Генная инженерия против рака, голода и смерти


Генная инженерия против рака, голода и смерти

Ученые-генетики оказались на пороге прорыва: инструмент редактирования генома CRISPR уже помогает им выращивать органы человека внутри животных, скрещивать ДНК животных и деревьев, найти способы победить рак. «Хайтек» собрал новейшие инструменты генетиков и посмотрел, какие проблемы они решат.

Если совсем просто, то генетическая инженерия состоит в изменении характеристик в макромолекулах ДНК и РНК растений, животных или других объектов. Ученые выделяют ген одного растения или животного и могут добавить его другому: например, участок ДНК из печени кролика встроить тополю, чтобы корни дерева лучше боролись с загрязнением почвы.

Сейчас у ученых три основных инструмента для работы, они были обнаружены при исследовании бактерий и вирусов. Новейший из них — CRISPR — основан на способности бактерий защищаться от вирусов, которые добавляют собственный генетический код жертвам. Выжившие бактерии сохраняют часть ДНК вируса в архиве. Протеин CAS9 занимается сверкой ДНК с этим архивом, чтобы при обнаружении совпадения отрезать часть ДНК вируса и сделать его неактивным. Этот инструмент удешевил процесс работы ученых и открыл новые возможности для лечения заболеваний и создания новых сельскохозяйственных культур. В начале 2018 года исследователи обнаружили еще один пригодный для использования в генной инженерии протеин — NmeCas9, — который позволяет редактировать не только ДНК, но и РНК.

Инструмент TALEN, или Transcriptor Activator-Like Effector Nucleases, также достался от бактерий, но он основан на их способности атаковать. Бактерия рода Xanthomas вредит сельскому хозяйству, повреждая томаты, перец и рис. Она добавляет в цитоплазму растительных клеток эффекторные белки (TALE), которые связываются с ДНК и устраняют способность растения защищаться от нее. Ученые также научились программировать этот процесс, добавляя в клетку нужный код ДНК.

Еще один важный инструмент основан на действии вируса-бактериофага Лямбда. Фаг атакует бактерию, встраивается в ее ДНК и остается в ней незамеченным, размножаясь с каждым делением клетки. В ДНК вируса находится сегмент, который не влияет на его развитие. Ученые могут встроить в этот сегмент необходимый код и таким образом «заразить» им клетку, чтобы та при делении продолжила сохранение этого кода в новых клетках.

Все эти инструменты дают возможности для решения самых разных проблем, существующих сегодня в мире.

Нехватка донорских органов

Проблема

Каждый год только в США более 8000 человек умирают в ожидании операции по пересадке органов, при том что ежегодно в стране проводят более 3 тыс. пересадок сердца и более 33 тыс. всех видов трансплантаций. В России показатели по операциям составляют 200 и 1703 соответственно.

Часто смерть одного человека спасает жизнь другому, например если донор гибнет в автокатастрофе. В нашей стране существует презумпция согласияна посмертное донорство, но это не отменяет создание списков ожидания. Например, в 2014 году в списке на пересадку почки были более 4,6 тыс. человек, всего провели 1 026 операций, а 56 человек умерли, не дождавшись органа для трансплантации.

Решение

В теории проблему нехватки донорских органов могла бы решить ксенотрансплантация, то есть межвидовая пересадка органов. Более сотни лет назад человек впервые использовал вытяжку половых желез животных для влияния на гормональную систему, а в 1984 году трансплантолог Леонард Бейли сделал попытку спасти грудного младенца, девочку по имени Бэби Фэй, с помощью пересадки ей сердца бабуина. Девочка умерла спустя 21 день: возникли послеоперационные осложнения в пищеварительном тракте и почках. Случай вызвал бурные обсуждения в обществе на тему этичности кросс-видовых пересадок.

Источником органов могут стать свиньи. Но пересаженный от животного человеку орган вместе с собой принесет вирусы, да и наша иммунная система не будет рада подобным «гостям». Американский генетик, молекулярный инженер и химик Джордж Черч и его компания eGenesis все ближе к тому, чтобы использовать свиные органы для пересадки людям. В 2015 году он поставил своеобразный рекорд: сделал 62 изменения в клетках свиней с целью сделать их органы пригодными для пересадки человеку. А еще два года спустя клонировал поросят с выключенными в их генах специфическими вирусами, тем самым еще на шаг приблизив человечество к избавлению от долгого ожидания органов. Ученые использовали инструмент редактирования генома CRISPR.

Овцы также могут стать донорами для человека. В 2018 году команда биологов рассказала об успехах в области создания химер. Эмбрионы овцы несли в себе около 10 тыс. человеческих клеток и развивались в течение 28 дней, но эксперимент был прерван по этическим причинам.

Рак

Проблема

Острый лимфобластный лейкоз — одно из онкологических заболеваний, которое препятствует формированию лейкоцитов и тромбоцитов. Организм человека не может сопротивляться инфекциям, а малейшая рана приводит к кровотечению, так как кровь не свертывается. Это наиболее распространенный вид лейкоза у детей. Сегодня это уже не приговор, выживаемость в течение 5 лет после постановки диагноза составляет в США 85%, по данным на 2016 год. Но цифры кажутся многообещающими только тем, кто не сталкивался с этим ужасом. Основной инструмент сегодня — химиотерапия, которая влияет на весь организм в целом. Позже может понадобиться трансплантация костного мозга.

Как избежать этого? Может, стоит модифицировать человека, избавив его от перспективы подобной болезни?

Решение

Больной острым лимфобластным лейкозом Лейле Ричардс был год, когда для ее лечения применили новый метод, который ранее опробовали только на мышах. «Лейле было плохо, она испытывала сильные боли, мы должны были что-то сделать. Врачи не гарантировали успех лечения, но мы молились за ее спасение», — рассказывали родители девочки.

Одной инъекцией девочке ввели в кровь модифицированные Т-лимфоциты донора, распознающие и уничтожающие чужеродные клетки. Но одна из главных сложностей борьбы с раком состоит в том, что организм не воспринимает клетки опухолей как чужие. Модификация была нужна, чтобы целью сделать раковые клетки. Генномодифицированные Т-лимфоциты получили название UCART 19. Спустя год после операции девочка чувствовала себя хорошо. Ей спас жизнь всего один укол.

В области модификации иммунных клеток организма для борьбы с раком продолжает работать китайская компания GenScript. К 2020 году должен появиться новый препарат, а в ближайшее время компания ожидает разрешения на клинические испытания.

Несколько лет назад ученые обнаружили причину болезни — мутантный ген ETV6. Сам по себе он не приводит к возникновению раковых опухолей, но в случае других мутаций или сбоя в работе иммунитета человека появляется острый лимфобластный лейкоз. В будущем с развитием технологий генной инженерии мы можем получить инструменты, способные исправлять подобные мутации, или же новые способы лечения подобных заболеваний. Тем более, что мы уже способны выявить группу риска на основе данного гена.

Комменты из Vk:

Оставить комментарий

Примечание - Вы можете использовать эти HTML tags and attributes:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong> <img http="" https="" alt="" height="" src="" width=""> <iframe alt="" height="" src="" width=""> <ul> <li> <ol> <src> <p>

Яндекс.Метрика

Copyleft 2010 - 2019 © Obobrali.ru
Disclaimer
Все права на оригинальные тексты и картинки принадлежат их авторам
Все материалы на сайте рассчитаны на категорию адекватных людей 18+