Lavoro di Geni - medicina Genomica

Il microbiologo dice sulla natura di malattie genetiche, la tecnologia di redazione di genoma CRISPR / la riparazione di DNA e Cas9.

Tra il numero vasto di malattie che colpiscono la razza umana, oltre a infezione prion, che può essere batterica o virale in origine, c'è una classe certa di malattie - non è molto largo - la malattia genetica cosiddetta. E la loro natura è per il fatto che qualcuno dal nostro molto sfortunato e abbiamo ricevuto del Papa, o la madre o entrambi una copia scorretta del gene che codifica, per esempio, una proteina con funzione modificata, e il cambio della funzione conduce a evento di varie patologie. Ci sono molte malattie del sangue di questo genere. Per esempio, l'anemia di cella di falce o la varia trisomia, la fibrosi cistica è una malattia.

Fino a oggi, la medicina sa quali cambiamenti in cui i geni sono responsabili di semplice, o cosiddetti monogenico, le malattie che sono veramente determinate dal cambiamento di solo un gene. In la maggior parte casi, questa proposizione - nel senso che poco può esser preso in questo caso: non è un batterio che colpisce, e in questo senso, nessuno un antibiotico, nient'altro che il Suo stato fisiologico non può cambiare.

All'approccio in questo caso piacerebbe rivolgersi, chiamato la medicina genomica e la comprensione puramente concettuale che ha bisogno di una copia cattiva del gene, il cambiamento di successione di DNA fallito, che non ha successo, in modo che rimbalzasse indietro, è diventato lo stesso come nella gente normale, qualsiasi questo significa. E in questo caso, la malattia per scomparire semplicemente perché le ragioni per esso non sono più. Perfettamente, è buono fare altro stadio di concezione, perché è stato allora l'uovo, siamo presenti nella forma di una cella sola. Soltanto dopo è lo sviluppo di ciascuno di noi è già completato con bilioni di celle, guarire questo genere di typo genetico in ciascuna delle celle numerose nel nostro corpo sarebbe tecnicamente molto difficile.

E recentemente ha apparito approcci che possono affrontare questo genere di malattia genomica. Questo approccio ha chiamato la redazione di genoma, è associato con lo sviluppo di CRISPR / la tecnologia di Cas che è venuta a noi, così come molte altre cose, dal mondo di batteri - i batteri lottano con virus, anche hanno la loro disgrazia. E la strada in cui i batteri sono arrivati come risultato di evoluzione, per il fatto che sono stati capaci di scoprire il materiale genetico del virus a causa di interazioni complementari.

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In generale, la vita intera è aggiunta accanto all'interazione complementare. Chiunque che ama la filosofia può immediatamente pensare allo yin e yang. Ci sono due fili di DNA che si adattano insieme come yin e yang, e ciascuno dei fili di DNA, da una parte, porta le informazioni genetiche nella forma di successioni nucleotide e d'altra parte, se dividiamo questi due giri, è possibile per una catena, entrambi nella matrice, costruisca dispersi. Così, siamo diventati una molecola delle due molecole, e poi quattro, e così via.

CRISPR / la tecnologia di Cas è basata su come i batteri usano questo come segue: usano una molecola di acido nucleico corta - nessun DNA e RNA - per riconoscere la porzione di DNA del virus, e sono riconosciuti dalla regola complementare. E dopo che una tal erudizione ha luogo - e c'è riconoscimento di soltanto virus di DNA, nient'altro, perché è il riconoscimento molto esatto - allora con l'aiuto di proteine speciali, il DNA virale è degradato, e la cella è salvata: il virus è distrutto.

E si è scoperto che esattamente la stessa cosa lavora nelle celle di organismi più alti, come uomo, vale a dire, se prendiamo una proteina batterica chiamata Cas ed entriamo in lui in una cella mammifera, e se la stessa cella mammifera entra altra strada - hanno la tecnologia adatta - l'acido nucleico molto corto ribonucleotide la successione di RNA che esattamente corrisponde a una copia modificata di un gene umano, un'area molto piccola, ci sarà riconoscimento complementare, e poi la copia del gene, che corrisponde a RNA non è distrutta, e sarà semplicemente fatto di spazio vuoto a doppio filamento, il DNA irromperà in due parti - uno è stato una molecola di DNA lunga, e adesso è entrato nello spazio vuoto.

Un vantaggio di questo sistema è quello che è la precisione estremamente alta, almeno per i batteri, è molto esatto.

Solo in RNA di guida di pieno rispetto e interazioni di matrice di molecole di DNA è questo conduce a divisione della catena di DNA.

Perché è buono spaccare il DNA? Poiché ciascuno di noi ha due serie di geni - un dal suo padre, un dalla madre - soltanto immaginano la situazione che il gene del padre (la mamma che niente in modo sbagliato non può darci, perfino nel caso di emofilia non è il caso) non è definito, ha una mutazione che conduce ad alcuno stato fisiologico severo, e mia madre perfettamente normale. Dunque, se possiamo dividere il padre in modo sbagliato al posto dove c'è stata una mutazione, la cella è già - l'evoluzione di celle abituata al fatto che le interruzioni in DNA succedono - guarisce lo spazio vuoto nelle copie sane restanti, e se il papà una copia cattiva di scheggiati, allora la madre possibile restaurare tutto.

Questo è basato la medicina genomica, perché se può fare la precisione aiutata al posto del gene, che conduce ad alcune conseguenze indesiderabili, allora più tardi come risultato della procedura, chiamata la riparazione soltanto guarisce la sua redazione. E lavora molto bene, che è il più sorprendente, che il sistema dei batteri, per mezzo di cui i batteri respingono virus, i lavori in celle di organismi più alti, quando le proteine batteriche - le proteine non sono le le nostre - compie questo genere di funzione nelle nostre celle.

Questa tecnologia è lanciata al senso che il CRISPR / i Cas-sistemi sono stati usati per modificare le celle di organismi più alti, fu nel 2013 l'anno. E nel 2015 si riferì che alla fine - certamente, fu soltanto una questione di tempo - tentò di allineare, curare, poco fissare embrioni umani. Alla fine tutto è stato fatto per esso, questo è il Santo Graal di medicina genomica.

Ho intrapreso un uovo umano fertilizzato, e quell'uovo è stato il gene danneggiato, due copie del gene, conducendo a una malattia di sangue chiamata la beta thalassemia: l'esperimento seguente è stato condotto. Il risultato di questa malattia è l'anemia, il trasferimento insufficiente di ossigeno in celle di sangue rosse, circa le centinaia di milioni di persone soffrono di questa malattia e decine di migliaia di persone un anno muore. Sarebbe carino tutto questo per guarire. Non appena che detto che fatto. E l'esperienza sembra di essere molto semplice. Come suggerito dal CRISPR / la Cas-tecnologia, l'uovo fertilizzato è stato la proteina di Cas introdotta e la guida di RNA che doveva mordere la copia sbagliata del gene, in modo che più tardi guarisse. E poi dopo una tale procedura, il trattamento di embrioni ha permesso di crescere, perché è stato un uovo fertilizzato. Ringrazi il Dio gli ha permesso di crescere lunghi, soltanto a una piccola quantità di masse informi di celle. E poi guardi che è accaduto di questi embrioni al livello del genoma, se sono guariti o no? E il risultato è stato tale che alcuni si sono conservati nel 5-10% della variazione originale, che sarebbe responsabile della malattia, se è stata una vera persona, veramente provata di conservarsi - questo è buone notizie. La percentuale è bassa, ma, evidentemente, la tecnologia può esser modificata e aumentare la percentuale.

Le notizie cattive sono state che quasi tutto il presente di celle è ancora una grande quantità di cambiamento, cioè le mutazioni che non sono state in quei posti, a cui piacerebbe attirare la Sua attenzione sui ricercatori. In termini scientifici questo è chiamato l'attività nonspecifica, cioè questo CRISPR / il Cas-sistema ha contribuito a morso, e poi cambia non solo nel posto dove ha voluto, ma anche in altri posti del genoma. Purtroppo questo è un problema grande che appare, non può combattere il metodo ad ogni modo ragionevole, e questo è dovuto semplicemente alla natura di interazioni macromolecolari.

Consideri la situazione dove la regione di DNA di 20 nucleotides in lunghezza (20 caratteri) chiaramente interagisce con il GUIDATO DA RNA, e che l'interazione corretta - è forte: il buon accordo determina l'interazione forte e in fin dei conti ha visto per l'introduzione e tutto il resto. Ma in una gabbia - può esser mostrato puramente statisticamente - ci sono 3 moltiplicati da 20 (tre - perché tutti hanno quattro lettere di DNA), cioè 60 opzioni che la successione corretta che differisce da solo una lettera.

Così, ci sono 60 successioni che sono molto simili a quello che vuole porre come obiettivo, ma poco diverso.

Ciascuno di loro reagisce poco più cattivo che ideale - per esempio, 10 volte, ma molti di loro. Inoltre, la cella 60 sarà già moltiplicata di 60, che è 3600 varianti di successione che differiscono da quello che vuole trattare solo due lettere e così via. E qui viene il problema: nonostante l'interazione con l'obiettivo corretto sia il forte, il numero effettivo di sbagliati – un po' o poco più sbagliato - le successioni sono così grandi che in la maggior parte casi questo CRISPR editoriale complesso / Cas sarà, non dove necessario. Sebbene ciascuna di queste interazioni non sia obiettivi molto corretti sarà molto corto e fragile, nella quantità di esso sarà sufficiente per garantire che a questo il posto sbagliato è stato introdotto la pausa di DNA, e poi è andato a una certa procedura è la riparazione, che in sé trasforma una mutazione nel genoma.

Come affrontarlo - è non chiaro. La gente prova a usare alcuni protocolli bioinformatics per cercare soltanto una tale posizione, che è veramente unica nel genoma. Ma l'unico problema è quello che il Signore è il Dio o qualcun altro, quel che che fa le mutazioni che provocano malattie genetiche, non è guidato da considerazioni di questo genere, e dunque ci sono molti siti che ci piacerebbe guarire, ma, purtroppo arrivare vicino a esso è con questa tecnologia è molto difficile.

Altro esempio, davanti a cui questa tecnologia è esattamente impotente, è le malattie cosiddette provocate da ripetizioni. Ci sono alcune sezioni molto semplici di DNA - per esempio, il DNA consiste di quattro lettere, ma ci sono sezioni di DNA, che è ripetuto molte volte la stessa lettera - GGGG G. Si scopre che durante replica, quando la riproduzione, la copiatura di questo genere di DNA succede spontaneamente l'errore: un inserto della lettera G supplementare o mancanza di una lettera. E le malattie hanno frequentato un tal meccanismo, molto - di ripetizioni semplici di malattia. E è chiaro che il CRISPR / la Cas-tecnologia non può affrontare tali malattie, perché il sito è molto facile da degenerare la successione non può esser trovata, può trovare una varietà di strade, interazione complementare con il sito possibile in registri diversi. E completamente perde la capacità di controllare il processo di redazione, e di conseguenza, la possibilità di malattia di cura.