Soldiers of Empires 2

Биотехнологии - перспективы и опасения

Облики будущего, видимые уже сейчас: небоскребы, космос сегодняшнего дня - МКС, межпланетные автоматические станции, исследования Солнечной системы.

Re: Биотехнологии - перспективы и опасения

Postby future-dreamer » April 27th, 2016, 3:29 pm

Создана искусственная молекула-франкенштейн

https://lenta.ru/news/2016/04/27/buckyball/

Image

Нанотехнологи из Дармутского колледжа в США создали белок, который соединяется с наноматериалами на основе фуллеренов и создает из них гибридные структуры шарообразной формы. Ученые надеются, что в будущем станет возможно появление молекул, способных к программируемой самоорганизации своей структуры. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Белки, которые в живых клетках кодируются генами, представляют собой молекулярные механизмы, ускоряющие или подавляющие биохимические реакции, а также обеспечивающие активность других соединений. Белковые ферменты руководят практически всеми важными процессами в клетках, включая сборку и размножение ДНК.

Цель нового исследования заключалась в создании искусственного белка, который смог бы внедряться в синтетический материал и самоорганизовываться вместе с ним в новую структуру. Таким материалом послужила атомарная решетка бакминстерфуллерена (бакибола) — сферической молекулы, состоящей из 60 атомов углерода и напоминающей формой футбольный мяч.

Ученые создали белок, который может взаимодействовать с решеткой бакибола и придавать ей шаровидную форму. По словам исследователей, впервые в истории удалось получить новое комплексное соединение, состоящее, подобно монстру Франкенштейна, из частей различной природы: белка и фуллерена. Благодаря наличию углеродной сетки, оно способно проводить электричество, что не могут делать белки сами по себе.

Фуллерены обладают множеством полезных свойств и могут применяться в фотоэлементах, сверхпроводниках, аккумуляторах, а также в медицине как антиоксиданты или антивирусные соединения. Эти свойства зависят от формы молекулы, однако до сих пор не было эффективного способа придать ей нужную структуру, что ограничивало использование фуллеренов в разработке новых материалов.
Вперед, к звездам!
User avatar
future-dreamer
Lieutenant
Lieutenant
 
Posts: 322
Joined: September 29th, 2012, 6:05 pm
Location: Россия

Re: Биотехнологии - перспективы и опасения

Postby future-dreamer » August 12th, 2016, 4:17 pm

Чем грозит скрещивание человека с животными

https://lenta.ru/articles/2016/08/12/chimera/

Image

Слева направо: обычная мышь, мышь с клетками крысы, крыса с клетками мыши, обычная крыса

Image

Стволовые клетки человека (красные) в эмбрионах мышей на стадии бластоцисты

Image

Этапы создания химеры свиньи и человека

4 августа 2016 года Национальные институты здоровья США (NIH) заявили, что собираются отменить мораторий на создание химер. Речь идет о спорных с точки зрения этики экспериментах, в которых человеческие стволовые клетки вводят в эмбрионы животных — в результате формируются организмы, сочетающие животные и человеческие черты. Ученые называют их химерами

В Древней Греции химерами называли мифологических чудовищ с головой и шеей льва, туловищем козы и хвостом змеи. Такими же химерами являются организмы с генетически разнородным материалом. Они могли бы служить удобными биологическими моделями для изучения различных заболеваний — например, рака или нейродегенеративных синдромов, могли бы стать источником органов для трансплантации. Однако стоит экспериментальной биологии вплотную подойти к научной фантастике, у общественности возникают опасения, что это может привести к непредвиденным последствиям.

При создании химер используют стволовые клетки, обладающие свойством плюрипотентности. Иными словами, они способны превратиться во все клетки человеческого зародыша. Клетки внедряют в ткани эмбриона модельных организмов (мышей, крыс, обезьян, свиней и других животных) на очень ранних стадиях, после чего эмбриону позволяют развиваться дальше. В сентябре 2015 года NIH выразили беспокойство тем, что если стволовые клетки введут в мозг мышей, в результате могут получиться грызуны с измененными когнитивными способностями — то есть появятся животные со «сверхинтеллектом». Поэтому NIH, которые вручают гранты на биомедицинские исследования, решили приостановить финансирование экспериментов с химерами, пока их эксперты не изучат этический вопрос.

Тем не менее некоторые исследовательские группы в США уже вовсю занимались созданием химер. MIT Technology Review сообщает, что за 2015 год было предпринято около 20 попыток получения химер свинья-человек и овца-человек. К сожалению, ни одна научная работа до сих пор не была опубликована, а сообщений об успешном получении животных с человеческими тканями не было.

Эксперименты с химерными организмами объединяют как генную инженерию, так и биологию стволовых клеток. Мало просто внедрить плюрипотентные клетки в эмбрион животного, поскольку в таком случае может получиться организм с катастрофическими нарушениями в развитии. Ученые обычно «выключают» гены в зародышах таким образом, что они не могут образовать специфические ткани. В этом случае стволовые клетки берут на себя задачу по формированию недостающего органа, который ничем не отличается от человеческого, что делает его подходящим для трансплантации.

По свидетельству кардиолога Дэниела Гэрри (Daniel Garry), в его лаборатории были проведены первые испытания данного метода. Исследователи спроектировали свиней, у которых отсутствовали некоторые скелетные мышцы и сосуды. Такие животные были бы нежизнеспособными, однако ученые добавили в эмбрионы стволовые клетки от другого зародыша свиньи. Результаты так впечатлили вооруженные силы США, что они предоставили Гэрри грант в 1,4 миллиона долларов на выращивание человеческих сердец у свиней. Ученый собирался продолжить свои исследования, несмотря на мораторий NIH, и был одним из 11 авторов, которые опубликовали письмо с критикой решения биомедицинского центра.

Ученые заявили, что мораторий, введенный NIH, представляет угрозу для развития биологии стволовых клеток, биологии развития и регенеративной медицины, и высказали сомнения в том, что с помощью стволовых клеток возможно получить «очеловеченное» животное с высоким интеллектом. В частности, они указали, что эксперименты в области ксенотрансплантации, в которых нервные клетки людей внедряют в головной мозг мышей, не привели к появлению слишком умных грызунов.

В качестве меры предосторожности некоторые исследователи, работающие над созданием химер, не позволяют своим созданиям родиться. Эмбриологи изучают зародыши с целью получения информации о том, насколько велик вклад человеческих стволовых клеток в развитие плода. Тем не менее, несмотря на то, что отдельные лаборатории перестраховываются, химерные животные уже существуют — например, мыши, наделенные иммунной системой человека. Такие животные создаются через внедрение клеток печени и тимуса от абортированных человеческих зародышей в организм уже рожденных грызунов.

Наибольший интерес для ученых представляет создание химер на стадии бластоцисты, когда плод представляет собой шар, состоящий из нескольких десятков клеток. Этот метод называется комплементацией эмбриона (embryo complementation). В 2010 году исследователям из Японии удалось создать мышей, поджелудочная железа которых полностью состояла из клеток крысы. Хиромицу Накаучи (Hiromitsu Nakauchi), ведущий автор работы, позднее решил создать «свинью-человека», для чего ему пришлось переехать в США, поскольку научные комитеты в Японии не одобряют подобные эксперименты. Сейчас ученый работает в Стэнфордском университете на грант от Калифорнийского института регенеративной медицины. По его словам, большинство плюрипотентных клеток, введенных в эмбрионы в его лаборатории, сделаны из его собственной крови, поскольку бюрократические барьеры мешают набору добровольцев со стороны.

Большинство людей, услышав слово «химера», представляют монстров, созданных безумными учеными. Ученым предстоит доказать, что человеческие клетки действительно могут размножаться и формировать полноценные и здоровые органы в животных. Мыши и крысы довольно близки генетически, поэтому создание химер в данном случае не представляет проблемы. В случае людей и свиней, общий предок которых жил 90 миллионов лет назад, все может быть по-другому.

Ученые уже проверяют комплементацию эмбриона свиньи человеческими стволовыми клетками, однако исследования начались только после одобрения трех комиссий по биоэтике. Стэнфордский университет, в котором проводятся исследования, ограничил время развития зародышей 28 днями (поросята рождаются на 114 день). Тем не менее плод будет достаточно развитым, чтобы можно было определить, насколько правильно формируются зачатки органов.

На прошлой неделе в NIH предложили заменить мораторий дополнительной экспертизой, которую будет проводить комитет, состоящий из специалистов по вопросам этики и экспертов по защите животных. Они будут учитывать такие факторы, как тип человеческих клеток, место их размещения в эмбрионе, а также возможные изменения в поведении и внешнем виде животного. Выводы экспертов помогут NIH решить, стоит ли финансировать рассмотренный проект.
Вперед, к звездам!
User avatar
future-dreamer
Lieutenant
Lieutenant
 
Posts: 322
Joined: September 29th, 2012, 6:05 pm
Location: Россия

Re: Биотехнологии - перспективы и опасения

Postby future-dreamer » February 8th, 2017, 3:02 pm

Мешки из клеток
Зачем ученые создали гибрид свиньи и человека, а затем его умертвили

Image

Слева направо: обычная мышь, мышь с клетками крысы, крыса с клетками мыши, обычная крыса
Изображение: Nakauchi et al. / The University of Tokyo

Image

Image

Международной группе ученых под руководством испанца Хуана Бальмонте, известного своими работами в области стволовых клеток, удалось создать эмбрионы химер человека и свиньи, которые в будущем могут стать источником донорских органов. Другая команда исследователей вылечила врожденную глухоту у мышей с помощью вирусов. «Лента.ру» рассказывает об успехах генной инженерии, связанных с медициной.

Создание генетически модифицированных организмов — не единственное, чем может порадовать человечество генная инженерия. Биотехнологии позволяют не только менять гены для улучшения сельскохозяйственных растений и животных, но и лечить ранее неизлечимые заболевания. По иронии судьбы, для этого ученые используют вечных врагов человека — вирусов. Последние применяются для создания векторов, доставляющих ДНК в нужные клетки. Еще одно направление, которое может напугать не слишком сведущих в науке людей, — создание эмбрионов химер, сочетающих в себе клетки человека и других организмов. Однако то, что поначалу кажется зловещим, на самом деле окажется удобным способом создания органов.

Почки или легкие, которые были получены с помощью выращивания химерных эмбрионов, будут подходить для трансплантации нуждающимся в них людям. Те же, кто боится восстания мутантов, должны подумать, что реальная польза от этой технологии превосходит смутные опасения фантастов-пессимистов.

Чтобы развеять страхи, нужно понять, что и как делают ученые, создающие химер. Основной материал, с которым работают исследователи, — стволовые клетки, которые обладают плюрипотентностью — способностью превращаться в другие клетки организма (нервные, жировые, мышечные и так далее) за исключением плаценты и желточного мешка. Их внедряют в зародыши других организмов, после чего эмбрион развивается дальше.

Свинолюди

Именно таким образом международной группе ученых из США, Испании и Японии удалось создать химеры свинья-человек, крыса-мышь и корова-человек. Они сообщили об этом в статье, опубликованной в журнале Cell и ставшей первым документом, подтверждающей успешную «химеризацию» далеких в родственном отношении видов.

Основной проблемой является то, что мало внести плюрипотентные клетки в эмбрион и ждать, что получится что-то путное. Вместо этого может получиться организм с катастрофическими нарушениями в развитии, включая образование тератом. Нужно выключить гены в зародышах-реципиентах таким образом, чтобы они не смогли сформировать специфические ткани. В этом случае внедренные стволовые клетки берут на себя задачу по выращиванию недостающего органа.

Сначала ученые ввели стволовые клетки крыс в мышиные эмбрионы на стадии бластоцисты, когда плод представляет собой шар из нескольких десятков клеток. Этот метод называется комплементацией эмбриона (embryo complementation). Целью эксперимента было выяснить, какие факторы играют ведущую роль в межвидовом химеризме. Зародыши были перенесены в тело самок мыши, после чего развились в живых химер, одна из которых дожила до двухлетнего возраста.

Гены в эмбрионах выключались с помощью технологии CRISPR/Cas9, которая вносит разрывы в специфичные участки ДНК. Например, исследователи при тестировании используемого ими подхода блокировали активность гена, который играет важную роль в формировании поджелудочной железы. Родившиеся мыши в результате умирали, однако при внедрении плюрипотентных клеток крыс в эмбрионы недостающий орган развивался. Также ученые отключали ген Nkx2.5, без которого эмбрионы страдали от серьезных пороков развития сердца и оказывались недоразвитыми. Химеризация помогла зародышам достичь нормального роста, однако получить живых химер так и не удалось.

Исследование полученных крыс-мышей показало, что различные мышиные ткани содержали разную долю клеток крыс. Когда ученые попытались внести крысиные клетки в бластоцисты свиней, а затем провели генетический анализ четырехнедельных эмбрионов, они не обнаружили ДНК грызунов. Это говорит о том, что не все животные подходят для химеризации друг с другом, и успешное прививание стволовых клеток одних эмбрионам других может зависеть от генетических, морфологических или анатомических факторов.

Главной же целью ученых было создание химеры человека и свиньи, чтобы проследить, как человеческие ткани будут развиваться внутри зародыша нежвачного парнокопытного животного. Они использовали бластоцисты свиньи и с помощью лазерного луча проделали микроскопические отверстия для последующей инъекции различных групп плюрипотентных клеток, которые выращивались в различных условиях. Затем эмбрионы пересаживались в свиноматок, где успешно развивались. Отслеживание динамики человеческого материала проводилось при помощи флуоресцентного белка, на производство которого были запрограммированы человеческие стволовые клетки.

В итоге в свином эмбрионе были сформированы клетки, являющиеся предшественниками различного вида тканей, в том числе сердца, печени и нервной системы. Гибридам свиньи и человека позволили развиваться в течение трех-четырех недель, после чего уничтожили их по этическим соображениям.

Глухие мыши

Американские ученые из Бостона недавно смогли вернуть слух мышам, страдающим от редкого генетического расстройства функций внутреннего уха. Для этого они использовали биологическую систему доставки генов (вектор) на основе обезвреженных вирусов. Исследователи модифицировали аденоассоциированный вирус, который заражает людей, однако не вызывает заболеваний.

Инфекционный агент способен проникать в волосковые клетки — рецепторы слуховой системы и вестибулярного аппарата у животных. Биотехнологи использовали вектор для ремонта дефектного гена Ush1c в клетках только что родившихся живых мышей. Эта мутация вызывает глухоту, слепоту и нарушения равновесия. В результате у животных улучшился слух, что позволило им различать даже тихие звуки.

Генная инженерия, таким образом, — не способ создания угрожающих человечеству мутантов. Это постоянно улучшающийся набор методов и средств по улучшению жизни и здоровья людей, особенно тех, кто сильно в этом нуждается. Поскольку создание химер и генная терапия не так просты в осуществлении и порой требуют хитроумных решений, развитие биотехнологий происходит не так быстро, как хотелось бы. Однако ежегодно публикуются десятки научных работ, которые углубляют и обогащают наши знания и умения.
Вперед, к звездам!
User avatar
future-dreamer
Lieutenant
Lieutenant
 
Posts: 322
Joined: September 29th, 2012, 6:05 pm
Location: Россия

Re: Биотехнологии - перспективы и опасения

Postby future-dreamer » February 28th, 2017, 4:01 pm

Рождение химеры: зачем ученым гибрид человека и животного?

http://www.bbc.com/russian/vert-earth-39050491

Image

Попыткам современных ученых создать животных с человеческими органами предшествовали долгие годы исследований, и вот-вот эти планы начнут воплощаться в жизнь. Однако противники подобных экспериментов обеспокоены этической стороной вопроса, отмечает обозреватель BBC Earth.
В фантастическом романе Герберта Уэллса "Остров доктора Моро" главный герой Эдвард Прендик, в результате кораблекрушения выброшенный на берег острова, натыкается на лесной поляне на женщину и двух мужчин, сидящих на корточках около упавшего дерева.
Все трое совершенно наги, если не считать тряпок, обернутых вокруг их бедер.
Прендик обращает внимание на их "толстые лица", которые "были лишены подбородка, лоб выдавался вперед, а головы покрывали редкие щетинистые волосы". Он отмечает: "Никогда еще я не встречал таких звероподобных существ".

Как генная инженерия может изменить будущее
Скоро ли появятся роботы для секса?
Когда Прендик приближается к туземцам, они пытаются с ним заговорить, но их речь звучит очень быстро и невнятно; они трясут головами и раскачиваются из стороны в сторону, неся, как показалось герою, "какую-то невероятную околесицу".
Несмотря на частично прикрытую наготу и вроде бы человеческий облик дикарей, Прендик улавливает в них несомненное "сходство со свиньями", а их поведение словно "отмечено печатью чего-то животного".
Однажды ночью, случайно зайдя в операционную доктора Моро, Прендик выясняет, в чем дело: ученый превращает животных в людей, изменяя их тело и мозг по собственному образу и подобию.
Однако, несмотря на все усилия, доктору никак не удается избавить свои творения от проявлений их основных инстинктов.
Созданное им нестабильное общество вскоре поглощается анархией, что приводит к гибели Моро.
С тех пор как роман впервые увидел свет, прошло 120 лет, и заголовки сегодняшних новостей могут создать полное впечатление, что мы находимся в опасной близости к антиутопичной перспективе, описанной Уэллсом.

"Ученые-франкенштейны работают над созданием химеры, представляющей собой помесь человека с животным", - кричал один из заголовков в британской Daily Mail в мае 2016 года.
"Наука стремится разрушить барьер между человеком и животным миром", - говорилось в статье Washington Times, опубликованной два месяца спустя. Автор статьи утверждал, что вскоре разумные звери вырвутся на свободу из лабораторий.
Причиной ажиотажа стали планы ученых вживить человеческие стволовые клетки в эмбрионы животных с целью выращивания отдельных человеческих органов для пересадки пациентам, нуждающимся в трансплантации.
Ожидается, что эта технология позволит сократить сроки ожидания в очереди на операцию и снизит риск отторжения пересаженных органов.
Этим смелым и неоднозначным планам предшествовали три с лишним десятилетия научных исследований. Эксперименты помогли ученым разгадать некоторые из фундаментальных загадок, исследовать природу межвидовых различий и выяснить, каким образом скопление клеток в материнской утробе превращается в живой организм.

Учитывая перспективы финансирования подобных проектов, человечество стремительно приближается к важной вехе в этой сфере.
"Данная область знаний развивается очень быстро, - отмечает исследовательница Джанет Россант из Торонтского университета, стоявшая у истоков изучения химер. - Наше понимание биологии выйдет на новый уровень".
Но только при условии, что сперва мы разрешим ряд непростых этических проблем, связанных с нашим представлением о том, что значит быть человеком.
На протяжении многих тысячелетий химеры были лишь персонажами мифов и легенд.
Биологический термин заимствован из древнегреческой мифологии: Гомер описывал химеру как странное существо с головой и шеей льва, туловищем козы и змеиным хвостом. По легенде, это бессмертное огнедышащее существо водилось в стране Ликии, располагавшейся в Малой Азии (полуостров на западе Азии, часть территории современной Турции - Ред.).

Научное определение химеры не столь красочно. Этот термин используется для описания любого организма, состоящего из генетически разнородных клеток.
Химеризм встречается в природе, в частности, в результате слияния эмбрионов близнецов вскоре после зачатия, и может приводить к поразительным результатам.
Взять, например, билатеральных (двусторонних) гинандроморфов, у которых одна сторона тела имеет признаки мужского пола, а другая - женского. Подобные существа по сути представляют собой результат слияния двух разнояйцевых близнецов.
Если при этом окраска особей разных полов сильно различается, как в случае со многими видами птиц и насекомых, результат может оказаться весьма необычным и впечатляющим.
Например, у красного кардинала билатеральный гинандроморфизм приводит к ярко-красному оперению "мужской" стороны и серому оперению "женской".
Впрочем, гораздо чаще клетки разных эмбрионов перемешиваются в случайных сочетаниях, приводя к более тонким изменениям во всем организме.
Такие химеры выглядят и ведут себя точно так же, как и другие особи данного вида.
Существует вероятность, что вы и сами - химера, поскольку, по данным научных исследований, по меньшей мере 8% неоднояйцевых близнецов на этапе эмбрионального развития абсорбируют клетки своих братьев или сестер.
Несмотря на то, что существ, подобных тем, что описаны в греческих мифах, в природе не существует, это не мешает ученым пытаться создавать собственных химер в лабораторных условиях.
Джанет Россант стала одной из первых ученых, кому удалось это сделать.

Image

В 1980-х годах из двух разных видов мышей вывели гибридных химер

В 1980 году, работая на тот момент в канадском Университете Брока, она опубликовала в журнале Science результаты эксперимента, в рамках которого была выращена химера из генетического материала двух разных видов мышей: лабораторной мыши-альбиноса, являющейся подвидом домовой мыши (Mus musculus), и дикой рюкюйской мыши (Mus caroli), обитающей в ряде азиатских стран.
Предыдущие попытки вывести межвидовые гибридные существа зачастую заканчивались неудачей. Эмбрионы либо вовсе не прикреплялись к стенке матки, либо оказывались недоразвитыми, и тогда дело чаще всего заканчивалось выкидышем.
Метод Россант заключался в проведении сложной хирургической манипуляции, примерно через четыре дня после зачатия.

К этому времени оплодотворенная яйцеклетка уже превратилась в бластоцисту - сгусток внутренней клеточной массы, окруженной защитным слоем под названием трофобласт, который впоследствии станет плацентой.
Россант с коллегой Уильямом Фрелсом ввели в яйцеклетку лабораторной мыши внутреннюю клеточную массу, взятую из бластоцисты рюкюйской мыши.
Поскольку трофобласт у бластоцисты мыши-носителя в процессе операции не был поврежден, ДНК формирующейся плаценты по-прежнему соответствовала ДНК матери. В результате эмбрион успешно прикрепился к стенке матки.
Ученым оставалось лишь подождать 18 дней, наблюдая за течением беременности.
Эксперимент оказался поразительно успешным: из 48 новорожденных мышат 38 оказались химерами, содержавшими генетический материал обоих видов мышей.
"Мы показали, что переход через межвидовой барьер возможен", - говорит Россант. Химеризм явным образом проявлялся в окрасе мышей: перемежающихся пятен белой и рыжеватой шерсти.

Image

Для создания химеры внутреннюю клеточную массу одного вида мышей ввели в эмбрион другого вида
Даже с точки зрения темперамента эти химеры заметно отличались от особей-родителей.
"Мы получили очень странную смесь характеров, - говорит Россант. - Рюкюйские мыши очень неспокойны: чтобы они не убежали, приходится сажать их на дно ведра, а брать их следует щипцами, предварительно надев кожаные перчатки".
Лабораторные мыши ведут себя гораздо тише. "Поведение наших химер представляло собой нечто среднее", - отмечает исследовательница.
По мнению Россант, при сегодняшнем уровне развития нейробиологии подобные эксперименты могут помочь в исследованиях поведения разных видов.
"Можно было бы сопоставить поведенческие различия с тем, в каких отделах мозга химеры имеются клетки двух разных видов, - говорит она. - Мне эта область исследований представляется очень интересной".
В своих ранних работах Россант использовала выведенных ею химер для изучения того, как развиваются организмы в утробе.

Изучение генов тогда еще только начиналось, а явные различия между двумя видами помогали проследить, как распределяются клетки по организму химеры.
Благодаря этому ученые выяснили, из каких элементов внутренней клеточной массы формируются те или иные органы.
Ученые также могут применять этот подход для изучения роли тех или иных генов. Для этого в одном из эмбрионов может искусственно создаваться генетическая мутация, тогда как другой будет использоваться в качестве контрольного.
В ходе изучения полученной таким образом химеры исследователи смогут определить, на какие конкретно функции организма влияют определенные гены.
Методом Россант вскоре начали пользоваться другие ученые по всему миру. В одном из экспериментов удалось создать химеру из клеток козы и овцы.
Внешний вид животного был весьма необычным: его шкура выглядела как лоскутное одеяло, где перемежались овечья шерсть и жесткий волос, характерный для козы.

Image

Химера козы и овцы
Журнал Time описал эту химеру как "проделку смотрителя в зоопарке: козу в свитере из ангоры.
Россант также выступала консультантом для ряда проектов по сохранению исчезающих видов: идея заключалась в том, чтобы имплантировать эмбрионы в матки домашних животных.
"Я не знаю, насколько успешными оказались эти инициативы, но сама идея до сих пор жива", - говорит она.
Теперь же метод Россант планируется применить в рамках проекта, который теоретически может открыть новую страницу в регенеративной медицине.

На протяжении двух последних десятилетий ученые пытаются научиться выращивать в лабораторных условиях новые органы из стволовых клеток, способных превращаться в клетки тканей любого типа.
Считается, что у этой стратегии - колоссальный потенциал для развития трансплантологии.
"Проблема заключается в том, что хотя стволовые клетки очень схожи с эмбриональными клетками, они не являются абсолютно идентичными", - говорит Хуан Карлос Исписуа Бельмонте, сотрудник Института биологических исследований имени Дж. Солка в Ла-Холье, штат Калифорния.
Пока что стволовые клетки остаются непригодными для трансплантации.
Исписуа Бельмонте и ряд других исследователей полагают, что решение следует искать на фермах. Цель ученых - создать животных-химер для выращивания необходимых органов.
"Эмбриогенез широко встречается в природе, и в 99% его результаты положительны, - говорит ученый. - Мы пока не знаем, как воссоздавать его в лабораторных условиях, но у животных это получается очень хорошо, так почему бы не заставить природу работать на нас?"
В отличие от химеры козы и овцы, у которой клетки двух разных видов произвольным образом распределялись по всему организму, у этих химер инородные ткани должны концентрироваться в конкретных органах.
Путем генетических манипуляций исследователи рассчитывают "выбивать" из организма носителя те или иные органы, помещать на освободившееся место человеческие клетки и заставлять их формировать соответствующие органы, но уже человеческие, необходимых размеров и формы.
"Животное станет инкубатором", - говорит Пабло Хуан Росс из Калифорнийского университета в Дейвисе.
Уже известно, что в теории подобное возможно. В 2010 году Хиромицу Накаучи из медицинской школы Стэнфордского университета и его коллеги с помощью подобной методики вырастили крысиную поджелудочную железу в организме мыши.
Сейчас наиболее подходящими "инкубаторами" для органов людей считаются свиньи, чье анатомическое строение очень близко к человеческому.
Если этот план сработает, он поможет разрешить многие из существующих проблем трансплантологии.
"В среднем очереди на пересадку почки сейчас приходится ждать около трех лет", - объясняет Росс. При этом вырастить требуемый орган на заказ в организме свиньи можно было бы всего за пять месяцев.
"В этом заключается еще одно преимущество использования свиней в качестве носителей: они очень быстро растут", - объясняет ученый.
Межвидовые химеры могут найти применение и в фармакологии.
Нередко при испытании новых видов лекарств на животных результаты оказываются успешными, но при употреблении тех же препаратов человеком возникают неожиданные и нежелательные последствия. "В результате впустую тратятся время и деньги", - подчеркивает Исписуа Бельмонте.

Image

Представим себе перспективы предлагаемого метода на примере нового лекарства от заболеваний печени.
"Если бы мы поместили внутрь свиной печени человеческие клетки, то уже в течение первого года работы над созданием препарата смогли бы определить, является ли он потенциально токсичным для человеческого организма", - отмечает исследователь.
Россант соглашается с тем, что у метода есть большой потенциал, но подчеркивает, что ученым еще предстоит проделать серьезную работу: "Отдаю должное смелости тех, кто отважился работать над этой задачей. Она осуществима, но, должна признать, что на этом пути исследователям придется столкнуться с очень серьезными трудностями".
Многие из них носят технический характер.
С точки зрения эволюции человек отличается от свиньи гораздо сильнее, чем крыса - от мыши.
Ученые по опыту знают, что в подобных случаях вероятность отторжения донорских клеток организмом носителя существенно возрастает.

Image

"Необходимо создать особые условия для того, чтобы человеческие клетки выживали и делились [в организме свиньи]", - подчеркивает Исписуа Бельмонте.
Для этого потребуется найти "первичный", безупречно чистый источник человеческих стволовых клеток, способных трансформироваться в любую ткань.
Возможно, помимо этого придется генетически модифицировать организм носителя, чтобы снизить вероятность отторжения чужих клеток.
Впрочем, пока что основное препятствие, тормозящие исследования, - это этические соображения.
В 2015 году учреждение Департамента здравоохранения США "Национальные институты здоровья" ввело мораторий на финансирование экспериментов по созданию химер человека и животных.
Правда, впоследствии было объявлено, что запрет может быть отменен - при условии, что перед предоставлением финансирования каждый подобный эксперимент будет подвергаться дополнительной оценке.

Между тем, Исписуа Бельмонте получил предложение о выделении гранта размером в 2,5 млн долл. США с условием, что при создании химеры он будет использовать не человеческие клетки, а клетки обезьян.
Наибольшие опасения вызывает гипотетическая вероятность того, что человеческие стволовые клетки достигнут свиного мозга, что приведет к созданию существа, обладающего некоторыми способностями и поведенческими чертами, свойственными людям.
"Полагаю, что при исследованиях такой сценарий нужно учитывать и детально обсуждать", - говорит Россант. В конце концов, у ее химер действительно проявлялись черты темперамента обоих видов мышей. Создать человеческое сознание, запертое в теле животного - кошмарный сюжет, достойный пера Уэллса.
Исследователи спешат подчеркнуть, что можно принять определенные меры предосторожности. "Инъецируя клетки на определенной стадии развития эмбриона, мы, возможно, сможем избежать подобного риска", - говорит Бельмонте.
Еще один возможный выход - запрограммировать стволовые клетки на генетическом уровне на самоуничтожение в определенных условиях для того, чтобы избежать их внедрения в нервную ткань.

Но эти решения недостаточно убедительны для Стюарта Ньюмена, цитобиолога из Нью-Йоркского медицинского колледжа, которого беспокоят возможные последствия подобных экспериментов еще со времен создания химеры козы и овцы в 1980-х.
Тревогу Ньюмена вызывают не столько современные планы ученых, сколько будущее, в котором химеры могли бы постепенно приобретать все более человеческие характеристики.
"Чем больше человеческого удается привнести в подобные гибриды, тем более интересными они становятся, как с научной, так и с медицинской точки зрения", - говорит он.
"Сейчас кто-то может клясться, что никогда не станет создавать химер по человеческому подобию, но ведь подспудное желание все равно остается. В самой тематике есть что-то такое, что подстегивает ученых двигаться все дальше и дальше в этом направлении".
Предположим, ученые создали химеру для исследований нового лекарства от болезни Альцгеймера. Изначально исследователям дают разрешение на создание существа с мозгом, который является человеческим, скажем, на 20%. Но со временем они могут прийти к выводу, что для полного понимания последствий применения препарата необходимо увеличить долю человеческого мозга до 30 или 40 процентов.

Кроме того, по словам Ньюмена, чтобы получить финансирование, исследователю зачастую приходится заявлять все более масштабные цели исследований: "Дело не в том, что ученые стремятся к созданию монстров… Исследование - это естественный развивающийся процесс, и сам по себе он не остановится".
Не менее важно и то, что подобные эксперименты могут притупить наше ощущение принадлежности к человеческому роду, продолжает Ньюмен: "Трансформация нашей культуры позволяет нам переходить эти границы. В данном случае человек рассматривается как всего лишь материальный объект".
Зная о существовании человеческих химер, мы, возможно, не станем так уж сильно сомневаться по поводу манипуляций с человеческими генами с целью создания детей "на заказ".
И Ньюмен не одинок в своих опасениях.

Джон Эванс, социолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего, указывает на то, что сама дискуссия о гибридах человека и животных сосредоточена на их когнитивных способностях.
В этом контексте мы можем прийти к выводу, что с подобными химерами можно не обходиться как с людьми, если они не обладают человеческим рациональным мышлением или речью.
Но подобная логика может завести нас на скользкую дорожку дискуссий относительно того, как обращаться с представителями нашего собственного вида.
"Если общество начнет рассматривать человека как совокупность способностей, то станет относиться к собственным членам, обладающими меньшим набором этих способностей, как к людям второго сорта", - предупреждает Эванс.

Исписуа Бельмонте полагает, что многие из этих опасений, в особенности те, что находят отражение в сенсационных газетных заголовках, пока беспочвенны.
"СМИ и регулирующие органы думают, что мы начнем выращивать важные человеческие органы в организмах свиней едва ли не завтра. Это предположения из области научной фантастики. Пока мы находимся еще в самом начале пути".
И, как пишет журнал Nature, в дискуссию об этичности подобных исследований не стоит вовлекать эмоции.
Кому-то концепция межвидового химеризма может показаться отвратительной, но страдания людей с неизлечимыми заболеваниями ничуть не менее ужасны. Нельзя решать морально-этические проблемы лишь на основе инстинктивных реакций .
Каким бы ни было окончательное решение, необходимо иметь в виду, что его потенциальные последствия не ограничиваются научной сферой.
"То, как мы говорим о человеке в рамках данной дискуссии, может непреднамеренно изменить наш взгляд на самих себя", - пишет Эванс.
Ведь именно вопрос о том, что определяет человека, лежит и в основе романа Уэллса. После возвращения с острова доктора Моро Пендрик уединяется в английской провинции вдали от крупных городов, предпочитая человеческому общению наблюдение за звездным небом.
Став свидетелем насильственного нарушения естественного межвидового барьера, он больше не может смотреть на людей, не замечая в них животного начала: "Мне казалось, что даже я сам не разумное человеческое существо, а бедное больное животное, терзаемое какой-то странной болезнью, которая заставляет его бродить одного, подобно заблудшей овце."
Вперед, к звездам!
User avatar
future-dreamer
Lieutenant
Lieutenant
 
Posts: 322
Joined: September 29th, 2012, 6:05 pm
Location: Россия

Re: Биотехнологии - перспективы и опасения

Postby future-dreamer » April 4th, 2017, 4:06 pm

Зачатый тремя родителями ребенок оказался в смертельной опасности

https://lenta.ru/articles/2017/04/04/third_parents/

В апреле 2016 года родился первый в мире ребенок, у которого три биологических родителя. В его клетках находится ДНК от трех человек — одного мужчины и двух женщин. Однако на этой неделе вышла статья, в деталях раскрывающая проделанную еще в позапрошлом году процедуру, а также ее возможные последствия. «Лента.ру» подробно рассказывает о работе, вызвавшей споры в научном сообществе.

Мальчик появился на свет благодаря усилиям врачей из нью-йоркского Центра лечения бесплодия «Новая надежда» (New Hope Fertility Center), которые провели митохондриальную заместительную терапию (англ. mitochondrial replacement therapy — MRT), также известную как «метод трех родителей». Таким образом медики помогли паре из Иордании, два предыдущих ребенка которых умерли в возрасте восьми месяцев и шести лет от опасного генетического заболевания — синдрома Лея.

Синдром Лея, или подострая некротизирующая энцефаломиопатия — неизлечимая болезнь, поражающая центральную нервную систему. Симптомы проявляются, как правило, у годовалых детей и выражаются в диарее, рвоте, расстройстве глотания, что приводит к быстрой потере веса. По мере прогрессирования заболевания развивается дисфункция мышц (особенно глазных), поскольку мозг не может контролировать их сокращение. Причиной смерти чаще всего становится дыхательная недостаточность.

Синдром Лея возникает из-за мутации генов, связанных с работой митохондрий. Большинство из них находятся в составе митохондриального генома, хотя описано более 30 ядерных генов, которые также могут быть вовлечены в развитие заболевания. 20-25 процентов всех случаев заболевания связаны с мутациями в митохондриальной ДНК (мтДНК). Они могут вызывать нарушения в работе фермента АТФ-азы, который катализирует расщепление молекулы АТФ и освобождает энергию, используемую многими жизненно важными процессами в организме.

Часто бывает, что нормальные и дефектные митохондрии, в которых отсутствует нормальная АТФ-аза, сосуществуют в одной клетке — это состояние называют гетероплазмией. Появление симптомов заболевания зависит от доли «испорченных» митохондрий, определяющей мутационную нагрузку (англ. mtDNA mutation load).

Image

Джон Чан
Фото: New Hope Fertility Clinic

Результаты исследований показали, что синдром Лея скорее всего проявится, если уровень гетероплазмии достигает 60-70 процентов. У пациентки, которая обратилась в нью-йоркскую клинику, мутационная нагрузка составляла 24,5 процента, поэтому она была лишь носителем дефектных митохондрий, но не страдала от болезни сама. Тем не менее у двух ее детей уровень гетероплазмии достигал 95 процентов. Для того чтобы обезопасить третьего ребенка от синдрома Лея, врачи решились на отчаянный шаг: заменить в ее яйцеклетке все митохондрии, которые передались бы сыну.

Когда стало известно о рождении ребенка, научная общественность эксперимент раскритиковала, хотя признала его большое значение. Поскольку на тот момент о деталях процедуры было известно мало, многие ученые ждали от врачей из «Новой надежды» подробностей.

3 апреля в журнале Reproductive Biomedicine Online появилась статья, в которой медики полнее раскрыли методы, использованные при создании эмбриона.

Image

Ооцит и микроинъекционная пипетка
Изображение: Center for Embryonic Cell and Gene Therapy of Oregon Health & Science Univ


Руководил экспериментом американский хирург Джон Чан (John Zhang). Процедура стимуляции яичников и сбор яйцеклеток (ооцитов) проводились в New Hope Fertility Center, там же над биологическим материалом проводились все необходимые манипуляции. Исследователи воздействовали на участок мембраны ооцита матери лучом лазера что позволило в это место аккуратно ввести микроинъекционную пипетку и взять ядро. Последнее, окруженное мембраной, сливали со здоровой — донорской — яйцеклеткой. Для этого применяли электрофузионный метод, при котором на клетки воздействовали короткими электрическими импульсами.

Полученный ооцит оплодотворялся спермой отца, а итоговый эмбрион замораживался и транспортировался в аффилированную клинику в Мексике. Там проводилась операция по имплантации оплодотворенной яйцеклетки в матку, поскольку законы США запрещают применение подобной методики для зачатия детей. Ребенок родился на 37-й неделе.

Некоторые специалисты приветствовали публикацию — так, Дитрих Эгли (Dietrich Egli), исследователь стволовых клеток из New York Stem Cell Foundation, считает, что это историческая научная работа.

Image

Мышечная ткань при синдроме Лея (заметны рваные красные волокна)
Изображение: jensflorian


Однако экспериментаторы признались, что некоторая часть дефектной ДНК матери все же была случайно перенесена в донорское яйцо. Это, по словам ученых, может привести к непредсказуемым для здоровья ребенка последствиям, поскольку некоторые митохондрии в его клетках не будут функционировать надлежащим образом. При этом доля дефектных митохондрий среди тканей различается. Так, в осадке мочи присутствовало только два процента материнской митохондриальной ДНК, а вот в клетках крайней плоти — целых девять процентов. Определить, сколько ее содержится в клетках сердца или мозга, без оперативного вмешательства невозможно. Существует вероятность, что мутационная нагрузка в этих тканях гораздо выше. Однако в целом врачи положительно оценивают шансы ребенка на здоровую жизнь.

По словам Эгли, эксперименты с участием человека позволяют узнать нечто совершенно новое. Но не в случае родившегося ребенка — его родители отказались от дальнейших обследований, если в них нет медицинской необходимости. Как сообщает Nature, Чан и представители New Hope Fertility Center не ответили на вопрос научных журналистов, заручились ли они согласием родителей мальчика на долгосрочный медицинский мониторинг.

В том случае, если у ученых не будет возможности наблюдать за развитием уникального пациента, ценность того, что они сделали, значительно снизится. По мнению ученых, использовать подобную методику для лечения пока рано, ведь неизвестно, каковы будут отдаленные последствия для здоровья рожденных таким образом детей.
Вперед, к звездам!
User avatar
future-dreamer
Lieutenant
Lieutenant
 
Posts: 322
Joined: September 29th, 2012, 6:05 pm
Location: Россия

Re: Биотехнологии - перспективы и опасения

Postby future-dreamer » April 26th, 2017, 10:41 am

Недоношенных ягнят научились выхаживать в искусственной матке

http://www.bbc.com/russian/news-39714370

Image

Вот как выглядит искусственная матка для недоношенного ягненка

Американским ученым удалось выходить недоношенных ягнят при помощи искусственной матки, которая выглядит как большая пластиковая сумка.
Искусственная матка обеспечивает эмбрионы всем необходимым для развития и созревания, включая непрерывное кровоснабжение и защитный слой амниотической жидкости.
Ученые полагают, что их изобретение однажды сможет помочь выхаживанию и недоношенных младенцев. Испытания на людях, возможно, начнутся через несколько лет.
Искусственную матку сконструировали и создали ученые из детской больницы Филадельфии. Они отмечают, что искусственная матка не является заменой материнской утробе, она лишь позволяет поддержать жизнеспособность рожденных раньше срока.
В настоящее время в мире выхаживают недоношенных младенцев, появившихся на свет на сроке от примерно 23 недель и более. Их помещают в специальные инкубаторы, подключаят к аппаратам искусственной вентиляции легких.
Изобретение ученых - пластиковая сумка-матка содержит смесь теплой воды и солей, схожую по составу с амниотической жидкостью, окружающей эмбрион в утробе в естественных условиях.
Эта жидкость вдыхается и проглатывается растущим плодом, так же как это обычно происходит в утробе матери. Литры этой смеси постоянно проходят через искусственную матку, обеспечивая непрерывную подачу кислорода и питательных веществ.
Помещенный в этот мешок ягненок не может получать кислород и питательные вещества через плаценту, но его пуповину подключают к специальному аппарату, который вырабатывает эти вещества.
Главная задача искусственной матки - помочь созреванию бронхолегочной системы плода. У детей, появляющихся на свет на сроке менее 23 недель, практически нет шансов на выживание, в 23 недели выживаемость составляет уже 15%, в 24 недели - 55%, а в 25 недель - 80%.
В результате исследований установлено, что недоношенные ягнята, чье физиологическое плодное развитие находилось на том же уровне, что и у 23-недельных младенцев, хорошо развивались, находясь в искусственной матке.
Ягнята были рождены спустя 28 дней нахождения в ней и начинали дышать самостоятельно.
Часть ягнят пришлось при этом умертвить, чтобы изучить состояние их мозга и внутренних органов. Но большая часть подопытных животных выжила и была искусственно выкормлена.
Создателям искусственной матки предстоит еще решить ряд проблем, например, как избежать внутриутробной инфекции или обеспечить эмбрион достаточным количеством гормонов.
Вперед, к звездам!
User avatar
future-dreamer
Lieutenant
Lieutenant
 
Posts: 322
Joined: September 29th, 2012, 6:05 pm
Location: Россия

Re: Биотехнологии - перспективы и опасения

Postby future-dreamer » June 2nd, 2017, 11:32 am

Раскрыты неожиданные последствия генной инженерии

Технология редактирования генов с помощью системы CRISPR-Cas9 может привести к множеству нежелательных мутаций. К такому выводу пришли ученые из Медицинского центра Колумбийского университета. «Лента.ру» рассказывает о новом исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature Methods.

CRISPR/Cas9 — молекулярный механизм, существующий внутри бактерий и позволяющий им бороться с вирусами бактериофагами. CRISPR — это находящиеся внутри ДНК микроорганизма «кассеты», которые состоят из повторяющихся участков и уникальных последовательностей — спейсеров. Последние представляют собой фрагменты вирусной ДНК. По сути дела, CRISPR можно представить как банк данных, в которой содержится информация о генах патогенных агентов. Белок Cas9 использует эту информацию, чтобы правильно идентифицировать чужеродную ДНК и обезвредить ее, разрезав в определенном месте.

Точность CRISPR/Cas9 позволяет использовать ее как инструмент редактирования генов, который гораздо эффективнее существовавших ранее методов. Исследователи внедряют в клетку, в геноме которой нужно произвести изменения, ДНК-кассету, содержащую ген белка Cas9 и участок, кодирующий специальную направляющую молекулу РНК (sgRNA). Последняя может прикрепляться к определенному месту в геноме, указывая Cas9, где нужно произвести разрез. После этого можно вставить в разрыв нужный ген или группу генов, создав модифицированную клетку.

Преимущество CRISPR/Cas9 в том, что с помощью нее можно точно внести изменения, уменьшив число нежелательных разрезов (внецелевых эффектов) в других частях генома. Кроме того, она позволяет экономить время и деньги — в отличие от другого широко используемого метода, в котором используются ферменты нуклеазы. Система CRISPR больше подходит для ситуаций, когда надо исправить сразу несколько дефектных генов, поскольку для этого необходимо лишь синтезировать соответствующие sgRNA. В случае нуклеаз для каждого конкретного ДНК-участка необходимо собрать собственный специфичный фермент, что дольше и дороже.

Image

Художественное изображение CRISPR/Cas9


Технология быстро стала популярной, причем не только среди ученых, но и в массовой культуре. Например, она фигурирует в сюжете некоторых серий нового сезона «Секретных материалов» как оружие массового поражения. Свое беспокойство выразил и директор национальной разведки США Джеймс Клэппер, который считает, что генная инженерия несет в себе угрозу. Однако опасность представляет любая технология, если ею неправильно пользоваться. Например, неумелое и частое использование антибиотиков, которые спасли жизни сотням тысяч людей, провоцируют появление супербактерий, устойчивых к противомикробным препаратам.

Несмотря на вымысел, CRISPR/Cas9 саму по себе, как и антибиотики, нельзя использовать в качестве оружия уничтожения людей. Но можно создать модифицированные организмы, например, комаров, которые будут распространять дефектный ген в своей популяции, что может привести к сильному уменьшению числа кровососущих насекомых. Биологи призывают крайне осторожно относиться к таким способам применения.

Image


Иммунные клетки атакуют раковую опухоль


В то же время, считают многие биотехнологии, технология позволит успешно лечить опасные заболевания, в том числе вызванные генетическими причинами. Например, в конце 2016 года в Китае уже проводили эксперименты по лечению агрессивного рака легких. У пациента изъяли иммунные клетки и отключили в них ген, подавляющий борьбу со злокачественной опухолью. Процедура модификации генома прошла успешно, и клетки были вновь внедрены в организм больного.

У CRISPR/Cas9 есть свои недостатки. Так, разорванная молекулярными «ножницами» ДНК теряет часть последовательности, что препятствует «точечному» редактированию, то есть замене одного единственного нуклеотида. Биотехнологи создают улучшенные версии системы, преодолевая эти ограничения. Например, южнокорейские исследователи соединили фермент Cas9 с другим белком — цитидиндезаминазой. Это «научило» CRISPR/Cas9 производить однонуклеотидные замены.

Однако есть и другая проблема. Дело в том, что эта технология тоже может вносить нежелательные мутации, и ученые пока не вполне понимают, как это можно устранить. Если говорить о лечении людей, риск пока неоправданно высок: побочные изменения в геноме могут сильно навредить здоровью.

Определенные алгоритмы могут предсказать, в каких местах генома могут быть произведены лишние замены. Они очень хорошо работают, когда CRISPR модифицирует отдельные клетки или ткани, но не используются, если речь идет о живом организме.

Image


Структура CRISPR/Cas9


Например, биотехнологи из Колумбийского университета использовали технологию для удаления мутаций, провоцирующих возникновение пигментного ретинита. Для этого у пациента были взяты клетки кожи, которые перепрограммировали в стволовые. Затем с помощью CRISPR-кассеты дефект был исправлен. Такие модифицированные клетки могут быть превращены в клетки сетчатки и пересажены пациенту для восстановления зрения.

Кроме того, этими же учеными были созданы генетически модифицированные мыши, которым CRISPR вводилась еще на стадии зиготы. Исследователи затем секвенировали (определили последовательность нуклеотидов) весь геном мышей. Хотя CRISPR успешно исправила ген, дефект в котором вызывал слепоту, она также внесла более 1500 однонуклеотидных мутаций и более 100 делеций (удалений коротких участков) и вставок. Ни одно из этих нежелательных изменений не было предсказано компьютерными алгоритмами.

Модификация генома — хороший способ терапии наследственных заболеваний, которые на данный момент являются неизлечимыми. По словам Стивена Цанга (Stephen Tsang), он и его соавторы считают важным, чтобы ученые, работающие в области генной инженерии, знали о потенциальной опасности нежелательных мутаций, возникающих при редактировании ДНК. К таким мутациям относятся как нуклеотидные замены в кодирующих областях генома, так и в некодирующих, где расположены регуляторные элементы (они управляют активностью генов).

Несмотря на мутации, мыши чувствовали себя хорошо. Биотехнологи сохраняют оптимизм в отношении генной терапии, поскольку любое медицинское вмешательство имеет побочные эффекты. Необходимо лишь знать, что они собой представляют. В будущем это позволит улучшить технологию, чтобы свести внецелевые эффекты к минимуму.
Вперед, к звездам!
User avatar
future-dreamer
Lieutenant
Lieutenant
 
Posts: 322
Joined: September 29th, 2012, 6:05 pm
Location: Россия

Re: Биотехнологии - перспективы и опасения

Postby future-dreamer » August 3rd, 2017, 1:36 pm

Ученые впервые успешно отредактировали геном человеческого эмбриона

Команде ученых из США и Южной Кореи впервые удалось успешно отредактировать геном человеческого эмбриона на ранней стадии развития, устранив генетическую "поломку", которая вызывает смертельное заболевание сердца и передается родственникам на генетическом уровне, передает BBC. Результаты эксперимента также было опубликованы в специализированном журнале Nature.

Как отмечают журналисты, этот успешный опыт может в будущем позволить ученым предупреждать около 10 тысяч генетических заболеваний, которые передаются из поколения в поколение. Именно за редактированием и заменой генов в дефектных человеческих эмбрионах будущее современной медицины.

В научной публикации идет речь о том, что группе ученых удалось исправить мутацию в гене MYBPC3 на 11-й хромосоме, на которую приходится около 40% всех случаев наследственной гипертрофической кардиомиопатии. На данный момент заболевание, которое проявляется только у взрослых и может стать причиной остановки сердца и смерти, неизлечимо.

В ходе исследования группа ученого Шухрата Миталипова из Орегонского медицинского университета (США) работала с генетическим материалом 12 здоровых женщин и одного мужчины, имеющего мутацию гена MYBPC3. Шанс унаследовать здоровую копию гена для эмбриона составляет 50%. С помощью системы редактирования генома CRISPR-Cas9 ученым удалось получить 42 здоровых эмбриона из 58 (72,4%).

"Мы получили больше здоровых эмбрионов, чем в контрольной группе, но пока их не 100%, так что, я думаю, у нас есть возможность улучшить этот результат. Мы можем добиться эффективности в 90-100%", - подчеркнул Миталипов.

Авторы нового исследования подчеркивают, что редактирование ДНК с помощью CRISPR-Cas9 в сочетании с экстракорпоральным оплодотворением и предимплантационной генетической диагностикой в теории могут помочь справиться и с другими генетическими болезнями. Однако, по их словам, прежде чем переходить к клиническим испытаниям этой технологии, ее нужно "оптимизировать".

Свои первые опыты, которые ученые проводили на уже оплодотворенных яйцеклетках, показали, что редактирование генома нередко приводит не только к появлению новых ошибок в ДНК, но и к процессу химеризации, когда часть клеток, на которые делилась материнская клетка, содержала в себе отредактированные гены, а другие - их старую версию.

Позднее ученые пришли к выводу, что появления ошибок в ДНК можно избежать, если менять геном зародыша не после оплодотворения, а непосредственно во время проникновения сперматозоида в яйцеклетку и слияния их генетического материала.

Профессор Сколтеха и Университета Ратгерса (США), заведующий лабораториями Института молекулярной генетики и Института биологии гена РАН Константин Северинов, в свою очередь, предсказал, что уже в недалеком будущем будет проведено редактирование ДНК, в результате которого родятся детишки.

"Избежать этого невозможно: слишком много людей, которые хотят иметь здоровых детей и для которых такого рода процедуры - единственная возможность осуществить это желание", - объяснил ученый (цитата по ТАСС).

Профессор генетики в университете Кент Даррен Гриффин, в свою очередь, комментируя открытие ученых, заявил, что теперь главным вопросом является этический аспект редактирования ДНК. "Это не такой однозначный вопрос. Нам необходима дискуссия о том, насколько с морально-этической точки уместно использовать такую технологию, которая может искоренить смертельные болезни", - пояснил он.

Тем временем доктор Дэвид Кинг, который является активистом кампании по защите прав человека от генетических экспериментов, назвал эксперимент ученых "безответственным" и обвинил их в попытке вступить в "гонку за создание первого генномодифицированного ребенка".

В начале прошлого года Управление по оплодотворению и эмбриологии человека Великобритании (HFEA) одобрило разрешение на использование новых технологий генной модификации человеческих эмбрионов Институтом Фрэнсиса Крика.

В соответствии с директивами HFEA, все донорские эмбрионы будут использоваться исключительно в научных целях и не смогут быть в дальнейшем подсажены женщинам. Сообщалось, что донорами выступят пациенты, проходящие процедуру ЭКО, - лишние эмбрионы, полученные в ходе процедуры, после получения полного информированного согласия доноров будут использованы в исследовании.
Вперед, к звездам!
User avatar
future-dreamer
Lieutenant
Lieutenant
 
Posts: 322
Joined: September 29th, 2012, 6:05 pm
Location: Россия

Re: Биотехнологии - перспективы и опасения

Postby future-dreamer » August 8th, 2017, 11:14 am

Нашпиговали. Бесчеловечные эксперименты над людьми стали реальностью

https://lenta.ru/articles/2017/08/07/biotecnology/

Все больше стран отказываются от неприкосновенности человеческих эмбрионов и проводят исследования в области генетических манипуляций. Появились первые научные работы из США и Китая, в ходе которых созданы модифицированные зародыши людей. «Лента.ру» разбирается, принесут ли эти эксперименты пользу, чем они угрожают человечеству и почему были под запретом.

2 августа 2017 года журнал Nature опубликовал статью, в которой раскрывались подробности первого в истории США эксперимента, бросившего серьезный вызов поборникам этики и морали. Ученые из Орегонского университета здоровья и науки применили технологию CRISPR, чтобы изменить ДНК эмбрионов человека. Ранее подобные манипуляции в Америке считались недопустимыми, а кое-где в мире, в том числе в России, запрещены и сейчас. При этом исследователи руководствовались благородной целью: исправить генетический дефект, являющийся причиной смерти молодых людей, чаще всего спортсменов.

Мутация MYBPC3 вызывает гипертрофическую кардиомиопатию — наследственный порок сердца, который присутствует у одного из пятисот человек. Она характеризуется нарушением расположения мышечных волокон в миокарде, что приводит к его гипертрофии. Чаще всего заболевание проявляется в молодом либо среднем возрасте. Его коварство заключается в том, что примерно треть больных ни на что не жалуется, и единственным симптомом является внезапная смерть.

Хотя гипертрофическая кардиомиопатия может вызываться разными мутациями, наиболее частая ее причина — MYBPC3. Ученые решили протестировать метод, который позволит предотвратить передачу дефектного гена от родителей детям. Если только один из родителей имеет гетерозиготную мутацию — новыми носителями дефектного гена окажутся 50 процентов детей. Исследователи попробовали изменить это, исправив MYBPC3 у эмбрионов, чтобы они стали потенциально пригодными для переноса в матку и дальнейшего развития.

CRISPR–Cas9 — это молекулярная система, которая позволяет вырезать из ДНК определенные участки, которые затем заменяются другими. Она состоит из двух основных компонентов: белковые «ножницы» Cas9 и затравка в виде особой молекулы, называемой направляющей РНК. Последняя присоединяется к нужному участку ДНК и указывает Cas9 место, где нужно произвести разрез. После этого клетка активирует механизмы, которые «ремонтируют» разрез, вставляя в то место новую цепочку ДНК. Используя эту технологию, ученые получили эмбрионы, в которых была не только удалена MYBPC3, но и вставлена на ее место нормальная нуклеотидная последовательность. При этом исследователи не нашли в модифицированных зародышах мутации, которые могли бы стать побочным эффектом от применения CRISPR-системы.

Image

Одно из строгих условий эксперимента — уничтожение полученных эмбрионов. Им было позволено развиваться лишь несколько дней. Правительство США не разрешает проводить исследования, в которых может быть получен генетически модифицированный ребенок. Это оправдывается тем, что технология развита недостаточно, чтобы обеспечить безопасность и здоровье людей, над геномом которых проводились манипуляции. Биотехнологические методы, в том числе CRISPR-система, не работают с идеальной точностью и могут привести к возникновению нежелательных изменений.

Это одна из причин, по которым критиковали работу китайских исследователей — именно они стали пионерами в области генетической модификации человеческих эмбрионов в 2015 году. Хотя ведущий специалист Цзюньцзю Хуан (Junjiu Huang) взял для опытов, по его словам, нежизнеспособные эмбрионы, ему не удалось убедить научное сообщество в правильности своих действий. Из 86 зародышей только в четырех сохранились необходимые изменения, а CRISPR часто «била мимо цели», редактируя геном в незапланированных участках. Кроме того, журналы Nature и Scienсe отказались принимать его работу к публикации из-за этических проблем, связанных с модификациями зародышей человека.

Тогда Эдвард Ланфьер (Edward Lanphier), президент компании Sangamo Biosciences, которая специализируется на редактировании ДНК в клетках взрослых людей, заявил, что подобные исследования нужно приостановить и провести широкую дискуссию о возможности экспериментов с человеческими зародышами. Китайский эксперимент он назвал провальным. Цзюньцзю Хуан не согласился с точкой зрения западного научного сообщества и продолжил работать над совершенствованием своего метода.

Image

Директор Национальных институтов здравоохранения США (NIH) Фрэнсис Коллинз (Francis Collins) заявил, что он и его коллеги считают неприемлемым редактирование ДНК эмбрионов даже в научных целях, и NIH не намерены выделять никаких средств на подобные исследования.

Спустя два года ученые из Орегона добились того же, что китайский исследователь, однако они не могли проверить, превратятся ли эмбрионы в здоровых детей. При нынешней ситуации клиническое применение данного метода — дело отдаленного будущего. Проблема в том, что существующее законодательство США позволяет проводить эксперименты с зародышами человека только при финансировании их неправительственными и частными организациями. Конгресс отказывается выделять бюджетные деньги на подобные исследования, что сильно тормозит развитие этой области.

Ситуация вокруг биотехнологий и модификаций генов осложняется отношением к этому направлению некоторых влиятельных лиц и правительственных организаций. К примеру, Национальное разведывательное управление США в 2016 году выпустило ежегодный бюллетень, в котором инструменты редактирования геномов были включены в раздел оружия массового поражения. Это признак растущего беспокойства по поводу быстрого развития технологий, которому дало толчок применение CRISPR-систем.

В то же время зимой этого года Национальная академия наук США выпустила доклад, в котором утверждается, что ученые должны иметь возможность редактировать гены в человеческих эмбрионах в исследовательских целях. Речь не идет о выращивании идеальных людей, как это показано в фильме «Гаттака». Прежде всего необходимо выяснить в деталях, как происходит развитие зародыша, какую роль и на каком этапе эмбриогенеза в этом процессе играют отдельные гены. Также допускается лечение тяжелых наследственных заболеваний при отсутствии других разумных альтернатив. Естественно, все это должно проводиться под строгим контролем и при одобрении общественности.

Предложенные рекомендации актуальны лишь в том случае, если запрет на создание генетически модифицированных людей все же будет снят. Это станет возможным только при достижении консенсуса о безопасности этой технологии. Сейчас же обеспокоенность общественности лишь растет. В этом велика роль непонимания того, чем на самом деле занимаются ученые. Однако сам факт проведения исследования учеными из Орегона дает надежду на то, что эта проблема будет решена.

Что касается других стран, то в феврале 2016 года правительство Великобритании разрешило исследователям проводить эксперименты по редактированию геномов эмбрионов человека. Конечная цель ученых — решить проблему выкидышей. Специалисты хотят определить гены, активнее всего действующие в первые дни жизни плода, когда эмбрион формирует клетки — основу будущей плаценты.

В России ситуация гораздо сложнее. Ее красноречиво иллюстрирует тот факт, что с 1 января 2017 года в нашей стране запрещено создавать эмбрионы человека в целях производства биомедицинского клеточного продукта, а также использования биоматериала, полученного путем прерывания (или нарушения) процесса развития человеческого эмбриона, для разработки, производства и применения биомедицинских клеточных продуктов. О серьезном обсуждении возможности генетической модификации эмбрионов человека речь пока не идет.
Вперед, к звездам!
User avatar
future-dreamer
Lieutenant
Lieutenant
 
Posts: 322
Joined: September 29th, 2012, 6:05 pm
Location: Россия

Re: Биотехнологии - перспективы и опасения

Postby future-dreamer » August 15th, 2017, 1:01 pm

Генетически модифицированные свиньи - доноры органов для человека?

http://www.bbc.com/russian/news-40897537

Image

Американским ученым удалось беспрецедентно модифицировать геном животного, максимально приблизив его к человеческому, что в будущем может помочь справиться с нехваткой органов для трансплантации.
Группа ученых из биотехнологической компании eGenesis смогла успешно изъять из ДНК 37 свиней содержавшиеся там специфические вирусы, преодолев тем самым один из основных барьеров в пересадке органов свиньи человеку.
Ученые признают, что возможность отторжения чужеродных человеческому организму свиных органов по-прежнему остается одной из основных проблем, однако называют полученные результаты важным и многообещающим первым шагом.
Результаты эксперимента, в котором использовались клетки свиной кожи, опубликованы в научном журнале Science.
В генетическом коде взятого материала ученые выявили 25 различных эндогенных ретровирусов свиней (PERV).
В ходе дальнейших экспериментов по соединению человеческих и свиных клеток эти ретровирусы показали свою способность заражать человеческие клетки.
Однако ученые при помощи метода генной инженерии смогли удалить эти 25 эндогенных ретровирусов.
Затем с помощью технологии клонирования - той же самой, при помощи которой была создана овечка Долли, - они поместили "отредактированный" генетический материал из свиных клеток в яйцеклетку свиньи и создали эмбрионы.
Это сложный и не самый эффективный процесс, однако он привел к рождению 37 здоровых поросят.
"Это первые свиньи, не имеющие свиных эндогенных ретровирусов", - пояснила Би-би-си Луань Ян, входящая в исследовательскую группу eGenesis при Гарвардском университете.
Они также являются, по словам ученой, "наиболее генетически модифицированными [животными] в том, что касается количества произведенных изменений".
Специалисты eGenesis столкнулись с целым рядом непредвиденных проблем из-за того, что им пришлось предпринимать столько генетических модификаций сразу.
Принцип работы технологии Crispr можно сравнить с системой спутниковой навигации и парой ножниц: навигатор находит правильную точку в генетическом коде, а затем ножницы удаляют ненужное.
Однако удаление 25 составляющих свиного генома привело к ДНК к нестабильности и потери генетической информации.
Если ксенотрансплантация - то есть пересадка человеку органов животных - сработает, то это решит проблему нехватки органов и сократит долгое ожидание для тех, кому необходима пересадка.
В США более 100 тысяч человек нуждаются в трансплантации того или иного органа. В Соединенном Королевстве таких людей около 6,5 тысяч.
"Мы понимаем, что пока находимся всего лишь на ранних стадиях научных исследований и что наше видение мира, где нет нехватки органов для пересадки, возможно, очень смелое, но это одновременно дает нам стимул двигать горы", - сказала биогенетик.
"Многообещающий первый шаг"
Свиньи подходят для ксенотрансплантации больше многих других животных, поскольку их ДНК относительно близка человеческой, внутренние органы схожи по размеру, а кроме того, свиней легко разводить в больших количествах.
И все же удаление свиных ретровирусов - это только половина проблемы, поскольку даже органы, пересаженные от человека человеку, могут вызвать иммунную реакцию, которая приведет к отторжению трансплантата.
Сейчас ученые занимаются как раз тем, что изучают, какие еще генетические модификации возможно провести, чтобы иммунная система человека более охотно принимала свиные органы.
"Это важный шаг к тому, чтобы сделать ксенотрансплантацию реальностью, - так прокомментировал новые данные Даррен Гриффин, профессор генетики из Университета Кента. - В то же время, прежде чем ксенотрансплантация станет реальностью, придется решить довольно много сопутствующих проблем, включая этические соображения".
Профессор Иен Макконнелл из Кембриджского университета отметил: "Эта работа - многообещающий первый шаг в сторону развития генетической стратегии по созданию разновидностей свиней, в которых риск передачи ретровирусов будет устранен. Однако пока еще неясно, смогут ли эти результаты вылиться в полноценную безопасную стратегию по пересадке органов".
Вперед, к звездам!
User avatar
future-dreamer
Lieutenant
Lieutenant
 
Posts: 322
Joined: September 29th, 2012, 6:05 pm
Location: Россия

PreviousNext

Return to Будущее уже наступило!

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 3 guests