Геном болезнетворной бактерии улучшит технику редактирования ДНК читайте также. Эта проблема была просто мысленным экспериментом до 2018 года, когда Хе Цзянькуй, биофизик из Китая, отредактировал ген в человеческих эмбрионах, чтобы придать им устойчивость к ВИЧ. Ученые из компании Profluent представили Open CRISPR-1 — первую систему редактирования генома CRISPR-Cas9, созданную с помощью нейросети. Как ученые научились редактировать геном.
Найден фермент, который позволяет редактировать любой ген в ДНК
Блогерша заработала на OnlyFans 5 млрд рублей. Сообщения и фото за нее рассылает нейросеть Как это работает? Специалисты создали нейросетевой алгоритм, который подбирает структуры РНК так, чтобы свести к минимуму изменения в структуре других генов. С ее помощью можно будет редактировать любую генетическую мутацию и лечить заболевание, которое она провоцирует.
Такие эпигенетические изменения, не затрагивающие структуру ДНК, участвуют в регулировке работы генов, то есть могут их «включать» и «выключать».
Удалять или добавлять такие химические метки например, метильные группы -СН3 можно с помощью специальных препаратов — в частности, уже существуют противораковые лекарства с таким действием. Но их использование очень ограничено, так как они неизбирательно действуют сразу на многие гены, что приводит к серьезным побочным эффектам. Однако избирательной, точно направленной можно сделать процедуру редактирования эпигенома! Такая система отыщет нужное место в последовательности ДНК, однако не будет его разрезать.
Вместо этого прикрепленные эффекторные молекулы прицельно добавят или удалят химические метки на ДНК или гистонах, меняя работу целевого гена.
Будьте в курсе событий Десятилетия науки и технологий! Десятилетие науки и технологий в России Российская наука стремительно развивается. Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна.
Среди заявленных тем докладов молодых ученых — редактирование генома в изучении механизмов онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний и в исправлении опасных мутаций в человеческом ДНК, а также проблемы и решения, связанные с применением искусственного интеллекта и биоинформатики в обработке геномных данных, созданию новых лекарств и технологий тканевой инженерии как перспективного направления протезирования. Одним из главных организаторов конгресса является Институт цитологии и генетики СО РАН, который входит в состав Курчатовского геномного центра мирового уровня и активно занимается разработкой генетических технологий для сельского хозяйства, медицины и биотехнологической промышленности.
Изменение генома CRISPR
Некодирующие РНК регулируют работу генов, участвуют в передаче сигналов внутри и между соседними клетками, а также вовлечены в развитие наследственных, инфекционных ВИЧ, гепатиты В, С , иммунологических и опухолевых заболеваний. Полученные данные помогут разобраться в механизмах этих болезней, а также предложить новые подходы к их лечению. РНК необходимы в процессах передачи генетической информации, ее чтения и регулирования. Так, например, кодирующие РНК служат матрицей для синтеза белков, но есть и некодирующие, например микроРНК, которые напрямую не «считываются», а регулируют работу генов, поддерживают стабильность ДНК, помогают создавать белки, участвуют в передаче сигналов внутри и между соседними клетками, а также вовлечены в развитие широкого спектра заболеваний, включая гепатиты В и С, ВИЧ и рак.
Многие функции и механизмы действия некодирующих РНК остаются неизвестными, при этом они могут служить перспективной мишенью для разработки препаратов для лечения и профилактики многих болезней.
В ходе сотрудничества Массачусетский технологический институт, Институт Броуда и Национальный центр биотехнологической информации США использовали возможности искусственного интеллекта для обнаружения 188 новых и редких систем CRISPR в геномах бактерий. Был обнаружен целый ряд механизмов коррекции ДНК, созданных природой, что открывает путь для беспрецедентных подходов к редактированию генома.
Изучив три крупные общедоступные базы данных, охватывающие самые разные бактерии - от найденных в угольных шахтах и на пивоваренных заводах до антарктических озер и собачьей слюны, - ученые обнаружили поразительное разнообразие CRISPR-систем.
В результате ученые создали несколько подобных молекул — так называемых олигонуклеотидов. Они соединяются с BspD6I и мешают ее работе при комнатной температуре, но распадаются и высвобождают молекулы ДНК-редактора, если поместить их в теплую воду. Работу этих «выключателей-градусников» Абросимова и ее коллеги проверили на обрывках ДНК вируса-бактериофага T7, с которым нередко сталкиваются природные производители фермента BspD6I — бактерии рода Bacillus. Как показали опыты, геномный редактор никак не реагировал на следы генома этого вируса при температуре в 25 градусов Цельсия, но начал активно разрезать его и исправлять ошибки в ДНК при нагреве до 45 градусов. Что интересно, температура срабатывания «выключателя» зависела от числа «букв» в этих коротких цепочках ДНК, что позволяет гибко управлять работой BspD6I и других эндонуклеаз.
Сотрудники лаборатории генетических технологий в создании лекарственных средств Института медицинской паразитологии, тропических и трансмиссивных заболеваний Сеченовского университета нашли новый способ борьбы с вирусами — они выявили целый ряд белков, которые способны нейтрализовать вирусные частицы. Об этом сообщают «Известия».
Cозданная нейросетью система CRISPR-Cas9 отредактировала геном человеческих клеток
| Новый прорыв китайских ученых: найдены гены, отвечающие за бессмертие | © Fotolia/ Dan Race Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. |
| Российские ученые рассказали о новейшем методе редактирования генов | Специалисты Института аналитического приборостроения (ИАП) РАН создали первый российский прибор для расшифровки геномов (секвенатор) последнего, третьего поколения. |
Cозданная нейросетью система CRISPR-Cas9 отредактировала геном человеческих клеток
Эту систему можно гибко настраивать, чтобы нацеливать на любые основания ДНК и, следовательно, использовать для выполнения разрезов в любых участках ДНК. Исследователи изучили потенциальное терапевтическое использование этого инструмента при генетических заболеваниях, которые невозможно вылечить с помощью стандартной системы CRISPR. В доклинических испытаниях они показали, что система с SpRyc может воздействовать, например, на генетические нарушения, связанные с синдромом Ретта и болезнью Хантингтона — неврологическими заболеваниями, которые ускользали от традиционной инженерии.
Еще одна тема — использование редактирования генома в селекции новых сортов сельскохозяйственных культур. Его директор, академик РАН Алексей Кочетов напомнил, что институт входит в состав Курчатовского геномного центра мирового уровня и активно занимается разработкой генетических технологий для сельского хозяйства, медицины и биотехнологической промышленности. В частности, по его словам, на базе ИЦиГ СО РАН работает один из основных центров страны по созданию и разведению лабораторных животных для фармакологических исследований.
Они утверждают, что осуществлять подобные опыты на органоидах гораздо легче, нежели на животных. В течение 3 дней работы форума будет представлено свыше 90 докладов, большинство из которых подготовили молодые специалисты. Это подтверждает тот факт, что, невзирая на трудности последних лет, российская наука значительно продвинулась вперед.
Пытаясь редактировать один ген, они неизменно вносили изменения и в другие. Новая методика Новая методика была основана на редактировании РНК. Это дало более широкие возможности по редактированию без внесения изменений в структуры других генов. Тем более, что разработчики провели огромную работу правда, при помощи ИИ : они провели анализ триллионов пар оснований микробных геномов и метагеномов из разных родов и биомов, чтобы выявить рабочие последовательности белков и откинуть заведомо нефункциональные варианты.
Тот же день. Кембридж, Массачусетс, США
- Изменение генома CRISPR
- Как это работает?
- "Цинковые пальцы": Новый метод редактирования генов, созданный ИИ может прийти на смену CRISPR
- SciNat за март 2024 #1: эпигенетическое редактирование генома и новое лекарство от ВИЧ
- Нейросеть помогает ученым редактировать человеческие гены
- Ученые из Подольска сделали прорыв в редактировании генома
К каким открытиям ученых привело слияние генетики, истории и современности
Так вот, теперь нам говорят, что появился еще один инструмент, как повлиять на эти процессы в клетке, чтобы их вернуть к тем, обратным, нормальным процессам. Для нас это очень важно! Бочкова Михаил Скоблов. Конечно, говорить о том, что уже появился новый конкретный подход к терапии наследственных заболеваний, пока рано. Для этого нужно проделать еще много работы. Но как говорит сам Максим, он открыл новую дверь в мире науки и за ней точно кроется масса открытий, которые помогут человечеству в будущем. Подпишитесь и получайте новости первыми Читайте также.
А доказать отсутствие таких нежелательных последствий практически невозможно», — продолжает Северинов. Константин Северинов отмечает, что в России ситуация в том, что касается редактирования геномов, ничем принципиально не отличается от иных юрисдикций. Сами по себе патенты вообще ничего не значат, это кусок бумаги. Лицензированные патенты важнее, но покупка лицензии также не означает, что будет получен практически важный результат», — говорит Северинов. В целом «от российских патентов в области генного редактирования до практического создания отредактированных животных или растений и их внедрения — дорога в тысячу ли», заключает ученый. Заметный коммерческий потенциал есть у генного редактирования в определенных тканях человека.
Например, для успешной пересадки костного мозга требуется иммуносовместимый донор, поиски которого могут занимать долгое время, рассказывает Северинов. Забрав у человека, больного раком крови, клетки его собственного костного мозга, отредактировав их и «приведя их в норму», можно подсадить их обратно. Очевидно, что в таком случае проблемы иммуносовместимости нет, ведь пациенту подсаживаются его собственные клетки. В таких подходах налицо ясная медицинская цель: человек, у которого нет работающего костного мозга, может умереть, а совместимого донора иной раз найти не удается. В Институте Эрнста еще в 2021 г. Такое гипоаллергенное молоко в теории может пользоваться существенным спросом. Ключевое отличие с опытами с эмбрионами человека очевидно: «Если у отредактированного животного возникли какие-то непредвиденные проблемы, это не трагедия.
В случае человека это, очевидно, не так». Проблемы на пути к коммерциализации редактирования генома в России не ограничиваются обозначенными выше общемировыми «технологическими» сложностями.
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. Для функционального анализа выбрали 209 сгенерированных Cas9-подобных белков. Часть Cas9-подобных белков продемонстрировала эффективность, сопоставимую с или превосходящую SpCas9. После этого аналогичный опыт провели с использованием 48 полностью включая N-концевые и C-концевые последовательности сгенерированных Cas9-подобных белков, и многие из них показали высокую эффективность и специфичность. Наилучший из них — PF-CAS-182 — по он-таргетной эффективности был сопоставим с SpCas9, обладая при этом гораздо большей специфичностью уровень офф-таргетного редактирования ниже на 95 процентов.
Его последовательность совпадала с SpCas9 на 71,7 процента.
Проект выполняется при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Национального проекта «Наука и университеты». Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. Если даже 10 лет назад в арсенале учёных были бактерии-векторы и генные пистолеты, которые модифицируют геномы в произвольных местах, то сейчас основной инструмент — высокоточная технология CRISPR. Но и она не лишена недостатков: во-первых, эта система белков достаточно крупная и просто «не влезает» в некоторые векторы, во-вторых, с её помощью можно редактировать только ДНК, а для работы с РНК она не годится и, в-третьих, сейчас эта технология становится предметом патентных споров. Большая междисциплинарная команда биологов, в которую входят ученые трех подразделений МГУ имени М.
Международный научный форум по редактированию генома начался в РФ
Кроме того, повышение точности и гибкости редактирования генома открывает возможности для более безопасных и эффективных вмешательств, снижая риск нежелательных генетических модификаций. Это открытие вводит нас в новую огромную область биологии и, вероятно, ведёт к очередной революции в технологии редактирования генома. Геном болезнетворной бактерии улучшит технику редактирования ДНК читайте также. Эта проблема была просто мысленным экспериментом до 2018 года, когда Хе Цзянькуй, биофизик из Китая, отредактировал ген в человеческих эмбрионах, чтобы придать им устойчивость к ВИЧ.
Биологи научились редактировать гены некодирующих РНК
Последние новости. Ученые нашли способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. Все новости. «Под фонарем»: ученый сообщил о причинах создания огромной базы геномов россиян. Среди заявленных тем докладов молодых ученых — редактирование генома в изучении механизмов онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний и в исправлении опасных мутаций в человеческом ДНК, а также проблемы и решения, связанные с применением. Так и появился созданный биологами механизм генетического редактирования генома CRISPR-Cas, за который в 2020 году была присуждена Нобелевская премия двум ученым — Дженнифер Дудна из Калифорнийского университета в Беркли (США). © Fotolia/ Dan Race Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами.
Создание суперлюдей: нейросеть научилась редактировать человеческие гены
– Да, редактирование генома эмбриона не запрещено до старта беременности. Проблемы на пути к коммерциализации редактирования генома в России не ограничиваются обозначенными выше общемировыми «технологическими» сложностями. Китайские ученые разработали систему редактирования гена MEF2C, который, по их словам, «сильно связан» с расстройством аутистического спектра. говорится в сообщении. Все новости для.
Биологи научились редактировать гены некодирующих РНК
| Международный научный форум по редактированию генома начался в РФ | Ученые приступили к реализации научного мегапроекта по разработке новых систем редактирования геномов на разных уровнях – от нуклеотидных последовательностей до пространственной структуры молекул ДНК. |
| ИИ могут задействовать в изменении генома человека - Pro город будущего | Когда несколько лет назад появился мгновенно ставший популярным инструмент генетического редактирования генома CRISPR/Cas, казалось, что человечество сможет наконец справиться с наследственными болезнями. |
| SciNat за март 2024 #1: эпигенетическое редактирование генома и новое лекарство от ВИЧ | В России создали третье (последнее) поколение прибора для расшифровки геномов. |
| Биологи МГУ открыли новый метод редактирования генов некодирующих РНК | Специалисты Института аналитического приборостроения (ИАП) РАН создали первый российский прибор для расшифровки геномов (секвенатор) последнего, третьего поколения. |
Международный научный форум по редактированию генома пройдет в России
Историк Марьяна Скуратовская Узнать больше Подпишитесь на ежемесячную рассылку новостей и событий российской науки! Самые интересные проекты, открытия и исследования, а также информация о конкурсах и мероприятиях в вузах и научных центрах России в одном удобном формате. Будьте в курсе событий Десятилетия науки и технологий!
Такие векторы давно используют в генной терапии для доставки ДНК в клетки, хотя у них есть недостатки, например, высокая стоимость и риск побочных эффектов. Еще один вариант — использовать липидные наночастицы как носители молекул РНК, на основе которых сами клетки будут производить молекулярные компоненты редактора эпигенома.
Тогда эти конструкции будут работать в клетках лишь только в течение короткого времени, что с меньшей вероятностью вызовет иммунный ответ или внесет изменения в эпигеном в неправильных местах. До экспериментов по редактированию эпигенома на людях пока дело не дошло. Но успехи в исследованиях на лабораторных животных дают надежду, что и редактирование эпигенома человека когда-нибудь станет обычным делом.
Какими исследованиями занимается ваша лаборатория? Мы смотрим, как уложена ДНК. ДНК - очень длинная молекула, чуть ли не два метра. Чтобы уместить длиннющую ДНК в крохотном ядре, приходится её особым образом укладывать: сворачивать в спирали, скатывать в клубки-глобулы, в узлы завязывать.
Мы в лаборатории изучаем, как эта укладка может влиять на экспрессию генов. Что, если мы сломаем укладку? Но пока ничего не меняется, по крайней мере в экспериментах нашей лаборатории. Может, мы немножко переоценили влияние трёхмерной структуры на экспрессию генов.
А может, мышки с поломанной структурой ДНК только в лаборатории хорошо живут - в природе же всё будет плохо. Создали, например, трансгенную мышь, которая выделяла в молоко кроветворный белок человека. Даже собрали специальный доильный аппарат и выяснили, что удой от одной лабораторной мыши - 200 микролитров молока. В обычном стакане 200 миллилитров, а 200 микролитров - это примерно на стакан меньше.
Сейчас работаем над созданием мышиной модели для изучения коронавируса. Надеюсь, получится удобная и полезная модель для вирусологов - на трансгенных мышках можно будет испытывать вакцины и лекарства. Почему для работы вы выбрали метод молекулярных ножниц? Любая модификация генома связана с разрезанием ДНК.
Необходим соответствующий инструмент. С 1970-х годов для этого используют ферменты рестриктазы. Но в больших геномах типа человеческого их очень сложно нацелить в определённое место, а значит, рестриктазы просто искрошат весь геном. Учёным нужен был механизм, который не просто разрезает ДНК, но и делает этот разрез в конкретном месте.
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.
Замминистра по науке и технологиям Китая Сюй Наньпин фактически зачитывает ученому приговор: «Инцидент с генетически измененными младенцами, о котором сообщают СМИ, грубо нарушает законы Китая». Журналисты окружают Дженнифер Дудну. На вопрос: «Не следует ли ввести мораторий на редактирование эмбрионов человека? А если гены значат так много в жизни человека, то геномное редактирование — по крайней мере в перспективе — неизбежно. И не только в случае наследственных болезней. Вы хотите, чтобы ваш ребенок вырос умным? Разве кто-то не хочет? Мировая пресса изучает его биографию. Будущий ученый родился в 1984 году в небольшой провинции Хунань на юго-востоке Китая.
Родители — фермеры, всю жизнь выращивают рис. Хэ успешно окончил школу, увлекался физикой, даже соорудил домашнюю лабораторию. Он продолжил изучать предмет в Университете науки и технологий в Хэфэе, а затем — в американском Университете Райса в Хьюстоне. Однокурсники вспоминают, что Хэ был общительным и активным студентом — особенно ему нравились ухоженные футбольные поля в американском вузе. Но будущий ученый был заметен не только на футболе — его университетский руководитель, биоинженер Майкл Дим отмечал блестящие успехи подопечного в науке. Хэ проводил эксперименты на живых клетках и организмах, а после окончания Университета Райса, в 2011 году, был приглашен в Стэнфорд. До экспериментов, которые поставили Дженнифер Дудна, Эммануэль Шарпентье, Фэн Чжан и другие выдающиеся генетики и которые привели к открытию технологии редактирования ДНК, оставалось меньше двух лет. Многие из этих экспериментов были проведены в Беркли, в часе езды от Стэнфорда. Хэ и сотрудница лаборатории Direct Genomics. Шэньчжэнь, провинция Гуандун, Китай.
Он согласился, получил грант в миллион юаней и начал преподавать в Университете Шэньчжэня, в 28 лет став самым молодым его доцентом. Но вскоре осознал, что он пропускает самое интересное и главные открытия были совершены без него. В последующие годы Хэ не раз приезжал в Америку и встречался с генетиками. В 2017-м представил свою первую работу по редактированию эмбрионов мышей и обезьян. Хэ не раз говорил о возможном редактировании генома человека, но его выступления и работы не производили на коллег особого впечатления. За ученым закрепилось прозвище «Падающая звезда». Хэ все чаще говорил о редактировании ДНК — но не мышей или обезьян, а человека.
Учёные разработали эффективный способ редактирования генома коров
| По живому: учёные впервые отредактировали геном в теле человека — РТ на русском | Ученые нашли способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. |
| SciNat за март 2024 #1: эпигенетическое редактирование генома и новое лекарство от ВИЧ | «Я ждал появления возможности редактирования генома последние 15 лет, и теперь мне выпала большая честь — поучаствовать в подобном беспрецедентном эксперименте. |