Китайские ученые успешно разработали метод редактирования генома, который может избавить людей от самых страшных болезней и даже приблизить их к бессмертию. Кубанские Новости. Целью редактирования генома было получение эмбрионов крупного рогатого скота с измененными генами.
Новая технология позволит редактировать геном без CRISPR
Третий Международный саммит по редактированию генома завершился в понедельник, когда специалисты по этике предупредили ученых о необходимости замедлить усилия по использованию редактирования генов для улучшения здоровья эмбрионов. Специалисты Института аналитического приборостроения (ИАП) РАН создали первый российский прибор для расшифровки геномов (секвенатор) последнего, третьего поколения. Запрещены сейчас, мораторий есть на редактирование генома человека именно на стадии эмбриона.
В ЕС заподозрили Китай в планах редактировать геном китайских солдат
Если кратко: мы сравниваем исходный геном доноров гамет с геномом редактированного эмбриона с использованием специального биоинформатического подхода. В России создали третье (последнее) поколение прибора для расшифровки геномов. За технологию редактирования генома в 2020 году была присвоена Нобелевская премия. ИИ-революция в генной инженерии: OpenCRISPR-1 открывает новую эру в редактировании ДНК.
Международный форум по редактированию генома пройдет в России
Рибонуклеиновая кислота РНК является одним из трех ключевых типов молекул, вместе с ДНК и белками, которые играют важную роль в кодировании и прочтении информации в клетках живых организмов. РНК необходимы в процессах передачи генетической информации, ее чтения и регулирования.
Это заставляет искать новые варианты системы CRISPR-Cas в микроорганизмах или оптимизировать имеющиеся для практического применения, а это долгий и трудозатратный процесс. Чтобы упростить его, Али Мадани Ali Madani с коллегами из компании Profluent задействовали большую языковую модель LLM ProGen2, созданную ими ранее для нейросетевого дизайна белковых молекул.
Для этого они провели систематический сбор данных среди 26,2 триллиона пар оснований собранных микробных геномов и метагеномов из разных родов и биомов. После этого языковую модель на основе ProGen2 настроили на работу с CRISPR-Cas Atlas и с ее помощью сгенерировали четыре миллиона последовательностей, сбалансированных по семействам белков и размеру кластеров на это ушло три дня с использованием 16 графических процессоров. Большинство этих последовательностей совпадали с ближайшей природной лишь на 40—60 процентов, однако их конформация, рассчитанная AlphaFold2 , оказалась близкой, что свидетельствовало о потенциальной функциональности. Чтобы получить Cas9-подобные белки для экспериментальной характеризации, исследователи применили ограниченную стратегию генерирования с использованием либо N-концевых, либо C-концевых последовательностей природного SpCas9, чтобы обеспечить аналогичную с ним совместимость с PAM и гРНК.
В середине XX века ученые сделали гениальное открытие: молекула ДНК имеет две спирально закрученные цепи, которые связаны между собой и полностью комплементарны, то есть соответствуют друг другу. Считалось, что за счет этой структуры ДНК хранит и обрабатывает генетическую информацию, может восстанавливаться после повреждения или при размножении давать копию. Двойная спираль была настолько понятна, что следующие 70 лет ученые придерживались именно этого принципа, закрывая глаза на возможность существования иных взаимодействий. Например, между теми цепями, которые тоже есть в клетке, но не имеют идеальную пару. Например, если А и В этой цепи не взаимодействуют друг с другом. Никитин доказал, что они все равно могут передать информацию через посредника, так называемый коммутатор, цепь Х. Сначала информация передается от А к Х, потом Х передает ее В. Это явление он назвал "молекулярной коммутацией".
Как отметил председатель оргкомитета конгресса, профессор Сурен Закиян, за последние 20—30 лет в области молекулярной и клеточной биологии произошли по-настоящему революционные перемены. По его словам, в программе мероприятия много докладов молодых ученых по разным научным направлениям, связанным с редактированием генома. Одна из важных тем — использование редактирования генома в селекции новых сортов сельскохозяйственных культур.
Ученые из Подольска сделали прорыв в редактировании генома
| Международный научный форум по редактированию генома пройдет в России — | Американские исследователи представили первый нейросетевой инструмент для создания полностью искусственных систем редактирования генома CRISPR-Cas9. |
| Ученые из МГУ, «Сколтеха» и ИТЭБ РАН встроили термометр в | Был обнаружен целый ряд механизмов коррекции ДНК, созданных природой, что открывает путь для беспрецедентных подходов к редактированию генома. |
Cозданная нейросетью система CRISPR-Cas9 отредактировала геном человеческих клеток
Генетик Крутовский назвал две проблемы при редактировании генома человека. Был обнаружен целый ряд механизмов коррекции ДНК, созданных природой, что открывает путь для беспрецедентных подходов к редактированию генома. Я думаю, редактирование генома будет применяться в тех случаях, когда другого решения быть не может.
Международный научный форум по редактированию генома пройдет в России
До недавнего времени в России не было исследований в этом направлении, сейчас ситуация улучшается, но в глобальном масштабе вклад российской науки в этот вопрос очень маленький. И часть из этих работ — продукт моей российско-американской группы». Ведущий научный сотрудник лаборатории мутагенеза ФГБНУ «Медико-генетический научный центр» Светлана Смирнихина рассказывала, что исследования в области редактирования генов в России проводятся не так успешно, как в США или Китае, из-за долгих сроков поставок приборов, реактивов и других ресурсов. А еще некоторые ученые считают , что ситуацию усложняет запрет на патентование таких технологий. В частности, на патентование модификаций эмбриона. Здесь барьером становятся этические вопросы, которые остро стоят не только в России, но и во всем мире. Все еще неясно, насколько на самом деле безопасны «молекулярные ножницы», не появятся ли спустя время новые мутации в «отредактированном» организме — возможно, даже более страшные, чем заболевание, которое вылечили. Тогда премьер-министр Дмитрий Медведев утвердил федеральную программу развития генетических технологий до 2027 года. В 2019-м появился Центр редактирования генома, но только для теоретического изучения вопроса — по мнению директора «Медико-генетического научного центра» Сергея Куцева, технология не самая перспективная, просто «выглядит красиво».
С позиции реальной применимости Куцев более высоко оценил эктопическую экспрессию гена. В том же 2019 году Госдума начала исследовать правовое регулирование этой темы в разрезе репродуктивных технологий. Главный вопрос: можно ли редактировать ДНК эмбрионов? В конце 2019-го российский ученый Денис Ребриков планировал отредактировать ДНК яйцеклетки для лечения наследственной глухоты. Имплантировать их матери он смог бы только после разрешения Минздрава, но в ведомстве были против. Это первый эксперимент такого рода в мире, кроме российских ученых пока никто не пытался редактировать GJB2 у человека. Но заметных успехов Ребриков пока не добился. Следующая важная веха в российской геномике — развитие геномных центров.
В 2020 году «Роснефть» стала главным технологическим партнером проекта по созданию трех геномных центров мирового уровня, на которые в федеральном бюджете было запланировано выделить 12,2 млрд рублей. Помимо этих центров исследованиями при поддержке государства занимаются и другие организации. Энгельгардта РАН. В последнем ученые работают над созданием редакторов генов нового поколения. Более быстрых, чем Cas9, при этом более точных. А в Институте биологии гена РАН на мышах нашли способ лечить миодистрофию Дюшенна, от которой страдают тысячи людей.
Андрей Будневский — профессор и изобретатель. Отвечает в медуниверсите за инновации. Эксперт по кашлю и изобрёл кашлемер.
Северинов заявил, что выбор наиболее эффективного лекарства напрямую зависит от молекулярной природы отдельно взятого человека. Более широкий охват «генной этнографии» народов России поможет дополнить знания об изменениях ДНК, а значит — получится ставить гораздо более точный диагноз, а впоследствии с большей вероятностью спасти жизнь человеку. Северинов поясняет, что сейчас найти «генетические поломки», которые ответственны за заболевание, крайне трудно — геном каждого человека состоит из более шести миллиардов «букв» ДНК. В итоге у пациента может быть одно и то же заболевание, но разные молекулярные причины — их «ищут под фонарем» в готовых базах, говорит специалист.
Учёные установили, что размер частицы аденоассоциированного вируса позволяет без повреждения проникать через специальную оболочку эмбриона млекопитающих и эффективно доставлять генетический материал. С помощью этого метода можно изменять фрагменты ДНК, например, те, что отвечают за восприимчивость к заболеваниям или выработку молока. Для проверки аденоассоциированного вируса в качестве перспективного инструмента для редактирования генома в эмбрионах крупного рогатого скота ученые сконструировали рекомбинантный вирус с геном зеленого светящегося белка GFP. При заражении эмбрионов этот фрагмент встраивался в ДНК эмбриона и вызывал свечение при воздействии синего света. После выбора наиболее эффективного типа аденоассоциированного вируса AAV2 его использовали для редактирования гена, ответственного за восприимчивость к некоторым заболеваниям.
В России пройдет международный научный форум по редактированию генома
Год назад учёный Хэ Цзянькуй ошарашил общественность своим признанием: он редактировал геном во время экстрапорального оплодотворения яйцеклетки. Но если к редактированию генома человека российские ученые пока только осторожно приближаются, ТО в животноводстве уже несколько лет проводятся успешные эксперименты. ИИ-революция в генной инженерии: OpenCRISPR-1 открывает новую эру в редактировании ДНК. Хэ отказался принять участие в Третьем международном саммите по редактированию генома человека в Лондоне, отменил анонсированное выступление в Оксфордском университете (его альма-матер). Утверждается, что это первый случай успешного редактирования человеческого генома с применением искусственного интеллекта. Системы CRISPR произвели революцию в этой области, поскольку их можно очень легко нацелить на различные части генома.
Российские ученые научились «редактировать» геномы для борьбы с вирусами
| Ген — вырезать, вставить. Нобелевскую премию по химии дали за технологию редактирования генома | Технологии - 2 октября 2019 - Новости Санкт-Петербурга - |
| Учёные разработали эффективный способ редактирования генома коров – РосАгроЭко | – Да, редактирование генома эмбриона не запрещено до старта беременности. |
SciNat за март 2024 #1: эпигенетическое редактирование генома и новое лекарство от ВИЧ
Как ученые научились редактировать геном. Специалисты Института аналитического приборостроения (ИАП) РАН создали первый российский прибор для расшифровки геномов (секвенатор) последнего, третьего поколения. В России создали третье (последнее) поколение прибора для расшифровки геномов. Евродепутаты полагают, что цели ученых – работа с геномом китайских солдат и модификация вирусов, пишет «». Китайские ученые разработали систему редактирования гена MEF2C, который, по их словам, «сильно связан» с расстройством аутистического спектра.
Создание суперлюдей: нейросеть научилась редактировать человеческие гены
| Учёные разработали эффективный способ редактирования генома коров – РосАгроЭко | Ученые приступили к реализации научного мегапроекта по разработке новых систем редактирования геномов на разных уровнях – от нуклеотидных последовательностей до пространственной структуры молекул ДНК. |
| Найден фермент, который позволяет редактировать любой ген в ДНК | Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. |
| Новый вариант CRISPR обещает точно воздействовать почти на все человеческие гены | | Члены Европарламента (ЕП) от Польши Анна Фотыга и Косма Злотовский заподозрили КНР в планах злоупотреблять результатами исследований в сфере генетики с целью редактировать геном китайских солдат, а также модифицировать вирусы. |
Технология перепрограммирования генома стала важным этапом в решении главной задачи человечества
- ИИ открыл 188 редких систем редактирования генома человека
- Иммунология
- Ученый рассказал о пользе расшифровки ДНК для человека
- Последние новости:
- Как AI может повлиять на CRISPR?
- "Цинковые пальцы": Новый метод редактирования генов, созданный ИИ может прийти на смену CRISPR
Российские ученые рассказали о новейшем методе редактирования генов
Никто не ожидает, что вирус Ласса вызовет глобальную пандемию — в отличие от острых респираторных вирусов, таких как SARS-CoV-2 или гриппа, которые легко передаются от одного человека к другому. Но для тех, кто изучает болезнь и лечит ее жертв, устойчивое развитие заболеваемости вызывает большую тревогу. Домен GAP отрицательно регулирует передачу сигналов малых G-белков, что может иметь решающее значение для зависимых от активности изменений синаптической силы, тогда как CTD связывается с белком постсинаптической плотности 95 PSD95 , но функциональные последствия этого связывания неясны. В новом исследовании журнала Science ученые показывают, что, вопреки распространенному мнению, активность домена GAP совершенно необязательна для многих функций целого белка SynGAP, и что CTD куда более важен для пластичности синаптической передачи. Биофизика Термодинамические исследования жизни Биологическая активность живой клетки выражается в отдаче тепла окружающей среде.
Однако количественная оценка тепла и клеточной активности на наноуровне оказалась весьма непростой задачей. Недавнее развитие стохастической термодинамики открыло нам доступ к измерению энергетики и эффективности таких микроскопических систем, как клетки. Это стало возможным благодаря применению стохастической теории и экспериментальных методов высокого разрешения. В новейшем исследовании биофизики сообщают о термодинамическом ограничении, применимом к неравновесным стационарным колебаниям, и применяют его для определения тепла, рассеиваемого живыми клетками на наноуровне.
Их анализ показывает неравномерное рассеивание тепла по экваториальному контуру эритроцитов. Этот подход может привести к более точным измерениям энергетического обмена клеток. Подход даст глобальное понимание энергоэффективности всей живой материи на Земле, от отдельных клеток до целых организмов. Вмешательство происходит без изменения последовательности ДНК — причем делает это на длительный период.
Ученые добились этого эффекта, изменив эпигеном каждого исследуемого животного. Эпигеном представляет собой набор химических меток, связанных с ДНК и влияющих на активность генов. После вмешательства активность целевого гена падала и оставалась низкой в течение 11 месяцев, пока мыши были под наблюдением. Одобрение в 2023 году первой терапии редактирования генома, основанной на системе редактирования CRISPR-Cas9, положило начало новой форме медицины, которая предполагает внесение целевых изменений в последовательности ДНК.
Однако новые результаты, опубликованные 28 февраля в журнале Nature, подкрепляют аргументы в пользу редактирования эпигенома для лечения определенных заболеваний, тем самым избегая некоторых рисков, связанных с разрывом и необратимым изменением нитей ДНК. По мере того, как клетки приобретают новую идентичность в ходе развития, структура химических меток на их ДНК часто меняется. Эти эпигенетические изменения могут заставить клетку вести себя как, например, клетка печени, а не как клетка мозга. После более чем десятилетних усилий ученые придумали, как модифицировать инструменты редактирования генома, чтобы изменить некоторые эпигенетические метки.
Это позволяет добавлять к ДНК метильные группы в определенных местах, например, чтобы выключить ген, или, наоборот, удалить метильные группы из нужного места в геноме, чтобы включить ген. Белок с цинковыми пальцами выделен синим и пурпурным цветом в комплексе с ДНК окрашен в желтый и зеленый цвета. Nature «Возможность применения эпигенетического редактирования в клинических условиях изначальна была неясной», — говорит эпигенетик Марианна Ротс из Университетского медицинского центра Гронингена в Нидерландах.
Парламентарии отметили, что за изучением генома человека стоит будущее медицины. Они полагают, что развитие данного направления связано не только с созданием лекарств нового поколения, но и с рисками для безопасности. Издание сообщает, что США уже принимают законы, которые предусматривают запрет на передачу генетических данных «в такие страны, как Китай и Россия».
Тогда премьер-министр Дмитрий Медведев утвердил федеральную программу развития генетических технологий до 2027 года.
В 2019-м появился Центр редактирования генома, но только для теоретического изучения вопроса — по мнению директора «Медико-генетического научного центра» Сергея Куцева, технология не самая перспективная, просто «выглядит красиво». С позиции реальной применимости Куцев более высоко оценил эктопическую экспрессию гена. В том же 2019 году Госдума начала исследовать правовое регулирование этой темы в разрезе репродуктивных технологий. Главный вопрос: можно ли редактировать ДНК эмбрионов? В конце 2019-го российский ученый Денис Ребриков планировал отредактировать ДНК яйцеклетки для лечения наследственной глухоты. Имплантировать их матери он смог бы только после разрешения Минздрава, но в ведомстве были против. Это первый эксперимент такого рода в мире, кроме российских ученых пока никто не пытался редактировать GJB2 у человека.
Но заметных успехов Ребриков пока не добился. Следующая важная веха в российской геномике — развитие геномных центров. В 2020 году «Роснефть» стала главным технологическим партнером проекта по созданию трех геномных центров мирового уровня, на которые в федеральном бюджете было запланировано выделить 12,2 млрд рублей. Помимо этих центров исследованиями при поддержке государства занимаются и другие организации. Энгельгардта РАН. В последнем ученые работают над созданием редакторов генов нового поколения. Более быстрых, чем Cas9, при этом более точных.
А в Институте биологии гена РАН на мышах нашли способ лечить миодистрофию Дюшенна, от которой страдают тысячи людей. В этом помогли как раз «молекулярные ножницы». По словам ученых, такую генную терапию можно было бы использовать на человеке, но редактирование генов in vivo то есть у конкретного пациента запрещено. В рамках отдельных российских лабораторий тоже ведутся исследования. В Институте цитологии и генетики Сибирского отделения РАН ученые изучают укладку ДНК и ее влияние на экспрессию генов, с помощью CRISPR-Cas9 создают мышей-«мутантов»: например, для вирусологов делали восприимчивых к ковиду мышей, чтобы тестировать вакцины и лекарства. Это международное сотрудничество с 2020 года осложнялось пандемией, а в 2022 году научное сообщество столкнулось с санкциями. В новой ситуации наука в России фактически изолируется, хотя западные ученые просят не прекращать международного сотрудничества.
И совместная работа действительно продолжается, пусть и с ограничениями.
Прежние системы были очень громоздкие, сложные и дорогие. Но и у этой системы есть недостатки. Иногда, например, может разрезать не там, где надо. А иногда - неправильно залатать брешь в ДНК. Второе гораздо опаснее, потому что довольно сложно обнаружить.
У нас в лаборатории был такой случай: мы внесли в мышиный геном маленькое, точечное изменение. Но оказалось, что молекулярные ножницы заодно убрали и соседний ген. Поняли мы это только потому, что у мышек-мутантов на животе появилось белое пятно. Мы решили разобраться, откуда такая странная окраска, - и обнаружили пропажу большого куска ДНК. Я большой фанат генной инженерии, и мне кажется, что даже с помощью "недозревшей" технологии учёные делают невероятные вещи. Например, есть такой способ лечения трофических язв эти язвы появляются у больных диабетом и очень долго заживают.
Звучит, может, не очень приятно, но эти личинки, как микрохирурги, сгрызают отмершие ткани и клетки, а живые, наоборот, не трогают. Генные инженеры усовершенствовали эти личинки, наделив их способностью выделять со слюной особый фактор, способствующий заживлению ран. И теперь трансгенные личинки не только чистят язву, но и лечат её. Ваша любимая научная шутка? Я преподаю генетику в университете. Поэтому одна из моих любимых шуток - картинка, мем на больную для студентов тему "когда решил в последнюю ночь подготовиться к экзамену по генетике".
На огромной крыше, засыпанной снегом, стоит человек с лопатой. Он расчистил крохотный уголок, подписанный "первый закон Менделя". Законы Менделя - принципы передачи наследственных признаков от родителей к потомкам, основа основ классической генетики. Бактерия регулярно пролистывает эту картотеку вирусов-преступников, считывает с неё информацию синтезирует РНК и затем разрезает её на отдельные генные портреты вирусов - целевые РНК. А белки Cas потом сравнивают эти портреты с проникшими в клетку молекулами и, если находят ту, что соответствует целевой РНК, то беспощадно разрезают её ДНК. От зубастого цыплёнка к воскрешению динозавров Дмитрий Карпов, старший научный сотрудник лаборатории регуляции внутриклеточного протеолиза.
Энгельгардта РАН Как вы решили стать учёным? Летом между 6-м и 7-м классом, пока одноклассники отдыхали, я готовился к первой в своей жизни школьной олимпиаде по биологии. Учитель разрешал пользоваться всем, что можно было найти в биологическом классе: плакатами, муляжами, коллекциями насекомых. Был в классе и микроскоп. Когда я устал рассматривать готовые препараты для микроскопа, в голову пришла необычная мысль. Я приготовил препарат на основе воды из-под цветочного горшка.