Разрезать геном: за что вручили Нобелевскую премию по химии в 2020 году      

Нобелевскую премию по химии за 2020 год присудили французскому ученому Эмманюэль Шарпантье и американке Дженнифер Дудне, которые разработали метод редактирования генома❓Совокупность всех генов организма, содержащихся в гаплоидном (одинарном) наборе хромосом., получивший неофициальное название «генетические ножницы». Этот способ открыл прямой путь к технологии лечения генетических заболеваний, которая ранее была недоступна. Он применяется при лечении рака, работе с геномами растений и микроорганизмов. Ранее были попытки редактировать геном, однако этот процесс не имел четкого алгоритма. Т&Р рассказывают, в чем суть «генетических ножниц» и как это позволяет менять организмы живых существ и противодействовать вирусам.

.marker { background: #FFE3E0; background: linear-gradient(180deg,rgba(255,255,255,0) 45%, #FFE3E0 55%); } #note1 {display: none;} #note2 {display: none;} .block { background: #f5f5f5; border: 0px ; text-align: left; width: 300px; z-index: 1; padding: 10px; font-family: sans-serif; font-size: small; } .spoiler > .block {display: none; position: absolute;} .spoiler > input:checked + .block {display: block;} label {font-size: small; vertical-align: super;} label:hover {cursor: pointer; text-shadow: 1px 1px 2px #f5f5f5, 0 0 1em #f5f5f5; }

Как можно разрезать геном

Эмманюэль Шарпантье опубликовала свое исследование в 2011 году. В том же году она начала сотрудничество с Дженнифер Дудной, опытным биохимиком, работающей с РНК. Вместе им удалось воссоздать «генетические ножницы» бактерий в пробирке и упростить молекулярные компоненты «ножниц», чтобы их было проще использовать.

Затем они перепрограммировали «генетические ножницы». В своей естественной форме «ножницы» распознают ДНК вирусов, но Шарпантье и Дудна доказали, что ими можно управлять. Они могут разрезать любую молекулу ДНК в заранее определенном месте. Там, где ДНК разрезана, легко переписать код.

При помощи CRISPR-Cas9 (официальное название «генетических ножниц») ученые могут вносить точечные изменения в ДНК. В них хранится генетическая информация любого живого организма — от простейших бактерий до высших млекопитающих, в том числе человека.

CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) — это встречающиеся в бактериальных геномах странные повторы, иными словами, геномный набор вирусов, с которыми приходилось сталкиваться данной бактерии или ее предкам. Cas9 — один из генов, который кодирует белок, способный уничтожить вирус.

В теле человека триллионы клеток, и в каждой из них свернута в клубок двойная спираль генетического года. «Генетические ножницы» способны ее разрезать

Каждая спираль — это цепочка информации длиной в шесть миллиардов звеньев, которые скопились за миллиарды лет эволюции. Так, «генетические ножницы» могут вырезать нужные фрагменты, на их место поставить «заплатки» и тем самым сшить генетический код, изменив его последовательность.

«Этот генетический инструмент обладает огромной силой, которая влияет на всех нас. Это не только произвело революцию в фундаментальной науке, но и привело к появлению инновационных культур и приведет к революционным новым медицинским методам лечения», — отметила Клас Густафссон, председатель Нобелевского комитета по химии.

Во время исследований Streptococcus pyogenes, одной из бактерий, которая нанесла вред человечеству, Эмманюэль Шарпантье обнаружила молекулу tracrRNA. Она является частью древней иммунной системы бактерий CRISPR-Cas которая обезоруживает вирусы, расщепляя их ДНК.

Если до 2012 года редактирование геномов было сложнейшим процессом, где нужно было владеть тысячью инструментов и совершить множество ошибок, то после 2012 года это стало прямолинейной технологией: синтез нужного фрагмента ДНК, создание генетических конструкций, их ввод в клетки. Так проходит редактирование генома.

«Генетические ножницы» CRISPR-Cas9 способствуют многим важным открытиям в области фундаментальных исследований в биологии, медицине. Ученые смогли вывести новые культуры, устойчивые к плесени, вредителям и засухе. В медицине проходят клинические испытания новых методов лечения рака, и мечта о лечении наследственных заболеваний, возможно, станет реальностью.