Отредактированная еда. может ли генная инженерия сделать её полезнее?

Дейвид балтимор

Редактирование генома CRISPR

Система CRISPR-Cas с точки зрения редактирование генома более простая и надежная. Главное только правильно синтезировать то, что укажет, в каком месте надо совершить разрез ДНК. Дальше запустится механизм восстановления и все сделается практически само собой. Тем более, если сделать много таких разрезов, то можно запрограммировать нужные изменения достаточно крупного участка ДНК.

Можно даже убирать целые участки ДНК, если это потребуется. При этом, на место удаленных фрагментов будут встроены те участки, которые будут нужны генетикам. Это позволит редактировать ”сломанные” последовательности, которые приводят к тяжелым заболеваниям. В теории надо будет просто заменить нужный фрагмент и все должно стать нормально.

Сами понимаете, что первым вопросом будет ”а можно ли встроить нужную часть кода?” Конечно, со временем и это станет возможно. Вот тогда и могут начать получаться целые новые народы. Но, скорее всего, дело ограничится небольшой группой узких специалистов, вроде людей, которые смогут выдержать полеты к другим планетам, или солдат, которые не будут уставать. Люди найдут, как извлечь из этого выгоду. Особенно правительства и инвесторы, которые вкладывают в разработки огромные деньги. И далеко не все из них делают это, чтобы избавить человечество от болезней. Увы, но реальность такова.

Технологии генной инженерии

Генная инженерия за короткий срок оказала огромное влияние на развитие различных молекулярно-генетических методов и позволила существенно продвинуться на пути познания генетического аппарата.

Так, появилась технология CRISPR — инструмент редактирования генома. В 2014 году MIT Technology Review назвал его «самым большим биотехнологическим открытием века». Он основан на защитной системе бактерий, которые производят специальные ферменты, позволяющие им защищаться от вирусов.

«Каждый раз, когда бактерия убивает вирус, она разрезает остатки его генома, будь то ДНК или РНК, и сохраняет их внутри последовательности CRISPR, как в архив. Как только вирус атакует снова, бактерия использует информацию из «архива» и быстро производит защитные белки Cas9, в которых заключены фрагменты генома вируса. Если вдруг эти фрагменты совпадают с генетическим материалом нынешнего атакующего вируса, Cas9 как ножницами разрезает захватчика, и бактерия снова в безопасности», — поясняет Алевтина Федина, медицинский директор Checkme.

Уникальное открытие состоялось в 2011 году, когда биологи Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье обнаружили, что белок Cas9 можно обмануть. Если дать ему искусственную РНК, синтезированную в лаборатории, то он, найдя в «архиве» соответствие, нападет на нее. Таким образом, с помощью этого белка можно резать геном в нужном месте — и не просто резать, а еще и заменять другими генами.

Экономика инноваций

Черные дыры и генетические «ножницы»: итоги Нобелевской премии-2020

Теоретически, технология CRISPR может позволить редактировать любую генетическую мутацию и излечивать заболевание, которое она вызывает. Но практические разработки CRISPR в качестве терапии еще только в начальной стадии, и многое еще непонятно.

Есть и другие методы генной инженерии, например, ZFN и TALEN.

  • ZFN разрезает ДНК и вставляет туда заготовленный заранее новый фрагмент с помощью белков с ионами цинка (отсюда название — Zinc Finger Nuclease).
  • TALEN делает то же самое, только используя TAL-белки. Для обеих технологий приходится создавать отдельные белки, а это очень долгая работа, поэтому пока два этих метода особого применения не нашли.

«За» и «против», права человека

Давайте посмотрим, какие аргументы выдвигают сторонники и противники учения:

«За». По мнению сторонников, главная причина, почему евгеника имеет право быть в нашем обществе, состоит в следующем: в мире растёт «генетический груз» (совокупность нежелательных мутаций в геноме человека). Из-за этого увеличивается количество выкидышей и больных людей, которые доживают до репродуктивного возраста и оставляют потомство. Чтобы избежать этого, нужно официально позволить менять геном нерождённых детей и взрослых.

«Против». У противников евгеники тоже есть весомые аргументы. Во-первых, наследование положительных и отрицательных признаков пока что слабо изучено. То есть мы точно не знаем, родится ли ребёнок здоровым или больным. Во-вторых, люди с врождёнными дефектами могут обладать высоким интеллектом и быть полезными для общества. Ещё одним аргументом против евгеники стало её использование Третьим рейхом для оправдания своей жестокой расовой политики и концлагерей.

Тем не менее, Швеция перестала применять принудительную стерилизацию лишь в 70-х годах прошлого века и отменила эту практику только из-за движения феминисток, которые были недовольны тем, что стерилизации в 90% случаев подвергаются женщины (в том числе девушки-подростки).

В дальнейшем количество противников евгеники стало увеличиваться, и в 2005 году страны – члены Европейского союза подписали конвенцию о биомедицине и правах человека, которая запрещает:

  • дискриминировать людей по признаку генного наследия;
  • модифицировать геном человека;
  • создавать эмбрионы в пробирках для исследовательских целей.

До этого в 2000 году они же приняли хартию прав ЕС, в которой говорится о запрещении евгенической практики. Подобные документы также приняты и на международном уровне. Пример — Всеобщая декларация о биоэтике и правах человека.

История развития

Истоки

Основы классической генетики были заложены в середине XIX века благодаря экспериментам чешского-австрийского биолога Грегора Менделя. Открытые им на примере растений принципы передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам в 1865 году, к сожалению, не получили должного внимания у современников, и только в 1900 году Хуго де Фриз и другие европейские ученые независимо друг от друга «переоткрыли» законы наследственности.

Параллельно с этим шел процесс формирования знаний о ДНК. Так, в 1869 году швейцарский биолог Фридрих Мишер открыл факт существования макромолекулы, а в 1910 году американский биолог Томас Хант Морган обнаружил на основе характера наследования мутаций у дрозофил, что гены расположены линейно на хромосомах и образуют группы сцепления. В 1953 году было сделано важнейшее открытие — американец Джон Уотсон и британец Фрэнсис Крик установили молекулярную структуру ДНК.

На подъеме

К концу 1960-х годов генетика активно развивалась, а ее важными объектами стали вирусы и плазмиды. Были разработаны методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов, а в 1970-х годах был открыт ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК.

Генная инженерия как отдельное направление исследовательской работы зародилась в США в 1972 году, когда в Стэнфордском университете ученые Пол Берг, Стэнли Норман Коэн, Герберт Бойер и их научная группа внедрили новый ген в бактерию кишечной палочки (E. coli), то есть создали первую рекомбинантную ДНК.

Техника ПЦР была впервые разработана в 1980-х годах американским биохимиком Кэри Маллисом. Будущий лауреат Нобелевской премии по химии (1993 года), обнаружил в специфический фермент — ДНК-полимеразу, который участвует в репликации ДНК. Этот фермент буквально считывает отрезки цепи нуклеотидов молекулы и использует их в качестве шаблона для последующего копирования генетической информации.

Новая эра

В 1996 году методом пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки на свет появилось первое клонированное млекопитающее — овца Долли. Это событие стало революционным в истории развития генной инженерии, потому что впервые стало возможным серьезно говорить о создании клонов и выращивании живых организмов на основе молекул.

Банки спермы — оплот евгенического подхода

После окончания Второй мировой у евгеники окончательно испортилась репутация: о ней не принято было говорить, а ее идеи ассоциировались исключительно с нацистами. Однако мысли об улучшении человеческой природы всё еще волновали как мыслителей и ученых, так и политических деятелей и даже бизнесменов, которые открывали (не всегда успешно) евгенические проекты.

Конечно, на проект Грэхэма обрушилась тонна критики и порицания, но банк просуществовал до 1999 года и показал, что гениальность — это не только хорошие гены. Дети, которые родились благодаря банку, мало чем отличались от своих сверстников в интеллектуальных способностях (впрочем, как и в других).

И хотя можно сколько угодно ругать Грэхэма за его евгенические идеи, американский философ Майкл Сэндел замечает, что, кажется, мы напрочь забываем про мораль, когда в дело вступают деньги.

Биография

Окончил Суортмор-колледж (1960), изучал молекулярную биологию и вирусологию в Массачусетском технологическом институте (1960—1961) и Рокфеллеровском университете, в последнем в 1964 году получил степень доктора философии (PhD), а затем совершенствовался по биохимии вновь в Массачусетском технологическом институте (1964—1965). В 1965—1968 годах научный сотрудник Института биологических исследований им. Дж. Солка в Сан-Диего (штат Калифорния). С 1968 года ассоциированный профессор микробиологии, с 1972 года полный профессор Массачусетского технологического института и в 1982—1990 годах директор-основатель его Whitehead Institute. С 1990 года президент Рокфеллеровского университета. В 1997—2006 годах президент Калифорнийского технологического института, затем эмерит, в настоящее время также Милликановский профессор (Robert Andrews Millikan Professor) биологии.

Председатель Комитета по исследованию СПИДа Национального института здоровья США (с 1986 года), а также консультант по вопросам медицины ряда правительственных учреждений, с 1979 года член учёного совета Научно-исследовательского института имени Х. Вейцмана.

Балтимору принадлежит одно из крупнейших достижений в молекулярной биологии и генетике XX в.: он экспериментально доказал, что носителем генетической информации может быть не только молекула ДНК (дезоксирибоноклуиновой кислоты), что до него не подвергалось сомнению, но и молекула РНК (рибонуклеиновой кислоты), которой до этого приписывалась лишь функция переноса генетической информации от ДНК к белку. Начав в середине 1960-х гг. исследования РНК-содержащих вирусов полиомиелита (ряд лабораторных экспериментов он проводил вместе с женой Элис, микробиологом), Балтимор затем обратился к опухолеродным вирусам, многие из которых также содержали РНК, но не содержали ДНК. В серии экспериментов конца 1960-х — начала 1970-х гг. Балтимор установил, что способность РНК-содержащих вирусов поражать клетки тканей человека и животных — это следствие так называемой обратной транскрипции, то есть возможности передачи генетической информации не от ДНК к РНК, затем к белку (транскрипция), а, наоборот, от молекулы РНК к ферменту ДНК — полимеразе (ревертазе) и уже от него к клетке, которая в результате перерождается в опухолевую. Открытие (одновременно с Хоуардом Темином и независимо от него) обратной транскрипции позволило Балтимору раскрыть механизм возникновения многих форм злокачественных опухолей и лейкозов. После 1973 года Балтимор открыл и описал восемь ранее неизвестных онкогенных вирусов, относящихся к так называемым ретровирусам (к последним принадлежат также возбудители гепатита и СПИДа). В то же время Балтимор на базе этого открытия разработал методы искусственного синтеза генов, определяющих структуру белка в молекулах гемоглобина человека, заложив, таким образом, основы генной инженерии.

За эти открытия в 1975 году он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине (совместно с Темином и Р. Дульбекко).

Кроме того, в 1986 году Балтимор совместно с Сином (Sen) открыли один из наиболее ключевых транскрипционных факторов — NF-kB. Этот фактор до сих пор активно изучается, и уже показано, что он вовлечён в реализацию почти всех ключевых процессов в клетках эукариот.

Балтимор принадлежит к тем учёным, которые видят опасность злоупотребления достижениями генной инженерии и выступают за мораторий на некоторые направления исследований в этой области.

Он подписал «Предупреждение учёных человечеству» (1992), а в 2016 году — письмо с призывом к Greenpeace, Организации Объединённых Наций и правительствам всего мира прекратить борьбу с генетически модифицированными организмами (ГМО).

Член Национальной академии наук США (1974) и Национальной медицинской академии США (1988), Американского философского общества (1997) и Американской академии искусств и наук (1974), Папской академии наук (1978), иностранный член Лондонского Королевского общества (1987), Европейской академии (1999) и Французской академии наук (2000), член EMBO (1983) и Американской ассоциации иммунологов (1984), а также Американской ассоциации содействия развитию науки, почётный доктор ряда американских и зарубежных университетов, в частности Рокфеллеровского университета (2004).

Лишних следов не остаётся

Люди с древних времён улучшают свойства культивируемых ими растений. Традиционно это делается с помощью селекции (отбора) и скрещивания видов. По сути, это тоже является вмешательством в геном, только опосредованным. А метод CRISPR/Cas позволяет вмешиваться в него напрямую. 

И у него есть преимущества по сравнению с другим широко применяемым методом генной модификации, против которого давно уже протестует определённая часть общественности, опасаясь риска для здоровья и побочных эффектов. В чём же разница между генно-модифицированными организмами (ГМО) и генетически отредактированными? 

Под ГМО сейчас понимаются такие организмы, в чьи ДНК были перенесены участки чужеродного генома — либо искусственно созданные, либо выделенные из другого биологического объекта. Так можно улучшать свойства растений и даже животных. Но при этом в геном попадает посторонний генетический материал, что и вызывает обеспокоенность: в самом деле, можно предположить, что, обеспечивая ожидаемое полезное свойство, чужой ген одновременно с этим вызовет и нежданное вредное. И хотя многочисленные исследования привели учёных к выводу, что ГМО не более опасны, чем, к примеру, традиционные методы селекции, общественное мнение изменить трудно. 

Что до технологии геномного редактирования, она подобного беспокойства вызывать не должна: при ней не происходит привнесения чужеродного генетического материала, и в геноме не остаётся лишних следов, кроме той мутации, которая и нужна учёным. Они меняют ДНК напрямую, удаляя конкретные гены или их последовательности, «включая» их или наоборот «выключая». 

Мутанты XXI века. Приведёт ли научный прогресс к появлению людей-монстров?
Подробнее

Что пошло не так

Хэ мог бы получить Нобелевскую премию, если эксперимент прошел так, как он планировал. А планировал он воссоздать существующую в природе мутацию в гене CCR5, которая должна защищать своего носителя от ВИЧ. Однако поздний анализ генома девочек показал, что система редактирования внесла не ту мутацию. Причина неудачи в особенности работы CRISPR/Cas9. Ломает ген он легко, а вот нужные изменения вносит хоть и точнее других технологий, но далеко не идеально.

Хэ Цзянькуй, взяв на себя риск, не справился с задачей. Он понял, что редактирование генов может принести ему хорошую прибыль, и в погоне за личной славой и выгодой еще в 2016 году на собственные средства привлек сообщников и использовал технику, уровень безопасности и эффективности которой до сих пор не ясны. И, намеренно избегая какого-либо надзора и контроля, осуществил официально запрещенный в стране эксперимент по модификации ДНК. Больше того, он подделал материалы о соответствии эксперимента морально-этическим нормам и ввел в заблуждение испытуемых, создав впечатление, что эксперимент проводится законно. По крайней мере, так утверждает Государственный комитет КНР по делам здравоохранения и планового деторождения.

Эмбриологи команды Хэ Цзянькуя рассматривают изображения эмбриона на компьютере

Правда, Грили полагает, что произойдет это не скоро. Пока технология CRISPR слишком сложна. И крупные игроки не будут заниматься незаконными исследованиями, чтобы спрогнозировать возможную выгоду.

Внешние ссылки

  • Авторитетные записи  :
    • ( )
  • Ресурсы для исследований  :

Лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине

1901-1925 гг.
  • Беринг (1901)
  • Росс (1902)
  • Финсен (1903)
  • Павлов (1904)
  • Кох (1905)
  • Гольджи , Рамон-и-Кахаль (1906)
  • Лаверан (1907)
  • Мечников , Эрлих (1908)
  • Кохер (1909)
  • Коссель (1910)
  • Гуллстранд (1911)
  • Плитка (1912)
  • Рише (1913)
  • Барань (1914)
  • Борде (1919)
  • Крог (1920)
  • Холм , Мейерхоф (1922)
  • Бантинг , Маклауд (1923)
  • Эйнтховен (1924)
1926-1950 гг.
  • Фибигер (1926)
  • Вагнер-Яурегг (1927)
  • Николь (1928)
  • Эйкман , Хопкинс (1929)
  • Ландштейнер (1930)
  • Варбург (1931)
  • Шеррингтон , Адриан (1932)
  • Морган (1933)
  • Уиппл , Майнот , Мерфи (1934)
  • Спеманн (1935)
  • Дейл , Лоуи (1936)
  • Сент-Дьёрдьи (1937)
  • Хейманс (1938)
  • Домагк (1939)
  • Плотина , Дуази (1943)
  • Эрлангер , Гассер (1944)
  • Флеминг , Чейн , Флори (1945)
  • Мюллер (1946)
  • К. Кори , Дж. Кори , Хусей (1947)
  • Мюллер (1948)
  • Гесс , Мониш (1949)
  • Кендалл , Райхштейн , Хенч (1950)
1951-1975
  • Тейлер (1951)
  • Ваксман (1952)
  • Кребс , Липманн (1953)
  • Эндерс , Веллер , Роббинс (1954)
  • Теорелл (1955)
  • Курнан , Forssmann , Ричардс (1956)
  • Бове (1957)
  • Бидл , Татум , Ледерберг (1958)
  • Очоа , Корнберг (1959)
  • Бернет , Медавар (1960)
  • Бекеши (1961)
  • Крик , Уотсон , Уилкинс (1962)
  • Эклс , Ходжкин , Хаксли (1963)
  • Блох , Линен (1964)
  • Джейкоб , Львофф , Моно (1965)
  • Рус , Хаггинс (1966)
  • Гранит , Хартлайн , Уолд (1967)
  • Холли , Хорана , Ниренберг (1968)
  • Дельбрюк , Херши , Лурия (1969)
  • Кац , Эйлер , Аксельрод (1970)
  • Сазерленд (1971)
  • Эдельман , Портер (1972)
  • Фриш , Лоренц , Тинберген (1973)
  • Клод , Duve , Palade (1974)
  • Балтимор , Дульбекко , Темин (1975)
1976-2000 гг.
  • Блумберг , Гайдусек (1976)
  • Гиймен , Шалли , Ялоу (1977)
  • Арбер , Натанс , Смит (1978)
  • Кормак , Хаунсфилд (1979)
  • Benacerraf , Dausset , Snell (1980)
  • Сперри , Хьюбел , Визель (1981)
  • Бергстрём , Самуэльссон , Вэйн (1982)
  • МакКлинток (1983)
  • Йерне , Кёлер , Мильштейн (1984)
  • Браун , Гольдштейн (1985)
  • Коэн , Леви-Монтальчини (1986)
  • Тонегава (1987)
  • Блэк , Элион , Хитчингс (1988)
  • Епископ , Вармус (1989)
  • Мюррей , Томас (1990)
  • Неер , Сакманн (1991)
  • Фишер , Кребс (1992)
  • Робертс , Шарп (1993)
  • Гилман , Родбелл (1994)
  • Льюис , Nüsslein- Volhard , Wieschaus (1995)
  • Доэрти , Цинкернагель (1996)
  • Прусинер (1997)
  • Ферчготт , Игнарро , Мурад (1998)
  • Блобель (1999)
  • Карлссон , Грингард , Кандел (2000)
2001-настоящее время
  • Хартвелл , охота , медсестра (2001)
  • Бреннер , Хорвиц , Салстон (2002)
  • Лаутербур , Мэнсфилд (2003)
  • Аксель , Бак (2004)
  • Маршалл , Уоррен (2005)
  • Огонь , Мелло (2006)
  • Эванс , Smithies , Capecchi (2007)
  • цур Хаузен , Барре-Синусси , Монтанье (2008)
  • Блэкберн , Грейдер , Шостак (2009)
  • Эдвардс (2010)
  • Бейтлер , Хоффманн , Штейнман (2011)
  • Гурдон , Яманака (2012)
  • Ротман , Шекман , Зюдхоф (2013)
  • О’Киф , Мэй-Бритт Мозер , Эдвард Мозер (2014)
  • Кэмпбелл , Эмура , Вт (2015)
  • Осуми (2016)
  • Холл , Росбаш , Молодой (2017)
  • Эллисон , Хондзё (2018)
  • Семенца , Рэтклифф , Келин (2019)
  • Альтер , Хоутон , Райс (2020)
  • Нобелевская премия
  • Химия
  • Экономика
  • Литература
  • Мир
  • Физиология или медицина
  • Физический

Биоэтические вопросы

Методика, использованная учеными в ходе исследования, имеет потенциальную возможность корректировки генетических ошибок в зрелых половых клетках (яицеклетках и сперматозоидах, часто называемых «гаметами»), без затрагивания репродуктивного ДНК пациента. Данная методика имеет хорошие перспективы для генетических корректировок и была использована для изменения клеток костного мозга с целью повышения устойчивости к ВИЧ.

Тем не менее, при использовании этой мощной методики на эмбриональных, а не на зрелых клетках, возникает 3 основных вопроса:

1. Безопасность и непредсказуемые последствия

Из 86 эмбрионов, использованных китайскими учёными в рамках этого исследования, 71 эмбрион выжил в течение всего 2-ух дней. 28 из 54 эмбрионов, показали генетические изменения, или были «откорректированы». Нездоровый ген был успешно удален. Тем не менее, откорректированный или здоровый сегмент прижился только в нескольких эмбрионах. Кроме того, корректирующий комплекс не ограничил свое воздействие только нездоровым геном, но также изменил здоровые части ДНК.

Еще одна проблема безопасности заключается в том, что была изменена только часть эмбриональных клеток с определенными ДНК последовательностями, а не все клетки. Как полагают сами исследователи, невозможно подтвердить успешность данного вмешательства, и эмбрион может быть либо откорректирован, либо остаться неизменным в ходе дальнейших опытов. Более того, нет никакой возможности спрогнозировать взаимодействие с другими генами клетки. Также возможны другие непроизвольные мутации, которые могут проявиться в других генных сегментах. Либо возможны эффекты, которые проявят себя только в следующем поколении, как это случилось в ходе использования других медицинских технологий.

Одним словом, данный эксперимент провалился: ни один из эмбрионов, подвергшихся эксперименту, не удовлетворил 2-ум основным критериям «точно измененные гены в каждой клетке без какого-либо ущерба ДНК».

2. Генетические манипуляции

Заявленная цель генной корректировки человеческих эмбрионов является благородной: излечение серьезных наследственных болезней. До сих пор, генные исследования проводились на зрелых клетках в поиске средства излечения конкретного больного пациента, который дает на это добровольное согласие. Модификация генов репродуктивного ДНК является очень мощным воздействием, необратимо меняющим будущие поколения.

После заявления китайских исследователей Фрэнсис Коллинз, директор Национального института здоровья, недвусмысленно высказался, что генетические манипуляции «практически повсеместно рассматриваются как выходящие за границы этических норм». Это включает в себя и исследователей, и специалистов по этике, одобряющих эти и другие исследования с человеческими эмбрионами. В этой связи некоторые призывают, как минимум, к запрету, в то время как, по меньшей мере, четыре группы китайских исследователей продолжают работать в этом направлении.

Помимо вопроса безопасности человеческого генофонда и угрозы серьезного вреда детям, рожденным с такими изменениями, международное сообщество практически повсеместно высказалось против генетических вмешательств, необратимо изменяющих человеческую ДНК. Тем не менее, мы не знаем, как долго продержится эта опозиция. Если ученые добьются успеха и смогут улучшить результаты своих опытов, то соблазн устранения опасных для жизни и тяжелых заболеваний может оказаться слишком сильным.

3. Отсутствие добровольного согласия

Некоторые генные вмешательства не противоречат этическим нормам и поэтому могут проводиться. Вмешательство в зрелые клетки конкретного пациента с терапевтической целью, требует добровольно согласия пациента, осознающего все риски данной процедуры. В противоположность этому, будущие поколения не могут дать согласие на заведомое изменение их ДНК посредством генетического вмешательства. Конечно, родители часто принимают серьезные решения, касающиеся здоровья их детей. Но решение связанное с генетическим вмешательством необратимо, и в настоящий момент данное вмешательство является экспериментальным и неизученным. Такие вмешательства, несмотря на их многообещающесть, поднимают серьезные вопросы о природе деторождения и целесообразности технологического вмешательства в процесс формирования и воспроизводства детей.

Как изучали?

Параллельно, начиная с 2002 года, Эммануэль Шарпентье исследовала в Венском университете (Австрия) другую крайне враждебную человеку бактерию Streptococcus pyogenes. Каждый год она поражает миллионы людей, вызывая как довольно легко излечимые заболевания, вроде тонзиллита или импетиго, так и опасный сепсис, — причину отказа множества внутренних органов, часто приводящую к гибели пациента. Из-за этого Streptococcus pyogenes нередко называют «пожирателем плоти».

Исследования носили вполне практический характер: почему эта бактерия столь агрессивна? Как она становится устойчивой к применяемым против неё антибиотикам? И можно ли найти новый способ борьбы с ней? Для ответа на все эти вопросы требовалось понять молекулярные механизмы — как регулируется экспрессия и работа генов Streptococcus pyogenes.

Многие люди характеризуют Шарпентье как целеустремлённую, внимательную и тщательную исследовательницу. Другие говорят, что она всегда в поисках неожиданного. Сама же она часто повторяет девиз Луи Пастера: «Удача благоволит подготовленному уму». Стремление к новым открытиям и желание быть свободной и независимой направляли карьерную траекторию Шарпентье. Начиная с докторантуры в Институте Пастера в Париже, она жила в пяти странах, семи разных городах и работала в десяти научных учреждениях.

В своих неустанных поисках Шарпентье в 2009 году сменила уютную Вену на позицию в шведском Университете Умео, чтобы более подробно изучить активно участвующие в работе молекулярно-генетической машинерии молекулы РНК. Совместно с исследователями из Берлина ей удалось полностью описать РНК, обнаруженные в Streptococcus pyogenes. Полученные результаты поставили перед ней новые вопросы, так как один из вариантов молекулы РНК экспрессировался внутри бактерий в огромных количествах, однако его функции оставались неизвестными. Понятно было только то, что он как-то связан со необычным локусом CRISPR в бактериальном геноме.

Всё это заставило Шарпентье продолжить исследования именно в этом направлении. Тщательный анализ генетического кода показал, что часть исследуемой молекулы РНК комплементарна регулярно повторяющимся участкам локуса CRISPR, словно два кусочка пазла. Сама Шарпентье до этого момента не имела опыта работы с CRISPR, но под влиянием своей исследовательской группы согласилась детально прояснить механизмы этой системы.

Выяснилось, что для разрезания вирусной ДНК используется один из белков Cas — Cas9. Кроме того, Шарпентье показала, что та самая неизвестная молекула РНК имеет решающее значение. Она необходима для того, чтобы другая — очень длинная РНК, — созданная на основе последовательности CRISPR в геноме (crRNA), перешла в активную форму. Поэтому ранее загадочную РНК назвали tracrRNA (trans-activating crispr RNA). 

Интересные факты и книги о евгенике

Многие достижения учёных-евгенистов в настоящее время используются в генной инженерии для коррекции генома яйцеклеток, клонирования и генной терапии. Частично подходы евгеники переняли Сингапур с Китаем, начав проводить политику «Одна семья –  один ребёнок» и применять другие меры для поддержания численности и состава населения.

Например, премьер-министр Сингапура Ли Куан Йу заметил, что образованные девушки из его страны редко выходят замуж, потому что мужчины предпочитают жениться на бедных безграмотных индианках и малайках. Чтобы исправить это и увеличить количество нормальных семей, способных воспитывать интеллектуальных и здоровых детей, он создал два брачных агентства. Первое занимается подбором пар среди молодых образованных людей, второе – среди всех остальных.

Естественно, это лишь крупица информации о евгеническом направлении, и если вам захотелось узнать о нем более подробно, рекомендуем обратиться к соответствующей литературе. Среди посвященных евгенике книг можно найти как художественные, так и научные.

Художественные книги о евгенике:

  • «Дивный новый мир» Олдоса Хаксли. В романе описывается человечество будущего, где люди рождаются из специальных «бутылей», а во время созревания плода с помощью спирта и других веществ разделяются на несколько каст.
  • «Там, за гранью» Роберта Хайнлайна. В центре романа американское общество, целью которого является выведение сверхчеловека.
  • «Понедельник начинается в субботу» братьев Стругацких. Сатирическое произведение. Учёные из научно-исследовательского института Чародейства и Волшебства создают человека, «неудовлетворённого желудочно», который может потреблять пищу в неограниченных объёмах.

Научные книги о евгенике:

  • «Евгеника XXI века» Джона Глэда. Автор рассказывает историю науки и рассуждает о её будущем.
  • «Эпоха разрушения человека» Даниэля Эстулина. Журналист проводит расследование секретной евгенической деятельности глав государств.
  • «Русская евгеника» Владимира Авдеева. Писатель собрал выдающиеся труды советских учёных о евгенике.

Можно сказать, что евгеника – это пережиток прошлого. В том виде, в каком она существовала при нацистской Германии, её уже нет. Она попала под запрет многих деклараций и хартий о правах человека, и к настоящему времени частично переродилась в биомедицину и генетику. А о том, что будет происходить дальше, можно только гадать.

Надеемся, эта статья оказалась полезной, и желаем удачи!

О дивный новый мир: евгеника

«О чудо!
Какое множество прекрасных лиц!
Как род людской красив! И как хорош
Тот новый мир, где есть такие люди!»

Уильям Шекспир, «Буря»

Будущее, в котором живут улучшенные люди и — как следствие — меньше насилия, зла, войн и болезней, волнует не только авторов антиутопий и создателей фантастических сериалов. Его также живо обсуждают философы, теологи, биологи, политические деятели и ученые из различных областей науки со времен Античности. Некоторые из них даже пробуют воплотить его в жизнь или хотя бы предлагают способы, как это можно сделать.

Например, полулегендарный основатель Спарты Ликург придумал традицию скидывать слабых младенцев со скалы, а в живых оставлять только здоровых и сильных. Древнегреческий философ Платон, представляя себе идеальное государство, мечтал пойти еще дальше: не только постфактум избавляться от нездоровых детей, но и подбирать супругов так, чтобы получались лучшие дети.

И Ликург, и Платон предложили способы улучшения природы человека, которые позже назовут как позитивная и негативная евгеника (от др.-греч. εὐγενής — «благородный, из хорошего рода»):

  • позитивная евгеника нацелена на то, чтобы побольше рождались дети с теми чертами внешности и/или характера, которые нравятся обществу. Например, модно быть кареглазым брюнетом, и люди делают всё, чтобы таких детей рождалось больше: поощряют переезд людей с карими глазами и темными волосами, демографическая политика стимулирует кареглазых брюнетов-родителей заводить больше детей, разрешает вмешиваться в гены;
  • негативная евгеника достигает эту цель другими средствами: вместо того чтобы увеличивать рождаемость детей с нужными характеристиками, запрещают размножаться тем, кто в эти стандарты не вписывается (не дают эмигрировать тем, кто отличается, или даже стерилизуют и убивают тех, кто не подходит под желаемые критерии).

Изменение ДНК человека

Первые клинические испытания методов генной терапии были предприняты 22 мая 1989 года с целью генетического маркирования опухоль-инфильтрующих лимфоцитов в случае прогрессирующей меланомы.

14 сентября 1990 года в Бетесде (США) четырехлетней девочке, страдающей наследственным иммунодефицитом, обусловленным мутацией в гене аденозиндезаминазы (АDA), были пересажены ее собственные лимфоциты.

Работающая копия гена ADA была введена в клетки крови с помощью модифицированного вируса, в результате чего клетки получили возможность самостоятельно производить необходимый белок. Через шесть месяцев количество белых клеток в организме девочки поднялось до нормального уровня.

После этого область генной терапии получила толчок к дальнейшему развитию. С 1990-х годов сотни лабораторий ведут исследования по использованию генной терапии для лечения различных заболеваний. Уже сегодня с помощью генной терапии можно лечить диабет, анемию и некоторые виды онкологии.

Генная терапия

Генная терапия — введение, удаление или изменение генетического материала, в частности ДНК или РНК, в клетке пациента для лечения определенного заболевания.

Существует три основных стратегии использования генной терапии:

  1. Замена мутировавшего гена, вызывающего заболевание, здоровой копией.
  2. Инактивация или «выбивание» мутировавших генов, которые функционируют неправильно.
  3. Введение нового гена в организм, помогающего бороться с болезнью.

Наиболее часто применяемый метод включает вставку «терапевтического» гена для замены «ненормального» или «вызывающего болезнь».

В 2015 году впервые была проведена процедура изменения ДНК человека с целью продления молодости клеток, когда американке Элизабет Пэрриш 44 лет ввели в организм препарат, влияющий на ДНК, а в 2018 году китайский ученый Хэ Цзянькуй заявил, что с его помощью у двух детей-близнецов якобы изменены гены для выработки у них иммунитета к вирусу ВИЧ, носителем которого являлся их отец.

Экономика инноваций

Почему в Китае популярны детские ДНК-тесты для определения вундеркиндов

Все это, с одной стороны, выглядит грандиозно и обнадеживает, но с другой, — вызывает опасения, ведь генетические манипуляции, теоретически, возможно использовать не только в благих и мирных целях.

После эксперимента с ДНК близнецов в Китае, ЮНЕСКО выступила с инициативой о запрете изменения генов у новорожденных до того момента, пока достоверно не будет доказана безопасность таких манипуляций.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Зона исследователя
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: