Примена генетског инжењеринга у научним истраживањима
- Генетски нокаут
Проучавање функције одређеног
За нокаут, исти ген или његов део се синтетише, мења тако да производГлавне методе имплементације су цинк прст, морфолино и ТАЛЕН.
Да би се добили нокаут мишеви, добијениГенетски инжењерски конструкт се уводи у ембрионалне матичне ћелије, где се конструкција подвргава соматској рекомбинацији и замењује нормални ген, а измењене ћелије се уграђују у бластоцисту сурогат мајке. Код воћне муве у великој популацији покрећу се мутације дрозофиле у којима се потом траже потомци са жељеном мутацијом. На сличан начин се избацују биљке и микроорганизми.
- Вештачко изражавање
Логичан додатак нокауту јевештачка експресија, односно додавање гена телу који раније није имао. Ова техника генетског инжењеринга такође се може користити за проучавање функције гена. У основи је поступак увођења додатних гена исти као код нокаута, али постојећи гени нису замењени или оштећени.
- Визуелизација генског производа
Један од метода етикетирања је замена нормалног гена једним спојеним са репортерским елементом, као што је ген за зелени флуоресцентни протеин ГФП.Овај протеин, који флуоресцес у плавој светлости, користи се за визуализацију производа генетске модификације.
Иако је ова техника погодна и корисна, њени нежељени ефектипоследице могу бити делимични или потпуни губитак функције протеина који се проучава. Софистициранији, иако не тако згодан метод је додавање протеину који се проучава у не тако велике олигопептиде који се могу открити помоћу специфичних антитела.
- Истраживање механизма експресије
У таквим експериментима задатак је проучавање услова изражавања гена.Пре свега, мали део ДНК који се налази испред региона кодирања, који се зове промотери служи за везу транскрипције фактора.
Ово место се уноси у тело постављањем послеуместо сопственог репортер гена, на пример, ГФП или ензима који катализује лако уочљиву реакцију. Поред чињенице да функционисање промотора у одређеним ткивима у једном тренутку постаје јасно видљиво, такви експерименти омогућавају истраживању структуре промотора уклањањем или додавањем фрагмената ДНК, као и вештачким побољшањем његових функција .
Зашто је потребан људски генетски инжењеринг?
Када се примени на људе, генетски инжењеринг би могаокористи се за лечење наследних болести. Међутим, технички постоји значајна разлика између лечења самог пацијента и модификовања генома његовог потомства.
Задатак промене генома одрасле особе је нешто тежи од развоја нових генетски модификованих животињских раса, пошто је у овом случају неопходно променити геном бројних ћелија већ формираног организма, а не само ембриона јаја.Да би се то урадило, предложено је да се као вектор користе вирусне честице.
Вирусне честице су у стању да продру у значајан проценат ћелија за одрасле, уграђујући њихове наследне информације у њих; Контролисана репродукција вирусних честица у организму је могућа.Истовремено , у циљу смањења нежељених ефеката, научници покушавају да избегну увођење генетски модификоване ДНК у ћелије гениталних органа, чиме се избегава утицај на будуће потомке пацијента.
Такође вреди напоменути значајну критику ове технологије у медијима: развој генетски инжењерских вируса многи доживљавају као претњу читавом човечанству.
Уз помоћ генске терапије, могуће је изменити људски геном у будућности.Тренутно се развијају и тестирају ефикасне методе за измену људског генома и тестирају се у приматима.
Генетски инжењеринг мајмуна дуго се суочавао са озбиљним потешкоћама, али 2009. године експерименти су крунисани успехом: у часопису Натуре појавила се публикација о успешној употреби генетски модификованих вирусних вектора за лечење одраслог мушког мајмуна одИсте године, родио се први генетски модификовани примат.&нбсп;(узгајан из модификованог јајета) је уобичајени мармосет (Цаллитхрик јаццхус).
Иако у малом обиму, генетски инжењеринг већ јестекористи се да се женама са одређеним врстама неплодности да шанса да затрудне.&нбсп;За то се користе јаја од здраве жене. Дете као резултат наслеђује генотип од једног оца и две мајке.
Међутим, могућност увођења значајнијегпромене у људском геному суочене су са низом озбиљних етичких проблема. 2016. године група научника у Сједињеним Државама добила је одобрење за клиничка испитивања методе лечења карцинома користећи сопствене имуне ћелије пацијента, које су генетски модификоване помоћу технологије ЦРИСПР / Цас9.
У Кини је крајем 2018. рођено двоје деце,чији је геном вештачки промењен (ген ЦЦР5 је искључен) у ембрионалној фази методом ЦРИСПР/Цас9, у оквиру истраживања које се спроводи од 2016. године за борбу против ХИВ-а. Један од родитеља (отац) био је заражен ХИВ-ом, а деца су, како се наводи у саопштењу, рођена здрава.
Пошто је експеримент био неовлашћен (преСтога су сви такви експерименти на људским ембрионима били дозвољени само у раним фазама развоја са накнадним уништавањем експерименталног материјала, односно без имплантације ембриона у материцу и рађања деце), научник одговоран за то је урадио није пружио доказе за своје изјаве, које су дате на међународној конференцији о уређивању генома.
Крајем јануара 2019. кинеске власти су званично потврдиле чињенице овог експеримента. У међувремену је научнику забрањено бављење научним активностима и ухапшен је.
Како се уређује људски геном?
- Метода цинканих прстију
У саставу се налазе и "цинкови прсти"људски протеини. Захваљујући овој методи могуће је дизајнирати ЗФН ланац тако да препознаје одређени део ДНК. Ово омогућава циљање одређених подручја у оквиру сложених генома.
Домени цинкових прстију се налазе ухумани транскрипциони фактори – протеини који регулишу процес синтезе РНК са ДНК шаблоном. Приликом стварања вештачких нуклеаза, могуће је конструисати ланац „цинканих прстију“ тако да ће препознати одређени део ДНК.
Ако је такав ланац довољно дуг, онмогу препознати релативно проширене секвенце ДНК које се састоје од одређеног броја тринуклеотидних фрагмената. То значи стварну могућност циљаног утицаја на одређена подручја у оквиру великих сложених генома.
Међутим, метода „цинковог прста“ је такође открилаозбиљни недостаци: прво, ово није веома стриктно препознавање понављања тринуклеотида, што доводи до приметног броја цепања ДНК у „нециљаним” регионима.
Друго, показало се да је метода врло мукотрпна искупо, јер је за сваку секвенцу ДНК потребно створити сопствену оптимизовану протеинску структуру нуклеаза цинкових прстију. Због тога систем „цинкови прсти“ није широко распрострањен.
- ТАЛЕН
Часопис Натуре Метходс именовао је систем 2011. годинеТАЛЕН (Трансцриптион Ацтиватор-лике Еффецтор Нуцлеасес) „метода године“ због широког спектра могућих примена у различитим областима фундаменталне и примењене науке.
ТАЛЕН је један од метода циљане применепробијање ДНК са њеним накнадним „зарастањем“ - да би се искључили гени код мишева. Одмах након њих, ова технологија је коришћена за увођење мутације у геном миша, што је довело до развоја једног од наследних синдрома. Аутори методе моделирања генетски условљених болести успели су не само да „покваре“ геном миша, већ и да га исправе.
- ЦРИСПР / Цас9
Метода пружа тачан ефекат на одређене ДНК регионе и може се користити у скоро свакој модерној молекуларно биолошкој лабораторији.
Овај систем заснован је на посебним областимабактеријска ДНК - ЦРИСПР (Кластерирани редовно међусобно размакнути кратки палиндромски понављани или кратки палиндромски кластер понављања). Ова понављања су одвојена одстојницима - кратким фрагментима стране ДНК. Потоњи су уграђени у геном након што се ДНК рекомбинује са својим геномом.
Примери уређивања људи
- Уређивање генома у телу
Болест 44-годишњег становника Аризоне БрианаМадо се манифестовао у раном детињству. Неизлечива је и наслеђују је углавном мушкарци. Мукополисахаридоза типа ИИ је метаболички поремећај: људи који болују од ње имају мутацију гена одговорног за производњу ензима који је укључен у разградњу сложених угљених хидрата. Као резултат, они се акумулирају у ћелијама и узрокују бројне патологије органа.
Човек је одлучио да учествује у клиничкојтестирање нове методе – генске терапије. Ово је само прва фаза студије, а пре регистрације терапије (односно пре дозволе за коришћење ове методе за све пацијенте са Хантеровим синдромом) морају бити три.
Метода коришћена у Брајановом случајуМадо вам омогућава да уређујете геном директно у људском телу - и истовремено прецизно циљате одређени део ДНК. Уређивање се врши помоћу такозваних „цинкованих прстију“.&нбсп;
- Генетски модификована деца
Кинески истраживач Хе Јианкуи уредио је геноме људских ембриона пре вантелесне оплодње, што је резултирало двоје деце са измењеном ДНК.
Истраживач система ЦРИСПР / Цас9уређивао геноме ембриона седам парова током репродуктивног лечења. Као резултат једне од трудноћа, две близанке са измењеном ДНК рођене су од здраве мајке и оца заражене ХИВ-ом. Јианкуи је објаснио да је деци уклонио ген ЦЦР5, што им је дало доживотни имунитет на ХИВ.
- Враћање вида са генском терапијом
За обнављање вида могу се користити оптогенетске технологије уз помоћ којих се радом неурона може контролисати светлосно осетљиви протеини бактерија и ласерски блицеви.
Вођени овом идејом, биолози су створили вирус,који могу продрети у ганглијске неуроне. Ове нервне ћелије су одговорне за пренос сигнала са мрежњаче у људски мозак. Једном у ганглијској неурози, вирус узрокује да производи сличне сигналне молекуле. Међутим, овај поступак не враћа вид сам по себи, јер протеини бактерија реагују на светлост другачије од штапића и чуњева мрежњаче.
Да би решио овај проблем, професор из БазелаУниверзитет Ботонд Росца и професор Универзитета у Питтсбургху Јосе Сахел створили су посебне наочаре које долазну слику трансформишу у формат разумљив мозгу и стимулишу ћелије ганглија ласерским блицима. Као резултат, пацијент може видети силуете великих предмета и предмета и изводити друге сложене радње.
Опширније:
Научници су тестирали теорију панспермије на тардиградама: они могу путовати свемиром
Научници су открили да се супер обогаћено злато ствара као јогурт
Сићушни мотор са водоником замењује фосилна горива