Геная Инженерия

Биологи научились контролировать гены электричеством

Швейцарские ученые смогли внести в клетки человека генетические модификации, благодаря которым определенные гены стало возможно избирательно включать с помощью слабого тока. Концепцию удалось подтвердить и в экспериментах на животных, запуская у них производство инсулина простым нажатием переключателя. Авторы, статья которых опубликована в журнале Nature Metabolism, надеются, что их разработка поможет в создании медицинских имплантов для генной терапии.

В самом деле, сегодня врачи и пациенты сплошь и рядом прибегают к использованию компактных электронных имплантов, которые помогают отслеживать сердцебиение или уровень глюкозы в крови. Устройства, активно корректирующие состояние организма, встречаются намного реже, и до сих пор нет ни одного, которое помогало бы в генной терапии — новейшем подходе к лечению болезней за счет внесения точечных изменений в геном соматических определенных клеток.

Проблема в том, что генетика и электроника — вещи крайне далекие друг от друга, и регуляция активности генов производится биохимическими сигналами и инструментами. Восполнить пробел между ними может концепт, разработанный командой Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich), — методика, которую авторы назвали DART (DC-Actuated Regulation Technology, «Технология регуляции (генов) постоянным током»).

Система опирается на тот факт, что слабый ток приносит в клетку свободные электроны, что, в свою очередь, приводит к увеличению концентрации реактивных форм кислорода (ROS), таких как пероксид. В клетке уже есть целый набор белков, способных служить естественными детекторами таких радикалов, включая KEAP1, который участвует в подавлении опухолей. Заметив накопление реактивного кислорода, KEAP1 высвобождает сигнальный протеин NRF2, тот проникает в клеточное ядро и запускает ряд антиоксидантных и противовоспалительных механизмов.

Первые эксперименты показали, что слабый (4,5 вольта) постоянный ток не создает достаточно ROS, чтобы активировать систему KEAP1/NRF2. Поэтому ученые модифицировали клетки, внеся в них дополнительные гены KEAP1/NRF2, а также изменив промоторы — участки ДНК, запускающие работу того или иного гена — на которые воздействует NRF2. Такие клетки «в пробирке» уже реагировали на действие тока, включая ген инсулина, который управлялся соответствующими промоторами.

ГМ-клетки в лабораторных мышах активировались через электроды, связанные с тремя обычными батарейками АА

Работоспособность технологии DART подтвердили и следующие опыты на лабораторных животных. Ученые взяли модельную линию мышей, предназначенных для исследований диабета первого типа, поместили производящие инсулин ГМ-клетки в капсулы и внесли их в организм грызунов. Клетки стимулировали электрическим током разной силы и продолжительности, отслеживая концентрацию глюкозы в крови животных.

В итоге исследователи обнаружили, что синтез инсулина (а в результате и уровень сахара, который контролирует этот гормон) коррелировал с силой и временем включения «генно-электрического» интерфейса DART. Фактически несколько таких включений производили эффект, аналогичный нескольким уколам инсулина в сутки, которые требуются сегодня многим больным диабетом. Возможно, в будущем генная терапия, дополненная DART-имплантами, избавит их от этой мучительной процедуры. Достаточно будет датчика глюкозы, ГМ-клеток и обычной батарейки, которая «включит» их гены электричеством.

Статья спизжена отсюда

Ученые добавили гены неандертальца и денисовца мышам

Согласно результатам еще не опубликованного исследования, ген, который был у неандертальцев и денисовцев, приводит к тому, что у мышей развиваются большие головы, искривленные ребра и укороченные позвоночники, сообщает iflScience. 

https://naukatv.ru/news/uchenye_dobavili_mysham_geny_neandertaltsa_i_denisovtsa_mysham_i_vot_chto_proizoshlo 

Ген долголетия голых землекопов продлил жизнь мышам

Ученым удалось перенести ген долголетия голых землекопов — рекордсменов по продолжительности жизни среди грызунов — в ДНК другого вида. Получившие его мыши стали здоровее и прожили дольше.

Голый землекоп

Голые землекопы давно занимают умы исследователей. Эти живущие под землей чудо-звери размером с мышь не чувствуют боли, устойчивы к раку и другим возрастным болезням, включая нейродегенеративные, сердечно-сосудистые заболевания и артрит. Они способны жить до 41 года — это на порядок больше продолжительности жизни других грызунов такого размера.

Предыдущие исследования показали, что своей живучестью и повышенной стойкостью к онкозаболеваниям голые землекопы обязаны большому количеству высокомолекулярной гиалуроновой кислоты (HMM-HA) в организме. По сравнению с мышами и людьми уровень HMW-HA у голых землекопов примерно в десять раз выше.

Команда биологов из Рочестерского университета (США) решила попробовать перенести преимущества HMM-HA другим животным. В эксперименте ученые создали трансгенных мышей, которым пересадили ген голых землекопов, отвечающий за повышенный синтез высокомолекулярной гиалуроновой кислоты (nmrHas2). Результаты этой работы опубликовал журнал Nature.

У трансгенных мышей снизилась частота рака и улучшилось состояние здоровья

У мышей с повышенной от рождения nmrHas2 в тканях вырос уровень гиалуроновой кислоты, снизилась частота рака и улучшилось состояние здоровья. Наиболее заметным изменением стало ослабление воспалений во многих тканях. В сумме это привело к тому, что средняя продолжительность жизни трансгенных мышей увеличилась на 4,4%, а максимальная по группе — на 12,2%, по сравнению с обычными сородичами.

Почему высокомолекулярная гиалуроновая кислота так благотворно действует на здоровье, еще предстоит уточнить. Исследователи считают, что это связано со способностью HMM-HA непосредственно регулировать иммунную систему.

«В нашей работе мы доказали, что уникальные механизмы долголетия, которые сформировались у голых землекопов в процессе эволюции, можно переносить и использовать для продления жизни и улучшения здоровья других млекопитающих», — отметила профессор биологии и медицины Вера Горбунова, один из авторов исследования.

По словам Горбуновой, с момента открытия HMW-HA в организме голых землекопов и до демонстрации того, как это соединение улучшило здоровье мышей, прошло 10 лет. Следующая задача, которую ставит перед собой команда, — перенести преимущества высокомолекулярной гиалуроновой кислоты на людей. Предполагается, что этого можно добиться двумя путями: либо замедлить разложение HMW-HA, либо усилить синтез соединения в организме.

«Мы уже определили молекулы, замедляющие деградацию гиалурона, и проводим их доклинические испытания», — добавил соавтор исследования профессор биологии Андрей Селуанов.

Ученые надеются вскоре представить реальный пример того, как старение человека можно затормозить с помощью механизмов долголетия других биологических видов.

Статья спизжена отсюда

Ученые вывели мух, способных к партеногенезу

Генетические манипуляции позволили самкам обычных дрозофил оставлять потомство без участия самцов, передавая эту способность из поколения в поколение.

Дрозофила обыкновенная

Некоторые животные способны к партеногенезу, размножению без участия мужских половых клеток, когда яйцеклетка развивается в организме самки без оплодотворения. Такой процесс встречается у многих насекомых, включая муравьев, кузнечиков и мух, но не у обычных лабораторных дрозофил. Однако биологи из Кембриджского университета сумели изменить их геном так, что дрозофилы начали размножаться партеногенетически, причем эта новая способность передавалась по наследству. О работе рассказывается в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

Для начала Дэвид Гловер (David Glover) и его коллеги изучили близких родственников обычной фруктовой мушки (D. melanogaster), дрозофил вида D. mercatorum. Ученые секвенировали геном двух линий этих насекомых, одна из которых способна к партеногенезу, а другая нет. Сравнив последовательности их ДНК, биологи определили гены, которые проявляют активность при партеногенетическом развитии яйцеклетки и могут быть ответственны за такой вид размножения, а также гены, работа которых при этом подавляется.

Затем ученые перешли к экспериментам на обычных D. melanogaster, изменив активность генов так же, как это происходит у партеногенетических D. mercatorum. В результате в отсутствие самцов мушки также начинали производить потомство без оплодотворения. Все насекомые следующего поколения были самками. Если в нужный момент поблизости оказывались самцы, они размножались обычным образом, однако когда тех не было, некоторые из самок второго поколения также размножались с помощью партеногенеза.

Факт, что насекомые способны переходить к факультативному (необязательному) партеногенезу, по словам ученых, должен настораживать. «Если на вредителей действует стабильное давление отбора — а оно действует (напомним, что численность комаров — разносчиков малярии пытаются контролировать за счет неспособных к размножению самцов. — NS), — рано или поздно это приведет к тому, что они начнут размножаться таким способом. Это может стать серьезной проблемой для сельского хозяйства, ведь если самки производят только новых самок и так далее, то их численность увеличивается быстрее», — сказала Алексис Сперлинг (Alexis Sperling), одна из авторов новой работы.

Статья спизжена отсюда

Как работает РНК-вакцина и будет ли у меня рак жопы от нее?

По сути, изложенное ниже будет грубым переводом вот это замечательной пикчи:

Источник

Я не профессионал, не эксперт, но на мой взгляд тут все доступно изъясняется. А именно:

Как мы уже знаем, коронавирус назван так из-за того, что по утыкан торчащими штуками, что при взгляде сверху напоминают корону. Так вот эти штуки - белки, которыми он цепляется за клетки и поражает их.

В РНК вируса есть определенный сегмент, который овечает за выращивание этих белков. Замечательные люди с микроскопами нашли способ воссоздать этот сегмент в лаборатории. Казалось бы, нафига? Чтобы вколоть себе и вырастить свои белки как у коронавируса, конечно же!

На первый взгляд профит сомнительный. Но! Если копать глубже, это выглядит чертовски умно. И вот как это происходит:

- Синтетическая РНК попадает в организм в мелких частичках жира, чтобы энзимы в организме не уничтожили все это дело еще на полпути.

- Жадные клетки поглощают халявную капельку жира, не подозревая, что это троянский конь с РНК!

- Клетка вынуждена встроить РНК в свое ядро и следовать ее единственной инструкции - вырастить чертов белок.

- Т. к. белок - хз что и хз откуда, иммунитет реагирует на появление в организме хз чего и вырабатывает антитела для него и искореняет заразу.

- Профит! Вы восхитительны! У Вас есть антитела, а вируса-то и не было!

Второй и третий столбик картинки рассказывают о том, какие типы РНК-вакцин есть, их различия, и прочие интересные факты.В каментах приветствуются разбирающиеся люди, которые подскажут о неточностях в описании.

Американка стала первым в мире генетически модифицированным человеком

Директор BioViva USA Inc. Элизабет Пэрриш утверждает, что ее команда разработала новый метод, позволяющий быстро, эффективно и безопасно увеличить длину теломер. 

Теломеры — это участки хромосом, которые отвечают за количество делений клетки до ее уничтожения. Хотя длина теломер у каждого человека индивидуальна, рождается человек с длиной теломер 15–20 тыс. пар нуклеотидов, а умирает с длиной 5–7 тыс. Длина их постепенно уменьшается за счет процесса, называемого пределом Хейфлика, — это количество делений клеток, примерно равное 50. После этого в клетках начинается процесс старения. В ходе исследований выяснили, что ДНК может восстанавливаться за счет фермента теломераза, который взаимодействует с теломерами и «возвращает» их изначальную длину. 

Процесс восстановления теломер на данный момент запускает модифицированная РНК, которая несет в себе ген обратной теломеразной транскриптазы (TERT). После того как РНК была введена в теломеру, она повышает активность теломеразы на 1−2 дня. За это время она активно удлиняет теломеры и после этого распадается. Полученные в итоге клетки ведут себя аналогично «молодым» и делятся во много раз интенсивнее, чем клетки контрольной группы. 

Благодаря такому способу удалось удлинить теломеры более чем на 1 000 нуклеотидов, что примерно равно нескольким годам человеческой жизни. Этот процесс безопасен для здоровья и не приводит к ненужным модификациям и мутациям клеток, так как иммунная система не успевает отреагировать на введенную в организм РНК. 

Лаборатория SpectraCell подтвердила, что успех терапии возможен. В 2015 году перед началом терапии у Элизабет взяли кровь на анализ: длина теломер лейкоцитов составила 6,71 тыс. пар нуклеотидов. В 2016 году после окончания терапии кровь Пэрриш снова взяли на анализ: длина теломер лейкоцитов увеличилась до 7,33 тыс. пар. И это означает, что лейкоциты крови испытуемой «помолодели» примерно на 10 лет. Процедуру Пэрриш проходила в Колумбии, поскольку в США такие эксперименты запрещены.

Результаты исследования были подтверждены двумя независимыми организациями — бельгийской некоммерческой организацией HEALES (HEalthy Life Extension Company) и британским Исследовательским фондом биогеронтологии (Biogerontology Research Foundation). Результаты пока не подвергались экспертным оценкам. 

Вторая цель терапии была направлена на попытку подавить выработку белка миостатина: он подавляет рост и дифференцировку мышечной ткани. Образуется этот белок в мышцах, затем выделяется в кровь. У человека миостатин закодирован в гене MSTN. Исследования на животных уже показали, что блокирование действия миостатина приводит к значительному увеличению сухой мышечной массы с практически полным отсутствием жировой ткани. 

Мнение самой Элизабет: «Нынешняя терапия по „удлинению“ теломер предлагает пока только изменение образа жизни пациента: отказ от мяса, спорт, избежание стрессовых ситуаций. Я считаю это малоэффективным. А вот достижения в области биотехнологии — лучшее решение, и если результаты эксперимента, проведенного на мне, точны, то мы сделали огромный прорыв в науке».

Данная терапия поможет проводить эксперименты для исследований медицинских препаратов и моделирования заболеваний более быстро и качественно, а в перспективе может использоваться для продления жизни.

Источник: https://www.adme.ru/zhizn-nauka/poznakomtes-s-elizabet-perrish-pervym-v-mire-geneticheski-modificirovannym-chelovekom-1874315/

Японцы получили разрешение скрестить эмбрион человека и животного

Ученые давно проводят эксперименты по выведению различных гибридных видов животных. Как правило, это относится к лабораторным животным, опыты над которыми необходимы для получения видов с новыми свойствами, для испытания различных препаратов и так далее. При этом гибридизация происходит, как правило, в пределах одного вида. То есть крысы одного вида скрещиваются с крысами другого вида. Куда реже скрещивают разные виды (самый известный пример — мул, гибрид осла и лошади). И совсем редко экспериментируют с эмбрионами животных и человека. Однако совсем скоро это будут делать японские ученые. Они даже получили на это соответствующее разрешение.

Для начала стоит отметить, что до марта 2019 года имелся частичный запрет на подобного рода эксперименты, однако, как вы понимаете, он был снят. Первым исследователем, которому удалось получить разрешение на выведение гибридов, стал японец Хиромицу Накаути. Он планирует выращивать человеческие клетки в эмбрионах мышей и крыс, а затем трансплантировать эти эмбрионы в суррогатных животных для дальнейшего наблюдения.

Стоит заметить, что попытки создания такого рода эмбрионов предпринимались и ранее, но запрет касался, если так можно выразиться, «сроков жизни эмбрионов». Ученым было позволено создавать гибридные виды, но не доводить их до момента рождения.

Господин Накагути говорит, что планирует действовать медленно и не будет пытаться сразу добиваться рождения гибридных животных. Первоначально он планирует выращивать гибридные эмбрионы мышей до срока в 14,5 дней, когда органы животного уже сформируются. Такие же эксперименты будут проводиться и на крысах, но их гибриды будут расти чуть дольше — 15,5 дней. Позже Накаути планирует подать заявку на получение разрешения на выращивание гибридных эмбрионов у свиней сроком до 70 дней.

Нужно действовать поэтапно и осторожно, что позволит вести диалог со скептически настроенной общественностью, которая испытывает тревогу и беспокойство,- говорит Тецуя Исии, коллега Накагути научный сотрудник Университета Хоккайдо в Саппоро (Япония). Некоторые эксперты в области биоэтики обеспокоены возможностью того, что человеческие клетки могут выйти за пределы развития целевого органа, переместиться в мозг развивающегося животного и потенциально повлиять на его центральную нервную систему. Но эти проблемы были приняты во внимание при разработке эксперимента.

Химера. Мифическое существо, имеющее черты нескольких животных. В научном мире гибриды существ разных видов иногда называют именно так

Так зачем же все это нужно? На самом деле звучит причина довольно логично: конечной целью Накаучи является производство животных с органами из человеческих клеток, которые, в конечном счете, можно пересадить людям. Таким образом, в перспективе можно будет выращивать ткани, органы, а возможно и целые системы органов для того, чтобы путем трансплантации спасти множество человеческих жизней.

Сурс