Możemy już zmienić nasze DNA, ale zróbmy to mądrze. Jak i dlaczego DNA człowieka zmienia się przez całe życie? Czy Lewis zmienia strukturę DNA?

Przed udzieleniem odpowiedzi na pytanie nadal konieczne jest przeprowadzenie krótkiego programu edukacyjnego na temat genetyki.

1. Wszystkie organizmy wielokomórkowe, w tym my, zawierają kompletny genom w każdej komórce.
2. Genom każdej komórki może ulegać mutacji pod wpływem różnych czynników.
3. Mutacje w komórkowym DNA są przekazywane TYLKO do komórek potomnych
4. Odziedziczyć można TYLKO mutacje w komórkach zarodkowych
5. Nie całe DNA składa się z genów, ale tylko z jego stosunkowo niewielkiej części.
6. Większość mutacji w ogóle nic nie robi.
   Dla lepszego zrozumienia tego, co się ogólnie dzieje, dobrze byłoby nieco przełamać stereotypy i spojrzeć na organizmy wielokomórkowe jako ogromne kolonie organizmów jednokomórkowych (jeśli to nie jest tak dalekie od prawdy). Po zapłodnieniu jajeczko zaczyna się dzielić. A wszystkie komórki organizmu (wątroba, mózg czy siatkówka) są bezpośrednimi „córkami” bardzo zapłodnionego jaja, a każda z nich, mimo zewnętrznej i funkcjonalnej różnicy, jest w rzeczywistości jej klonem w pewnym pokoleniu. Nie martwimy się o to, jak teraz występuje różnicowanie, to osobny i bardzo obszerny temat. Ważne jest tylko uchwycenie momentu, w którym zachowanie i funkcjonalność komórki w dużej mierze zależy od ŚRODOWISKA, w którym się znajduje.

Możemy jednak, z pewnymi zastrzeżeniami, uznać każdą komórkę ciała za osobny organizm, który jest tak wyspecjalizowany, że nie może przetrwać poza kolonią. Tak więc z całej tej megakolonii wyróżnia się jeden rodzaj komórek - seks. Żyją w swoim zagrodzie, dość dobrze odizolowani od świata zewnętrznego. Te komórki są oczywiście dziećmi Pierwszej Komórki. Nie obchodzi ich, co dzieje się w komórkach jelit, wątroby, nerek, oczu i mieszków włosowych. Wiedzą, że dzielą się w swoim kącie, starając się zebrać jak najmniej mutacji. Tylko mutacje w tych komórkach mają jakąkolwiek szansę na dziedziczenie (ponieważ nie wszystkie są zapłodnione). Ale powtarzam, są dość dobrze odizolowani od większości wpływów zewnętrznych.

Co więcej, czym właściwie jest DNA? To tylko ogromna cząsteczka. Długi polimer. Nie wie prawie NIC. Jego główną zaletą jest to, że jego lustrzana kopia chemiczna jest przyklejona do każdej cząsteczki DNA. Dlatego odpowiednio podwójna helisa. Jeśli rozwiniemy tę cząsteczkę i dołączymy jej chemiczne odbicie lustrzane na każdym dywanie, otrzymamy dwie identyczne cząsteczki DNA. Wokół DNA unosi się imponujący aparat kompleksów białkowych, który je utrzymuje, naprawia, kopiuje i odczytuje z niego informacje. Jak to się dzieje, to osobny ogromny temat. Tutaj ważne jest, aby zrozumieć, że DNA to tylko ogromna cząsteczka, która może działać jako nośnik informacji i którą można łatwo skopiować. Jest to pasywny nośnik pamięci.

Ponieważ DNA jest naprawdę ogromne, w człowieku ma długość około 3 miliardów „liter”, to podczas kopiowania go naturalnie i nieuchronnie pojawiają się błędy. No i oczywiście niektóre substancje lubią wchodzić w reakcje z DNA i je też łamać. Nad tym problemem pracuje najbardziej skomplikowany aparat korektorski, ale czasami błędy wciąż przenikają. Ale z drugiej strony nie jest tak źle, ponieważ większość DNA nie zawiera żadnych przydatnych informacji. Dlatego większość mutacji w ogóle nie wpływa na nic.

A teraz najciekawsze. O genach.

Ogólnie rzecz biorąc, geny nie są dobrze sformalizowanym pojęciem. Podobnie jak w innych sprawach, i dużo w biologii, ponieważ wszystkie zawarte w niej systemy są tak złożone i zawiłe, że od prawie każdej reguły można znaleźć kilka wyjątków. Ponieważ, przypomnę, DNA jest bardzo pasywne, może tylko siedzieć i ulegać uszkodzeniom, a organizm nawet nie ma do niego żadnych regularnych środków zapisu, do jego utrzymania jest sztab kompleksów białkowych. Na jego podstawie syntetyzowany jest RNA, który syntetyzuje białka (przy pomocy innych kompleksów białkowych).

Istnieje wiele odmian genów, w tym geny regulujące aktywność innych genów, a te geny są regulowane przez niektóre substancje wewnątrz komórki, a ilość substancji jest regulowana przez inne geny, które… cóż, rozumiesz. Ponadto w populacji występują warianty tego samego genu (tzw. allele). A co robi każdy konkretny gen, często nie da się powiedzieć na pewno, ponieważ istnieją te ogromne i zawiłe sieci wzajemnych wpływów.

I tu zaczyna się kompletny koszmar bioinformatyków. Nie tylko trudno jest rozgryźć wszystkie zawiłości wzajemnego wpływu i że jeden gen może wpływać na sto cech, a na jedną cechę może mieć wpływ sto genów, istnieją setki małych odmian tych genów i w każdym organizmie są dwa warianty (od taty od mamy) i jak dokładnie ta kolekcja alleli będzie się zachowywać w tym konkretnym przypadku jest niezwykle trudno powiedzieć.

Bliźnięta jednojajowe mają ten sam zestaw genów. Ale z jakiegoś powodu jeden nie wychodzi z choroby, a drugi nigdy nie kichnął. Okazuje się, że nasze zdrowie zależy nie tylko od tego, co odziedziczymy po rodzicach, ale także od innych czynników? Nauka epigenetyki dowiodła, że ​​człowiek może zmienić to, co jest dla niego napisane, czyli swoje DNA. W jaki sposób?

Jeżeli człowiek trzyma się zbilansowanej diety, zapomina o złych nawykach i nabiera dobrych, to nie tylko będzie mógł zmienić swój program życiowy, zapisany we własnym DNA, ale także przekazać zdrowe geny swoim potomkom, co przedłuży życie lat dzieci i wnuków.

Czosnek włącza geny

Przede wszystkim jedzenie. W zasadzie każdy z produktów może wpływać na pracę genów. Są jednak takie, których przydatność naukowcy udowodnili już w 100 procentach.

Wśród nich jest zielona herbata. Zielona herbata zawiera katechiny (3-galusan epigallokatechiny, epikatechina, 3-galusan epikatechiny, epigallokatechina), które mogą tłumić geny powodujące raka i aktywować te geny, które mogą zwalczać nowotwory. Wystarczy codziennie pić 2-3 małe filiżanki zielonej herbaty, aby utrzymać DNA w gotowości do walki z rakiem. Zielona herbata jest szczególnie przydatna dla kobiet, wśród których krewnych są pacjentki z guzami piersi.

Kolejnym produktem jest czosnek. Inne związki działają w czosnku - siarczek diallilu, disiarczek diallilu, trisiarczek diallilu. Niezbędne jest spożywanie 2-3 ząbków czosnku dziennie, aby uruchomić geny, które zarządzają nie tylko procesami śmierci komórek, które dają przerzuty, ale także zwalczają starość, przedłużają życie.

Trzecim panaceum jest soja. Soja zawiera izoflawony (genisteina, daidzeina) - skuteczny środek przeciwnowotworowy na raka piersi, prostaty, krtani, okrężnicy i białaczki. Naukowcy zalecają stosowanie soi w suplementach diety i trzymanie się dawki wskazanej na opakowaniach.

Czwartym bojownikiem o zdrowe geny są winogrona i produkty z nich (sok i wino). Kiść ciemnych winogron (czyli 120 g soku winogronowego lub 100 g wytrawnego czerwonego wina) dodana do codziennego jadłospisu dostarczy organizmowi resweratrolu, substancji zmieniającej geny.

Do diety, która spodoba się dobrym genom, warto włączyć 100 g ciemnoczerwonych pomidorów (substancja likopen) z dodatkiem oliwy. Pomidory należy jeść cztery razy więcej, jeśli w rodzinie są chorzy na raka.

Kolejnym warzywem, które Twoi spadkobiercy z miłym słowem zapamiętają, są brokuły (substancja indolo-3-karbinol). 100 g brokułów - każdy, 300 g - zagrożony rakiem.

Koniecznie jedz orzechy, ryby, jajka i grzyby – dostarczają one organizmowi mikroelementów selenu i cynku, które również zmieniają DNA.

Otyłość została utrwalona w genomie

Praca genów zależy od diety. Dieta powinna być niskokaloryczna (nie więcej niż 2 tysiące kcal dziennie). Opóźnia starzenie się człowieka, gwarantuje długowieczność jego dzieciom i wnukom. Epigenetyka wyjaśnia również epidemię otyłości, która wybuchła dzisiaj: stajemy się coraz bardziej syci, ponieważ nasze matki przejadają się przed ciążą iw jej trakcie. Potwierdzają to eksperymenty przeprowadzone na zwierzętach: przekarmione myszy za każdym razem dawały jeszcze więcej otyłego potomstwa, a podobna konstytucja została utrwalona w genomie.

Geny lubią, gdy ich właściciel utrzymuje dobrą kondycję fizyczną. Naukowcy ustalili, że regularne ćwiczenia przez 45 dni na zwykłym rowerze treningowym aktywują około 500 genów! A jeśli będziesz ćwiczyć regularnie i dalej, możesz zmienić jeszcze więcej genów na lepsze.

O złych nawykach napisane na nowo. Jednak dopiero niedawno udowodniono wpływ papierosów, alkoholu i narkotyków bezpośrednio na geny. Okazuje się, że ponad 150 odcinków DNA u chronicznych alkoholików wykazuje nieprawidłową aktywność. Rezultat: alkoholik nie może się skoncentrować, nic nie pamięta, nie może kontrolować swoich emocji. Ale najsmutniejsze jest to, że przekazuje chore geny potomstwu.

A około 120 genów pozostaje zmienionych nawet 10 lat po rzuceniu papierosów. I znowu wśród nich są najważniejsze geny kontrolujące podział komórek. Rezultatem jest rak u palacza. Są jednak powody do optymizmu: geny można skorygować, a im mniej doświadczenia uzależnienia, tym szybciej można to zrobić.

Na geny wpływają także emocje, zarówno pozytywne, jak i negatywne, otrzymywane w domu, w rodzinie, w pracy.

I wreszcie sytuacja ekologiczna, w której żyje człowiek. Jest oczywiste, że emisje przemysłowe, spaliny samochodowe, azotany w żywności, zanieczyszczona woda również prowadzą do awarii genów.

Chcesz żyć dłużej? Życzysz zdrowia swoim dzieciom i wnukom? Zadbaj o swoje geny.

Teraz wiesz, jak to zrobić?

Inżynieria genetyczna człowieka wciąż wydaje się nam, zwykłym ludziom, czymś spoza sfery science fiction. Tym bardziej zaskakujący był raport The Telegraph, w którym stwierdzono, że brytyjska Rada Etyki zezwala na inżynierię genetyczną ludzkich embrionów. Widać wyraźnie, że od zaleceń Rady Etyki do ustawy o interwencjach genetycznych jest „duży dystans”, ale wydaje się, że pierwszy krok został zrobiony.

The Telegraph zwrócił się o komentarz do profesor Karen Jung, przewodniczącej grupy roboczej ds. edycji genomu i reprodukcji człowieka. Pani Profesor powiedziała, że ​​w przyszłości wśród technologii rozrodu może być wprowadzenie zmian dziedzicznych w genomie w celu zapewnienia określonych cech dzieci. Na początku, oczywiście, choroby dziedziczne będą traktowane w ten sposób, ale potem „jeśli technologia się pomyślnie rozwinie, może stać się alternatywną strategią reprodukcyjną dostępną dla rodziców, aby osiągnąć szerszy zakres celów”.

Na pytanie, czy można zastosować edycję genetyczną, aby dzieci były wysokie, o blond włosach i niebieskich oczach (no, jeśli nagle taki wygląd jest w modzie), profesor Yong dodała, że ​​też tego nie wyklucza...

Ale nie mieliśmy etycznego, ale jeśli mogę tak powiedzieć, technicznego pytania: czy naukowcy są już w stanie przerobić nasz genom i zastąpić niebieskie oczy brązowymi?

Jaki jest ludzki genom (dla tych, którzy opuścili zajęcia z biologii)

Całe nasze życie jest zakodowane w cząsteczkach DNA – kwasie dezoksyrybonukleinowym. Co zaskakujące, wszystkie te ogromne cząsteczki składają się z kombinacji tylko czterech podstawowych elementów: zasad azotowych adeniny, guaniny, tyminy i cytozyny (dla zwięzłości są one zwykle oznaczane pierwszymi literami - A, G, T, C). Złożone sekwencje tych elementów służą jako rodzaj matrycy, na której syntetyzowane są kwasy rybonukleinowe RNA. RNA to „konie robocze” naszego organizmu, każdy ma swoją specjalizację. Jedne uczestniczą w syntezie białek, ustalając prawidłową sekwencję pierwiastków, inne dostarczają aminokwasy do miejsca syntezy białek, a jeszcze inne „przekształcają” swoje odpowiedniki poprzez katalizowanie reakcji z udziałem RNA.

” Osobiście nasz genom przypomina mi mrowisko: z DNA - królową mrówek, składającą bez końca jaja, z których pojawiają się mrówki RNA, wśród których są żołnierze, nianie, robotnice...

Wikipedia podaje ten przykład: „DNA jest często porównywane do planów wytwarzania białek. Rozwijając tę ​​analogię inżynieryjno-produkcyjną, jeśli DNA jest kompletnym zestawem planów wytwarzania białek przechowywanych w sejfie kierownika fabryki, to informacyjne RNA jest tymczasową roboczą kopią planu dla pojedynczej części wydanej do warsztatu.”

Wybierz swoją analogię!

Cząsteczki DNA znajdują się w każdej komórce naszego ciała, która ma jądro. Cząsteczki – bo słynna helisa DNA jest „pokrojona” na 46 „kawałków” różnej wielkości, połączonych parami – to 23 pary naszych chromosomów.

” W każdej parze chromosomów jeden odziedziczyliśmy po ojcu, a drugi po matce. 23. para odpowiada za naszą płeć, więc chromosomy w niej mogą się różnić: „XX” dla dziewczynek, „XY” dla chłopców.

We wszystkich autosomach (chromosomach niepłciowych) zarówno chromosom odziedziczony po ojcu, jak i odziedziczony po matce, zawierają podobne geny w tych samych regionach. Podobny - ponieważ geny, ogólnie rzecz biorąc, wszyscy jesteśmy różni. Np. w okolicy, w której znajduje się gen odpowiedzialny za kolor włosów, w jednym chromosomie pary znajdzie się gen blondynki mamy, a w drugim – bruneta taty. W tym przypadku jeden z genów będzie dominował, a drugi, recesywny, będzie czekał na skrzydłach. Jeśli to on jest dziedziczony i jeśli ten sam recesywny gen zostanie z nim sparowany, będzie miał możliwość wyrażenia siebie.

” Ta zasada dziedziczenia informacji genetycznej obfituje w nieprzyjemne niespodzianki. A teraz wcale nie chodzi o narodziny niebieskookiego blondyna w rodzinie brązowookich brunetek, ale o choroby dziedziczne. Czasami, ukryte w genach recesywnych, pozostają uśpione przez wiele pokoleń, nie ukazując się na zewnątrz. Ale gdy tylko taki gen spotka swojego „brata”, tragiczne konsekwencje są nieuniknione.

Każdy rodzic chciałby wyciąć ze swojego DNA złośliwy gen i zastąpić go zdrowym, chroniąc swoje potomstwo. I tu znowu wracamy do pytania: czy to naprawdę jest realne?

Inżynieria genetyczna i in vitro

Svetlana Vladimirovna, analiza genetyczna podczas zapłodnienia in vitro, „poczęcie in vitro”, czy to już znajome?

” – Udowodniono, że takie „uszczypnięcie” komórek nie prowadzi do zakłócenia rozwoju zarodka. Ta metoda jest technicznie znacznie bardziej skomplikowana i kosztowna niż tylko analiza genetyczna płodu w czasie ciąży, która jest wykonywana po pobraniu płynu owodniowego lub fragmentu łożyska, więc nie została jeszcze szeroko rozpowszechniona.

Oznacza to, że rodzice mogą mieć tylko nadzieję, że pewnego dnia kombinacja zdrowych genów „wypadnie” losowo. Czy można jakoś wyciąć „złe” geny?

W większości przypadków nie jest konieczne usuwanie genu, w rzeczywistości mutacje patogenne po prostu „usuwają” gen funkcjonalnie. Konieczne jest, aby nieprawidłowo działający gen działał normalnie. Albo wytnij z niego nadmiar, albo włóż zgubiony, albo zamień zły na właściwy. Prostszym podejściem jest dodanie normalnej kopii genu do genomu za jednym zamachem.

Nawiasem mówiąc, technologia „usuwania złego DNA i wstawiania dobrego” została już wdrożona! To prawda, że ​​nie mówimy o jądrowym DNA, o którym mówiliśmy do tej pory, ale o DNA mitochondrialnym. Oto, co mówi o tym Swietłana Michajłowa. Mitochondria posiadają własne DNA – organelle odpowiedzialne za „zaopatrzenie komórki” w energię. W przeciwieństwie do innych chromosomów znajdujących się w jądrze, mitochondrialne DNA to małe okrągłe cząsteczki, ich liczba w komórce waha się od dziesiątek do tysięcy kopii i zależy od wieku. Jajo jest bogate w mitochondria, a plemnik zawiera tylko jeden, który zapewnia ruch jej „ogonka”. Po zapłodnieniu to mitochondrium ulega zniszczeniu, więc wszystkie ludzkie geny mitochondrialne są dziedziczone tylko po matce. Jeżeli przyczyną choroby jest DNA mitochondrialne, wówczas możliwe jest wykorzystanie mitochondriów „trzeciego rodzica”. W tym samym czasie jądro komórki jajowej matki, które ma patogenne mutacje, jest przeszczepiane do cytoplazmy komórki jajowej kobiety z normalnymi mitochondriami, a następnie jest zapładniane plemnikami ojca i wszczepiane zgodnie z protokołem IVF. W szczególności metoda zastąpienia cytoplazmatycznego została z powodzeniem zastosowana w przypadku niepłodności matki związanej z zaburzeniami w mitochondrialnym DNA. Od 2015 roku ta metoda genetycznej „modyfikacji” osoby jest legalna w Wielkiej Brytanii, ale nadal zakazana w USA. Ustawodawstwo australijskie przygotowuje się do innowacji w zakresie inżynierii genetycznej. Aby obejść istniejące zakazy, takie manipulacje są przeprowadzane na terytorium krajów, w których nie ma odpowiedniego ustawodawstwa, na przykład w Meksyku i na Ukrainie. O tym, jak urodził się pierwszy noworodek z DNA trzech osób, przeczytaj w naszej publikacji ” ».

Technologie modyfikacji ludzkiego DNA

- Ale jak można "operować" genem, czy naprawdę chodzi o prawdziwe technologie?

Istnieje wiele sposobów na przecięcie cząsteczki DNA. Ludzie pożyczali do tego narzędzia od bakterii. Walcząc o miejsce pod słońcem (lub odwrotnie, w cieniu), bakterie syntetyzują białka lub kompleksy białek i RNA, które przecinają DNA innych rodzajów bakterii i wirusów, ale są nieszkodliwe dla DNA gospodyni i jej potomków . Cząsteczki te są przyłączone do określonych sekwencji DNA (konkretna fraza z „liter” A, C, T i G), które oczywiście nie znajdują się w genomie gospodarza. Tak więc „uszczypnięcie” nie stanowi problemu, najważniejsze jest prawidłowe przyszycie odciętej cząsteczki. Jeśli nie zostanie to zrobione, nastąpi przerwa w chromosomie i naruszenie funkcji miejsca, w którym znajduje się przerwa.

” - Obecnie najbardziej obiecującym narzędziem dla inżyniera genetycznego jest bakteryjny system CRISPR/Cas9 - element odporności bakterii, którego modyfikacje są aktywnie wykorzystywane do edycji genomów eukariontów (żywych organizmów, których komórki zawierają jądra - red.). Bakterie „zachowują” w swoim genomie fragmenty DNA wirusów, które napotkały wcześniej. Fragmenty te umożliwiają bakteriom szybkie budowanie konstruktów składających się z RNA i białek, które specyficznie przecinają DNA wirusów. W tym przypadku białko Cas9 działa jak nożyce molekularne, a tak zwane gRNA, które częściowo zawiera sekwencję genetyczną wirusa, to system nawigacji GPS, który kieruje „nożyczki” do określonego regionu DNA. Bakterie walczą z genami wirusów, ale takie narzędzie biotechnologiczne może być skierowane na dowolny odcinek DNA dowolnego organizmu.

Aby komórka, której DNA został w ten sposób pocięty, mogła się zregenerować, równolegle wstrzykuje się do niej DNA z pożądaną sekwencją. Komórka uruchamia własne mechanizmy naprawy DNA i wykorzystuje dodane DNA jako matrycę do naprawy powstałych uszkodzeń. W ten sposób możliwa jest zmiana jednej sekwencji genetycznej na inną!

- Skąd biorą „właściwe” geny?

Prawie każdy ludzki gen można wstawić do genomu bakterii, bakterię można zmusić do aktywnego podziału, a następnie pożądany fragment można ponownie wyizolować w dużych ilościach. Tak więc złożone białka zwierzęce nie były od dawna izolowane z narządów zwierzęcych, ale są produkowane przy użyciu genów wbudowanych w bakterie (np. insulina).

Czy inżynieria genetyczna może zapewnić zdrowie i brązowe oczy?

- Czyli inżynieria genetyczna jest możliwa - choć w porządku eksperymentu laboratoryjnego?

Im bardziej złożone ciało, tym trudniej to zrobić. Aby uzyskać genetycznie zmodyfikowane organizmy laboratoryjne, takie podejścia były stosowane od dawna. Zakresem tych metod jest modyfikacja genetyczna roślin uprawnych, zwierząt gospodarskich, ale przede wszystkim bakterii.

Nie da się jednak bezpośrednio przenieść na człowieka podejść opracowanych dla organizmów doświadczalnych. Metody, które działają na zwierzętach i roślinach, nie są wystarczająco szczegółowe. Niektóre z uzyskanych organizmów nie są żywotne, niektóre mają „złe” oznaki, są po prostu odrzucane. Przykładem jest złoty ryż. Powstał w wyniku modyfikacji genetycznej, dodając do genomu ryżu dwa geny innych organizmów, co przyczyniło się do akumulacji beta-karotenu w jego nasionach. Rzeczywiście uzyskano ryż o pożądanych właściwościach, ale jego plon był zmniejszony. Przypuszcza się, że przyczyną tego są niefortunne miejsca insercji nowych genów.

W przypadku ludzi koszt błędu jest zbyt wysoki, więc eksperymenty na ludziach są bardzo ograniczone. Wszelkie zmiany genetyczne – ryzyko degeneracji komórki w nowotwór lub jego śmierci. Oczywiście można przetworzyć hodowlę komórkową lub np. kolonię bakteryjną, ale ostatecznie starają się wyselekcjonować tylko te komórki, które mają pewne cechy, które są oznaką, że modyfikacja ich genomu rzeczywiście zaszła.

” - Jeśli leczy się organizm wielokomórkowy, to niektóre komórki mogą ulec modyfikacji, a inne nie. Nie da się przewidzieć, która z komórek stanie się później prekursorem określonych tkanek organizmu, więc efekt takiej modyfikacji jest obecnie nieprzewidywalny. Relatywnie mówiąc, komórka, do której wstawiony jest gen brązowookiego, znajdzie się w pięcie.

- Czy można zmienić cały genom dorosłego człowieka?

Nie, teraz nie można pracować ze wszystkimi komórkami osoby dorosłej i nie jest to konieczne. Organizm, który ma poważną wadę genetyczną, która wpływa na funkcję każdej komórki, po prostu umiera prenatalnie. Zaburzenia genetyczne zgodne z życiem przejawiają się głównie w jakimś konkretnym narządzie lub układzie narządowym. To oni będą celem inżynierów genetycznych. Jeśli chcesz mieć brązowe oczy, nie musisz modyfikować DNA obcasów. Nie ma ugruntowanych metod takich manipulacji ze stabilnym przewidywalnym wynikiem na ludziach, ale inżynieria genetyczna rozwija się bardzo szybko, więc czekamy!

- Czy macie już pierwsze eksperymenty z wykorzystaniem inżynierii genetycznej w leczeniu chorób genetycznych?

Literatura opisuje udane doświadczenia terapii genowej w leczeniu pęcherzowego naskórka ( rzadka przewlekła choroba dziedziczna, w wyniku której stale powstają rany na skórze i błonach śluzowych – ok. 2 tys. wyd.). Komórki macierzyste ze skóry pacjenta zostały potraktowane wirusopodobnymi cząsteczkami zawierającymi normalną sekwencję genu wyłączonego przez mutacje. Powstałe komórki osiedliły się w uszkodzonych obszarach skóry dziecka, a skóra została zregenerowana!

Były też próby wpływania na ciało dorosłego. W tym celu niezbędny materiał genetyczny umieszczono w otoczce cząsteczki adenowirusa, a drogi oddechowe pacjentów poddano działaniu aerozolu. Cząsteczki wirusa przyczepiono do komórek nabłonka i wstrzyknięto do komórek z DNA „pożądanego” genu. Przeprowadzono również eksperymenty na traktowaniu cząstek wirusopodobnych „prawidłowymi” genami komórek krwi pacjenta.

” - W tych eksperymentach wyniki również były, ale niestabilne. Wynika to z faktu, że zmienione komórki, chociaż wytwarzały niezbędne białka, nie namnażały się. Stopniowo umierały „właściwe” komórki i powracały objawy choroby. Innym problemem związanym z tą metodą jest odpowiedź immunologiczna organizmu na te wirusopodobne cząstki. Wiele parametrów nie może być kontrolowanych za pomocą tego podejścia, istnieje ryzyko uszkodzenia normalnego materiału genetycznego komórek.

Dlatego obecnie najbardziej obiecującym kierunkiem jest modyfikacja własnych komórek macierzystych człowieka i wprowadzanie ich z powrotem do organizmu. Istnieją już techniki pobierania fibroblastów ze skóry, przekształcania ich z powrotem w stan komórek macierzystych i przeprogramowywania ich w inne typy komórek. To jest teraz tak naprawdę awangarda nauki, w to włożono dużo wysiłku i środków finansowych (choć nie w naszym kraju). Wyhodowane w ten sposób genetycznie „skorygowane” komórki mogą pomóc człowiekowi przezwyciężyć AIDS i niektóre rodzaje raka.

Przeszczepianie własnych mitochondriów jest ostatnio stosowane u noworodków z patologiami sercowo-naczyniowymi w Stanach Zjednoczonych. Zamiast źle funkcjonującego własnego serca, ze zniszczonymi z głodu tlenowego mitochondriami, nie założyli dawcy; mitochondria pozyskane z tkanki mięśniowej dzieci wstrzykiwano do uszkodzonego obszaru mięśnia sercowego. Komórki serca przejęły mitochondria i zaczęły normalnie pracować. W rezultacie 8 na 11 chorych dzieci nie potrzebowało przeszczepu serca! Chociaż takiej manipulacji nie można nazwać inżynierią genetyczną, tworzy ona rezerwę dla leczenia pacjentów, w tym „obcych” mitochondriów.

Generalnie w medycynie wiele nadziei pokłada się właśnie w wykorzystaniu własnych, lekko zmodyfikowanych komórek i myślę, że w związku z tym zrewidowane zostanie prawodawstwo w zakresie modyfikacji genetycznych w odniesieniu do ludzi.

Wywiad przeprowadziła Irina Ilyina

Pierwsza operacja zmiany DNA w ludzkim ciele i ludzkim embrionie, najdokładniejsze technologie edycji genów oparte na CRISPR i głośnych historiach leczenia ciężkich chorób dziedzicznych. O najważniejszych ostatnich odkryciach w genetyce - w materiale "Futurist"

​Najważniejszym osiągnięciem w genetyce medycznej jest coraz częstsze wykorzystywanie technologii edycji ludzkiego genomu zarówno do badania mechanizmów genetycznych, które kontrolują wczesne etapy rozwoju embrionalnego, patogenezy chorób dziedzicznych, jak i do korygowania wad genetycznych. Od eksperymentów na liniach komórkowych i zwierzętach w zeszłym roku przeszli do prób klinicznych edycji genomu w leczeniu chorób dziedzicznych u ludzi, mówi Vera Iżewskaja, Doktor nauk medycznych, zastępca dyrektora ds. badań w Centrum Badań Genetycznych Medycznych Rosyjskiej Akademii Nauk.

USA zatwierdza terapię genową człowieka

W sierpniu amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) zatwierdziła terapię genową CAR-T przeciwko białaczce dziecięcej. Metoda ta polega na modyfikacji genetycznej własnych komórek krwi pacjenta. Lekarze najpierw pobierają limfocyty T pacjenta, a następnie przeprogramowują je w laboratorium. Komórki są następnie umieszczane z powrotem w ciele, gdzie zaczynają aktywnie niszczyć komórki rakowe. Zaledwie dwa miesiące później agencja zatwierdziła kolejną terapię CAR-T, tym razem do leczenia agresywnego chłoniaka nieziarniczego u dorosłych.

I wreszcie, w grudniu, uzyskano zgodę na stosowanie Luxturny, terapii mającej na celu modyfikację jednego konkretnego genu bezpośrednio w ciele pacjenta. Metoda ta stosowana jest w leczeniu rzadkiej postaci dziedzicznej ślepoty – wrodzonej ślepoty Lebera. Ten stan jest spowodowany mutacją w genie RPE65. Do każdego oka pacjenta podaje się zastrzyk, który dostarcza prawidłową kopię genu RPE65 bezpośrednio do komórek siatkówki. Jednak to leczenie jest bardzo kosztowne: analitycy podejrzewają, że jedna procedura może kosztować nawet 1 milion dolarów. Podobne procedury przeprowadzono eksperymentalnie w Wielkiej Brytanii w 2008 roku. Niemniej zatwierdzenie metody na szczeblu państwowym jest ważnym wydarzeniem.

Terapia genowa regeneruje skórę siedmioletniego chłopca

Skóra dziecka z pęcherzowym naskórkiem

W listopadzie włoscy naukowcy ogłosili, że połączenie terapii genowej i leczenia komórkami macierzystymi niemal całkowicie przywróciło skórze siedmioletniego chłopca cierpiącego na rzadką chorobę dziedziczną – pęcherzowe oddzielanie się naskórka. Jest to spowodowane mutacjami w genach LAMA3, LAMB3 i LAMC2, które są odpowiedzialne za powstawanie białka laminina-332. W tym stanie skóra i błony śluzowe stają się boleśnie pokryte pęcherzami i wrażliwymi na drobne uszkodzenia mechaniczne.

Naukowcy pobrali zdrowe komórki skóry od pacjenta i wyhodowali kultury skóry, którym wstrzyknięto zdrową kopię genu LAMA3 za pomocą retrowirusów. W tym przypadku zmodyfikowany gen znalazł się w dowolnym miejscu, ale nie zakłóciło to pracy innych genów. Transgeniczna skóra została następnie wszczepiona w odsłonięte obszary skóry właściwej dziecka. W ciągu 21 miesięcy wyzdrowiało około 80% jego skóry.

Według autorów badania rokowanie Hassana było bardzo złe: stracił prawie cały naskórek, był wychudzony i stale potrzebował morfiny. Przez rok przed rozpoczęciem eksperymentu karmiono go rurką, a utrzymanie go przy życiu wymagało dużego wysiłku. Próbowali przeszczepić skórę ojca i użyć sztucznych analogów, ale nie zakorzenili się. Teraz chłopiec ma 9 lat, chodzi do szkoły i dobrze się czuje. Osiągnięcie to pokazuje możliwość leczenia chorób genetycznych, które uznano za nieuleczalne.

„Genowe nożyczki” stały się znacznie dokładniejsze

Technologia CRISPR jest często określana jako „nożyce genowe” ze względu na jej zdolność do wycinania i wklejania wymaganych fragmentów DNA łatwiej niż kiedykolwiek wcześniej. Jednak jedną z głównych przeszkód w jego zastosowaniu w leczeniu chorób człowieka są tak zwane efekty poza celem – niezamierzone zmiany w genomie po edycji miejsca docelowego. A jednak ta technologia stale się poprawia. W 2017 roku naukowcy ogłosili, że mogą teraz wprowadzać zmiany w RNA za pomocą CRISPR, który wymaga białka Cas13.

Ponadto w tym roku szeroko rozpowszechniono technologię, która może dokonywać punktowych zmian w DNA i RNA, zamiast wycinać i zastępować całe fragmenty. Genom ludzki zawiera sześć miliardów zasad chemicznych – A (adenina), C (cytozyna), G (guanina) i T (tymina). Litery te są połączone parami (A z T i C z G), tworząc podwójną helisę DNA. Standardowe techniki edycji genomu, w tym CRISPR-Cas9, powodują dwuniciowe pęknięcia w DNA. Jest to jednak zbyt prymitywne rozwiązanie problemu, szczególnie w przypadkach, gdy mutacja punktowa musi zostać skorygowana.Technologia Basic Editing (ABE) oferuje bardziej wydajną i czystszą opcję: umożliwia zastąpienie jednej litery punkt-punkt w parze z innym. Białko Cas, które przecina nici DNA w technologii CRISPR, teraz po prostu przyłącza się we właściwym miejscu w łańcuchu i przynosi ze sobą kolejne białko, które zmienia jedną literę genetyczną na drugą. ABE nie zastępuje technologii CRISPR, ale jest alternatywą na wypadek, gdyby potrzebne były bardziej subtelne zmiany w genomie.

DNA edytowane bezpośrednio w ludzkim ciele

Brian Mado z narzeczoną przed operacją

W listopadzie amerykańscy naukowcy po raz pierwszy DNA bezpośrednio w ciele pacjenta. Z reguły zabiegi, które wpływają na genetykę pacjenta, opierają się na manipulacjach poza organizmem ludzkim. Ale tym razem użyto kroplówki, która dostarczyła miliardy kopii genu naprawczego do organizmu pacjenta, wraz z narzędziem genetycznym, które tnie DNA we właściwym miejscu i robi miejsce dla nowego genu.

44-letni Brian Mado cierpi na zespół Huntera, chorobę metaboliczną, w której z powodu braku niektórych enzymów w organizmie gromadzą się węglowodany. Przed tym eksperymentem mężczyzna przeszedł już 26 operacji. Wyniki zabiegu będą znane za kilka miesięcy: jeśli się powiedzie, jego organizm sam będzie w stanie wyprodukować niezbędny enzym i nie będzie musiał przechodzić cotygodniowej terapii.

„Potem firma biotechnologiczna Sangamo Therapeutics rozpoczęła rekrutację uczestników badań klinicznych tej metody z hemofilią B, zespołem Hurlera i zespołem Huntera. W przypadku udanych badań klinicznych jest nadzieja na pojawienie się skutecznych metod leczenia chorób dziedzicznych, które były wcześniej uważana za nieuleczalną” – komentuje Vera Iżewskaja.

Pierwsze operacje zmiany DNA ludzkiego embrionu

We wrześniu Chiny przeprowadziły pierwszą na świecie operację edycji genomu ludzkiego embrionu. Naukowcy wykorzystali wspomnianą powyżej technologię edycji bazy DNA, aby wyleczyć beta-talasemię, chorobę, która zakłóca syntezę hemoglobiny. Operację przeprowadzono na zarodkach zsyntetyzowanych w laboratorium. Nieco później szwedzcy naukowcy opowiedzieli o eksperymentach z edycją genomu zarodka.

„Jedną z najbardziej imponujących prac na temat modyfikacji ludzkiego genomu jest badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców w Stanach Zjednoczonych, kierowany przez Shukhrata Mitalipova, który poinformował o udanej korekcie mutacji genu MYBPC3 prowadzącej do kardiomiopatii przerostowej poprzez edycję genu ludzkiego embriony” – komentuje Vera Izhevskaya.

Wcześniejsze eksperymenty przeprowadzono na zarodkach myszy. Badanie to rzuciło światło na potencjalne rozwiązanie problemu mozaikowatości - obecności w tkankach komórek odmiennych genetycznie. Jeśli zarodek ma dwie różne kopie tego samego genu, a następnie niektóre komórki otrzymują normalną wersję, a niektóre zmutowaną, co prowadzi do różnych chorób. Eksperymenty wykazały, że jeśli edytor CRISPR/Cas zostanie wprowadzony prawie jednocześnie z zapłodnieniem, można tego uniknąć.

Badania genetyczne

Jednym z najważniejszych wydarzeń minionego roku była historia biohakera Siergiej Fage , który twierdził, że kontrolował swój stan na podstawie wyników badań genetycznych. Jednak ta technika jest bardzo kontrowersyjna. Badanie genomu człowieka w celu określenia jego pochodzenia, skłonności do uprawiania określonego sportu itp. odwołuje się do tzw. genetyki rekreacyjnej. Ich realizacja nie wymaga posiadania specjalnej licencji lekarskiej, z reguły wykonują je spółki prawa handlowego. Jednak na rynku często oferowane są testy genetyczne w celu potwierdzenia dziedzicznej choroby u pacjenta, zidentyfikowania mutacji, które mogą powodować chorobę dziedziczną u pacjenta lub jego dzieci oraz zbadania predyspozycji do różnych chorób.

„Należy tu pamiętać, że nowoczesne technologie analizy genomu są skuteczne w dwóch pierwszych przypadkach, dotyczących mutacji powodujących rzadkie choroby dziedziczne. Jeśli chodzi o badanie predyspozycji do powszechnych chorób (sercowo-naczyniowe, cukrzyca itp.) mają one niską wartość prognostyczną a ich wynikom często towarzyszą ogólne zalecenia dotyczące konieczności prowadzenia zdrowego trybu życia. W każdym przypadku badania genetyczne w celach medycznych powinien zlecić lekarz, przed ich wykonaniem pacjentowi należy wyjaśnić genetykowi, co może uzyskać wynik badania, wniosek również daje genetyk. Wynika z tego, że instytucja wykonująca takie badania musi mieć licencję medyczną w specjalnościach „genetyka” i „genetyka laboratoryjna” oraz odpowiedni personel wykwalifikowanych specjalistów „wyjaśnia Vera Iżewskaja.

Co pacjent powinien zrobić z tymi kosztownymi informacjami, nie zawsze jest jasne.

Praca układu nerwowego odbywa się za pomocą impulsów elektromagnetycznych. Z grubsza mówiąc, oznacza to, że cały nasz mózg działa na magnetyzm, jak procesor komputera, a myśli mają połączenie z elektrycznością, rejestrując informacje na poziomie komórkowym w podobny sposób, jak robi to głowica magnetofonu. A skoro człowiek formułuje swoje myśli w słowa, to my również kodujemy naszą rzeczywistość językiem. Porozmawiamy o tym później.

Oczywiście autorzy tego badania nie słyszeli. Tym lepiej. Ich informacje potwierdzają jego słowa, nie szukając dowodów, że ma rację. DNA to antena bioakustyczna, która nie tylko przenosi informacje, ale także odbiera je z zewnątrz. Tak jak myśli mogą zmienić geny pojedynczej osoby, tak ogólne myśli całej cywilizacji mogą zmienić całą jej rzeczywistość!

Udowodniono naukowo, że trening mózgu i stymulacja niektórych jego obszarów może mieć korzystny wpływ na zdrowie. Naukowcy próbowali dokładnie zrozumieć, jak te praktyki wpływają na nasz organizm.

Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Wisconsin, Hiszpanii i Francji dostarcza pierwszych dowodów na specyficzne zmiany molekularne w ciele, które zachodzą po intensywnej medytacji uważności.

W badaniu zbadano wyniki zastosowania medytacji czystego umysłu w grupie doświadczonych medytujących i porównano efekt z grupą niewytrenowanych osób, które wykonywały spokojną, niemedytacyjną aktywność. Po 8 godzinach medytacji z jasnym umysłem okazało się, że medytujący mają zmiany genetyczne i molekularne, w tym zmieniony poziom regulacji genów i obniżony poziom genów prozapalnych, które są odpowiedzialne za fizyczną regenerację po stresie.

„Według naszej wiedzy ta praca po raz pierwszy pokazuje gwałtowne zmiany w ekspresji genów wśród osób praktykujących medytację czystego umysłu”. mówi autor badania Richard J. Davidson, założyciel Centrum Badań Zdrowego Umysłu oraz profesor psychologii i psychiatrii na Uniwersytecie Wisconsin-Madison.

„Najciekawsze jest to, że zmiany obserwowane są w genach, na które obecnie skierowane są leki przeciwzapalne i przeciwbólowe” mówi Perla Kaliman, pierwsza autorka artykułu i badaczka w Instytucie Badań Biomedycznych (IIBB-CSIC-IDIBAPS) w Barcelonie, gdzie przeprowadzono analizę molekularną.

Stwierdzono, że medytacja czystego umysłu ma pozytywny wpływ na choroby zapalne i jest popierana przez American Heart Association jako interwencja zapobiegawcza. Nowe wyniki badań mogą wykazać biologiczny mechanizm jego działania terapeutycznego.

Aktywność genów może się zmieniać w zależności od percepcji

Według dr Bruce'a Liptona aktywność genu można zmienić w oparciu o codzienny trening. Jeśli twoja percepcja znajduje odzwierciedlenie w chemii twojego ciała, a twój układ nerwowy odczytuje i interpretuje twoje otoczenie, a następnie kontroluje chemię twojej krwi, możesz dosłownie zmienić los swoich komórek, zmieniając swoje myśli.

W rzeczywistości badania dr Lipton wyraźnie pokazują, że zmieniając postrzeganie, mózg jest w stanie zmienić aktywność genów i stworzyć ponad trzydzieści tysięcy odmian produktów z każdego genu. Naukowiec twierdzi również, że programy genowe są zawarte w jądrze komórkowym i można przepisać te programy genetyczne, zmieniając chemię krwi.

Mówiąc najprościej, oznacza to, żedla leczenie raka musimy najpierw zmienić sposób myślenia.

„Funkcją naszego umysłu jest harmonizowanie naszych przekonań i prawdziwych doświadczeń” mówi doktor Lipton. „Oznacza to, że twój mózg będzie regulował biologię twojego ciała i twoje zachowanie zgodnie z twoimi przekonaniami. Jeśli powiedziano ci, że umrzesz w ciągu sześciu miesięcy, a twój mózg w to uwierzył, istnieje duże prawdopodobieństwo, że w tym czasie umrzesz. Nazywa się to „efektem nocebo”, wynikiem negatywnych myśli, przeciwieństwem efektu placebo”.

Efekt Nocebo wskazuje na system trzyczęściowy. Tutaj część ciebie, która przysięga, że ​​nie chce umrzeć (świadomość), odgrywa rolę, która wierzy, że umrze (przepowiednia lekarza, zapośredniczona przez podświadomość), a następnie zachodzi reakcja chemiczna (reinterpretowana przez chemię mózgu), która ma udowodnić, że ciało jest zgodne z dominującym przekonaniem

Neurologia uznała, że ​​95 procent naszego życia jest kontrolowane przez podświadomość.

Wróćmy teraz do części, która nie chce umrzeć, czyli do świadomości. Czy to nie wpływa na chemię ciała? Dr Lipton stwierdził, że wszystko sprowadza się do tego, że podświadomość, która zawiera nasze najgłębsze przekonania, została zaprogramowana. Ostatecznie to właśnie te przekonania mają pierwszeństwo.

„To trudna sytuacja” mówi doktor Lipton. „Ludzie są zaprogramowani, aby wierzyć, że są ofiarami i że nie mają kontroli nad sytuacją. Od samego początku są zaprogramowani przez wierzenia rodziców. Na przykład, gdy jesteśmy chorzy, rodzice każą nam iść do lekarza, bo lekarz to organ, który dba o nasze zdrowie. Jako dzieci otrzymujemy od rodziców wiadomość, że lekarze są odpowiedzialni za nasze zdrowie i że jesteśmy ofiarami sił zewnętrznych, których sami nie możemy kontrolować. To zabawne, jak ludzie wracają do zdrowia w drodze do lekarza. Wtedy pojawia się wrodzona zdolność do samoleczenia, kolejny przykład efektu placebo”.

Medytacja czystego umysłu wpływa na ścieżki regulacyjne

Wyniki badań Davidsona wskazują na obniżenie poziomu genów zaangażowanych w stan zapalny. Dotknięte geny obejmują prozapalne geny RIPK2 i COX2, a także deacetylazę histonową (HDAC), które epigenetycznie regulują aktywność innych genów. Ponadto obniżenie ekspresji tych genów wiązało się z szybszą regeneracją fizyczną organizmu po uwolnieniu hormonu kortyzolu w sytuacji stresu społecznego.

Biolodzy od lat podejrzewali, że na poziomie komórkowym zachodzi coś takiego jak dziedziczenie epigenetyczne. Różne typy komórek w naszym ciele potwierdzają ten przykład. Komórki skóry i mózgu mają różne formy i funkcje, chociaż ich DNA jest identyczne. Muszą więc istnieć mechanizmy inne niż DNA, aby udowodnić, że komórki skóry pozostają komórkami skóry podczas podziału.

Oto, co jest niesamowite: Zdaniem naukowców przed praktykami nie było różnic w genach każdej z badanych grup. Powyższe efekty odnotowano tylko w grupie medytacyjnej z czystym umysłem.

Ponieważ kilka innych zmodyfikowanych genów DNA nie wykazało różnic między grupami, postawiono hipotezę, że praktyka medytacji czystego umysłu wpływa tylko na kilka określonych ścieżek regulacyjnych.

Kluczowym odkryciem badania było to, że grupa medytujących o jasnym umyśle doświadczyła zmian genetycznych, których nie znaleziono w drugiej grupie, mimo że angażowali się również w ciche czynności. Wyniki ankiety potwierdzają zasadę: praktyki medytacyjne z jasnym umysłem mogą prowadzić do zmian epigenetycznych w genomie.

Wcześniejsze badania na gryzoniach i ludziach wykazały szybką (w ciągu kilku godzin) reakcję epigenetyczną na bodźce, takie jak stres, dieta lub ćwiczenia.

„Nasze geny mają dość dynamiczną ekspresję, a te wyniki sugerują, że spokój naszych umysłów może wpływać na ich ekspresję”. mówi Davidson.

„Uzyskane wyniki mogą być podstawą do badania możliwości wykorzystania praktyk medytacyjnych w leczeniu przewlekłych chorób zapalnych. » mówi Kaliman.

Kluczem są nieświadome przekonania

Wielu praktykujących pozytywne myślenie wie, że dobre myśli i ciągłe powtarzanie afirmacji nie zawsze przynoszą efekt, który obiecują książki na ten temat. Tego punktu widzenia nie kwestionuje dr Lipton, który twierdzi, że pozytywne myśli pochodzą ze świadomości, podczas gdy negatywne myśli są zwykle zaprogramowane przez silniejszą podświadomość.

„Głównym problemem jest to, że ludzie są świadomi swoich świadomych przekonań i zachowań, a nie są świadomi swoich nieświadomych wiadomości i zachowań. Wiele osób nawet nie zdaje sobie sprawy, że nad wszystkim steruje podświadomość, milion razy potężniejsza sfera niż świadomość. Od 95 do 99 procent naszego życia jest kontrolowanych przez podświadome programy.

„Twoje podświadome przekonania działają dla ciebie lub przeciwko tobie, ale prawda jest taka, że ​​nie kontrolujesz swojego życia, ponieważ podświadomość zajmuje miejsce świadomej kontroli. Więc kiedy próbujesz wyleczyć się, powtarzając pozytywne afirmacje, możliwe jest, że niewidzialny podświadomy program staje na drodze”.

Siła podświadomości jest wyraźnie widoczna u osób cierpiących na rozdwojenie jaźni. Na przykład, gdy "u steru" jest jedna z osobowości, osoba może cierpieć na poważną alergię na truskawki. Jednocześnie warto zmienić osobowość – a ta sama osoba jest w stanie jeść truskawki bez żadnych konsekwencji.

Czytamy w temacie:

SEKCJE TEMATYCZNE:
|