info@vlv-mag.com

Эко-информационный портал

Что такое инновационная система редактирования ДНК, и в чём её польза

Что такое CRISPR?

Кажется, в истории молекулярной биологии таких революционных открытий не случалось давно. CRISPR-cas упрощённо называют системой точного редактирования цепочек ДНК, а потенциальные сферы её применения шокируют невиданными ранее перспективами.

Как простейшие противостоят вирусам-бактериофагам? Почему одни бактерии заражаются фагами медленнее, чем другие? Изучая этот феномен на примере кишечной палочки, группа японских учёных в 1987 году обнаружила в её геноме повторяющиеся одинаковые элементы, между которыми расположились элементы уникальные… Более, чем странная находка! Однако тогда японцы не придали ей особого значения.

Кишечная палочка E.coli под микроскопом

Кишечная палочка E.coli под микроскопом, фото WEB

Спустя шесть лет, изучая другую бактерию, испанец Франциско Мохика обнаружил в её ДНК похожую по структуре последовательность. Учёный дал ей название, аббревиатура которого звучит как CRISPR, и скоро доказал, что аналогичные участки в геномах имеют многие простейшие. Дальнейшие исследования определили их предназначение: оказалось, что CRISPR представляет собой базу данных о контактах бактерии с вирусами. Простая аналогия — лимфоциты человека, которые хранят информацию об инфекционных агентах. Уникальные участки CRISPR (спейсеры) — это фото вирусов-преступников, которые когда-либо посягали на жизнь бактерии.

Однако остался открытым вопрос о том, кто же сверяет «фотокарточки» с потенциальными врагами и уничтожает их, если выявлено совпадение. Ответ нашёлся буквально под носом — за эти процессы ответственен кластер белков Cas, которые постоянно находятся рядом с цепочкой последовательностей. Когда эти белки обнаруживают знакомых врагов, они вырезают из их ДНК ранее «сфотографированные» кусочки, после чего вирус гибнет. Так слаженная работа последовательности CRISPR и ассоциированных с ней белков Cas позволяет бактерии формировать иммунитет.

 Микробиолог Франциско Мохика

Микробиолог Франциско Мохика, фото WEB

Какая тонкая работа, браво, простейшие! Но в чём же польза этого открытия для человека? Учёные уверены и уже представляют первые доказательства того, что уникальная способность системы CRISPR-cas вырезать знакомые ей участки генов может стать идеальным инструментом для лечения генетических болезней, разработки лекарств, повышения эффективности научных исследований и даже улучшения качества растительной и животной пищи.

Сегодня учёные умеют не только разрезать ДНК в требуемом месте с помощью «ножниц» CRISPR-cas, но и извлекать из них «ненужные» элементы, и даже заменять их «нужными». Такая точная «хирургия» потенциально позволит редактировать гены, ответственные за мутации и врождённые болезни. Также специалисты отмечают возможность лечения подобным образом онкологических заболеваний. Однако пока технология сталкивается с определёнными проблемами как физического, так и этического характера.

Потенциал технологии CRISPR может привести к созданию лекарств от всех болезней

Потенциал технологии CRISPR может привести к созданию лекарств от всех болезней, фото WEB

Ещё одна область применения ДНК-ножниц — лечение вирусных заболеваний, среди которых гепатиты, герпес и СПИД. Системе CRISPR-cas всё равно, что именно вырезать, так пусть это будет генетический код ВИЧ в клетках-носителях. Таким способом СПИД можно излечить полностью, и это уже доказано учёными из США. CRISPR также может стать катализатором развития фармацевтической промышленности. Новые лекарства, прицельно точно уничтожающие любые патогены и мутации, больше не фантастика, а вопрос времени.

Также CRISPR позволит забыть о генетически модифицированных продуктах и слабых пищевых культурах, подверженных заболеваниям. Но этой системе ещё предстоит доказать свою состоятельность обществу, которое крайне негативно настроено к любой генной инженерии в отношении продуктов питания. Зато человечество с энтузиазмом принимает идею уничтожения, например, комаров, переносящих вирус Зика.

Комар, переносящий вирус Зика

Комар, переносящий вирус Зика, фото WEB

С помощью инновационной технологии сделать это можно в одном поколении насекомых. Однако никто не может предположить, чем внезапное исчезновение этого вида опасно для экологического баланса. Кроме того, не исключено появление нового вида супер-комаров, более опасных и устойчивых к современным технологиям…  

Всё новое проходит через ошибки, трудности совершенствования и непринятия обществом. Но у системы CRISPR-cas точно большое будущее, которое, возможно, изменит наш мир к лучшему.

Виктория Романова, Россия, Москва

Статьи