Обзор новостей Genetics-info 28 августа – 09 сентября

  1. Проведены успешные эксперименты по редактированию генома человека

Ученые разных стран продолжают эксперименты по редактированию человеческих эмбрионов.

Группа исследователей под руководством Шухрата Миталипова из Орегонского университета науки и здоровья смогла изменить ДНК одноклеточных человеческих зародышей, используя системы CRISPR-Cas. Об этом сообщает издание MIT Technology Review.

Команда Миталипова совершили прорыв сразу в двух направлениях: они отредактировали несколько десятков эмбрионов и продемонстрировали возможность безопасно и эффективно исправлять дефектные гены, ответственные за развитие наследственных болезней.

Миталипов твердо намерен доказать безопасность CRISPR для эмбрионов. В интервью он заявил, что верит: через пять-десять лет эта технология будет готова для экстракорпорального оплодотворения, пишет MIT Technology Review.

Эксперимент по генному редактированию человеческих эмбрионов, проведенный командой Шухрата Миталипова в США, был воспринят скептически в научных кругах. Однако результаты повторных исследований подтвердили невероятное открытие его команды.

Не отстают от западных коллег и китайские ученые, их биологи отредактировали ДНК человеческих эмбрионов, избавив их от тяжёлого наследственного заболевания – синдрома Марфана. О достижении сообщает научная статья, опубликованная в журнале Molecular Therapy группой во главе с Синсюем Хуаном (Xingxu Huang) из Шанхайского института биохимии и клеточной биологии.

В новой работе учёные использовали более современную версию технологии редактирования генома CRISPR. В отличие от стандартной методики, в этом случае молекула ДНК не разрезается в произвольном месте, после чего вставляется нужный фрагмент. Вместо этого она лишь меняет в выбранном месте генома один нуклеотид на другой. Это сильно ограничивает область применений, зато серьёзно уменьшает процент ошибок.

Однако без накладок не обошлось. Как отмечает ресурс phys.org, в двух зародышах замена произошла не только в FBN1, но и в некоторых других генах. Эти эмбрионы обнаружили стандартными для ЭКО методами отсева "неудачных" эмбрионов. Во всех остальных зародышах секвенирование генома не выявило никаких дефектов. То есть в итоге учёные получили вполне здоровые зародыши, и они могли бы имплантировать их в матку женщины, если бы захотели, но согласно законодательству это невозможно.

Этичность практического использования генного редактирования человеческого эмбриона все еще остается предметом жарких обсуждений. Со взглядом российских ученых на этичность редактирования человеческого эмбриона можно ознакомиться в интервью с доктором медицинских наук, заведующим лабораторией генетики репродукции ФГБНУ «Медико-генетический научный центр» Вячеславом Борисовичем Черных 

  1. Пятая часть генома человека оказалась псевдогенами

В геноме человека может быть зашифровано на 20% меньше информации, чем считалось ранее. В новом исследовании международная группа ученых показала, что только 80% генов в человеческой ДНК действительно кодируют какие-либо белки, остальные же утратили эту способность. Результаты исследования опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

В геноме человека есть 23 пары хромосом. В них — около 28 000 генов, однако не все из них несут в себе наследственную информацию, необходимую для  синтеза белков. Некоторые выполняют своего рода вспомогательные функции, а другие вообще ничего не делают, потеряв способность кодировать белки в процессе эволюции и многочисленных мутаций. Такие участки называют псевдогенами. Группа ученых из Испании, Великобритании и США обнаружила, что одна пятая часть генома человека — это нефункциональные псевдогены.

Авторы сравнили базы данных от трех различных проектов исследования генома: GENCODE/Ensembl, RefSeq и UniProtKB. Всего ученые обнаружили 22 210 генов, которые несут в себе информацию о каком-либо белке. Только 19 446 из них оказались во всех трех базах данных. Тогда исследователи приступили к анализу оставшихся 2764 генов и обнаружили, что почти все они на самом деле являются псевдогенами, то есть не кодируют никакой белок. Более того, к этому числу добавились еще 1470 генов, которые были указаны во всех трех базах.

Всего в результате исследования ученые нашли 4234 псевдогенов. Эту информацию уже добавили в базу международного проекта GENCODE. Теперь ученым предстоит проверить эти данные, детально изучив каждый из обнаруженных псевдогенов. Статус «псевдоген» после проверки уже получили 300 из них.

Ученые из научно-исследовательского института Скриппса (TSRI) заметили, что псевдогены способны регулировать деятельность ракового гена PTEN. Их исследование показывает, что именно псевдогены могут осуществлять влияние на деятельность PTEN внутри организма.

Статья об этом исследовании опубликована в последнем номере журнала Nature Structural & Molecular Biology. В ней изложены результаты работы команды ученых, которые предлагают, что псевдогены играют гораздо большую роль, чем считалось ранее.
В самом начале науки молекулярной биологии ученые назвали эти обширные участки человеческой ДНК "мусором" из-за их предполагаемого бездействия и неактивности. Псевдогены, которые составляют обширные участки некодирующих ДНК, считались нежелательной частью, даже если они и похожи на гены, потому что они не кодируют белки.

Результаты нового исследования противоречат этой точке зрения, показывая, что псевдогены играют значительную роль в регулировании активности генов человека. Управление или потеря контроля над генами – это и есть разница между здоровой и пораженной тканями. При раке, например, некоторые гены становятся более активными, в то время, как другие гены подавляются раковой опухолью.

  1. Модифицирующие группу крови ферменты нашлись в кишечнике

Для решения проблемы недостатка донорской крови первой группы канадские ученые из университета Британской Колумбии предлагают «отрезать» лишние углеводные кусочки от эритроцитов при помощи ферментов, и таким образом превращать кровь второй и третьей группы в кровь первой группы. В новом исследовании ученые при помощи анализа метагеномов (суммарных геномов из разных источников) обнаружили еще более эффективные ферменты с нужной активностью непосредственно в человеческом организме — они оказались закодированы в ДНК населяющих кишечник микробов.

Метагеном представляет собой совокупность ДНК из определенной экологической ниши, он не привязан к конкретному организму. Углевод-расщепляющие ферменты очень широко представлены в природе, поэтому для поиска нужных ферментов ученые использовали библиотеки генов из самых разных источников. Для тестирования на наличие нужной активности ДНК нарезали на кусочки и трансформировали этими фрагментами клетки кишечной палочки. После этого отдельные бактериальные клоны проверяли на способность расщеплять репортерный субстрат. Из тех бактерий, которые были способны это делать, выделяли фрагменты ДНК и секвенировали гены гликозид гидролаз.

Исследователи надеялись обнаружить гены, кодирующие хорошие ферменты, в геномах кровососущих насекомых, однако лучшие образцы были найдены в ДНК человеческой микробиоты. Стефан Уитерс из университета Британской Колумбии (Канада) объяснил это тем, что клетки стенки человеческого кишечника покрыты углеводными цепочками, отличающимися большим разнообразием. Найденные ферменты с высокой анти-галактозной активностью были отдельно протестированы на образцах крови. В настоящее время ученые в сотрудничестве с университетским Центром исследования крови планируют испытать ферменты на больших объемах крови, чтобы оценить их пригодность для клинического использования.

Дефицит донорской крови в нашей стране — одна из самых актуальных проблем в медицине. Ежегодно переливание крови требуется 1,5 млн наших соотечественников. Считается, что для нормального обеспечения населения кровью, на каждую тысячу человек должно приходиться 40 доноров. У нас этот показатель в среднем по стране составляет всего 13 доноров на тысячу граждан.

 

Автор обзора: кандидат медицинских наук, врач-генетик Александра Галактионова