молекулярной биологии связан с несколькими именами — Чжан Фэн, Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпентье. В 2012 году Дудна и Шарпентье описали, как бактерии и археи используют системы CRISPR-Сas (от англ. CRISPR-associated — CRISPR-ассоциированные), чтобы защититься от вирусов, и указали, что в дальнейшем это можно использовать для целевого редактирования генома. Год спустя Чжан Фэн отчитался об успешном испытании системы CRISPR-Cas9 в клетках мышей и человека: «ведомая» РНК-гидом, она успешно находила нужный сегмент генома и расщепляла участок ДНК. В том же году их коллеги продемонстрировали преимущество CRISPR над другим перспективным инструментом редактирования генома, TALEN (от англ. transcription activator-like effector nucleases), и тем самым окончательно закрепили лидерство «крисперов».

Спустя четыре года технология стала de facto стандартным лабораторным инструментом молекулярных биологов (в 2012-м году о CRISPR было написано 126 статей, а в 2016-м — уже 2155). А Дудна, Шарпентье и Чжан Фэн все это время судились за то, кому же должен принадлежать патент на систему (право на редактирование генома в эукариотах выиграл Институт Броуда, за команду которого играл Чжан Фэн, но как в действительности будет исполняться решение суда, пока еще неясно).

CRISPR и его возможности восхищают и пугают одновременно [ ... ]

Читать полностью

Чьи гены?

Научный взгляд на телегонию: чего ждать, если ваша бабушка «согрешила с водолазом»

Телегония — наследование ребенком признаков от предыдущих партнеров матери — относится к темам, которые не принято обсуждать вслух. Считается, что и так все понятно. Но при ближайшем рассмотрении оказывается, что каждому «понятно» что-то свое. Вооружившись проверенными источниками и здравым смыслом, мы попробуем свести разные представления о телегонии к общему (рациональному) знаменателю и выслушаем современную науку, которой внезапно тоже есть, что сказать нового по этому поводу.
Добавить в закладки
Комментарии

Для начала договоримся о терминах. Удивительно, но уже здесь нет единства: по результатам запроса в Яндексе мы видим, что разнообразные источники телегонию называют «наукой», «концепцией», «тайной человечества» и даже «инструментом совершенствования биологического вида». Мы остановимся на «классическом» варианте, который предполагает, что предыдущий половой партнер матери может как-то влиять на ее потомство от последующего. Поясним сразу, что нас интересуют не этические аспекты этого вопроса, а только физиологические и молекулярные механизмы.

Взлет и падение

Датой рождения телегонии как понятия можно считать 1868 год, когда Чарльз Дарвин (да-да, и этот фундамент тоже заложил он) в своей книге «Изменение животных и растений в домашнем состоянии» привел разнообразные свидетельства этого явления. Большинство из них представляли собой рассказы «очевидцев», полученные Дарвином через третьи руки, и поэтому научным аргументом являться не могли. Единственным задокументированным случаем, вошедшим с тех пор во все популярные тексты, остается история кобылы лорда Мортона. Если коротко, кобыла арабских и английских кровей была случена с кваггой (ныне истребленный подвид зебры) и принесла потомство с характерными полосками. В следующий раз, уже от самца своей породы, она снова принесла жеребят, внешне напоминавших кваггу. Ситуация повторилась и через восемь лет: в отсутствие жеребца-квагги опять родились полосатые дети.

Жеребенок — гибрид зебры и лошади. Фото из книги Джеймса Юарта The Penycuik experiments
Жеребенок — гибрид зебры и лошади. Фото из книги Джеймса Юарта The Penycuik experiments

[ ... ]
Читать полностью

46 — норма?

Считаем хромосомы: сколько человеку для счастья нужно

В отличие от зубов, хромосом человеку положено иметь строго определенное число — 46 штук. Однако при ближайшем рассмотрении выясняется, что каждый из нас может оказаться носителем лишних хромосом. Откуда они берутся, где прячутся и какой наносят вред (а может, пользу?) — разберемся с участием современной научной литературы
Добавить в закладки
Комментарии

Прожиточный оптимум

Сначала договоримся о терминологии. Окончательно человеческие хромосомы посчитали чуть больше полувека назад — в 1956 году. С тех пор мы знаем, что в соматических, то есть не половых клетках, их обычно 46 штук — 23 пары. [ ... ]

Читать полностью