Ақпарат

Біз арнайы ген/ақуыз жасай аламыз ба?

Біз арнайы ген/ақуыз жасай аламыз ба?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Қазіргі технологиямен біз қалаған кез келген генді немесе ақуызды жасауға болады ма? Менің компьютерімде шамамен 4000 бит жазатын ақуыз тізбегі немесе ген тізбегі бар, оны нақты ген молекуласына немесе ақуыз молекуласына «басып шығару» бар ма (мысалы, химия мен ферментті және автоматты машинаны пайдалану… ) ? Қиындық қандай?


Иә, ДНҚ-ны қалаған кез келген реттілікпен синтездеудің жақсы қалыптасқан әдістері бар. Бірнеше коммерциялық компаниялар ДНҚ тізбегін (мәтіндік файл) қабылдайды және сіз үшін ДНҚ жасайды. Мысалы, Genscript жақсы белгілі.

Ақуызды синтездеу оның сыртқы түріне және оның не үшін қажет екеніне байланысты қиынырақ болуы мүмкін --- ақуыздар ДНҚ-ға қарағанда әлдеқайда гетерогенді. Егер сіз тек пептидке қызығушылық танытсаңыз, пайдалы болуы мүмкін коммерциялық қол жетімді жасушасыз ақуыз синтезі жүйелері бар. Көптеген адамдар өсірілген жасушаларға қызығушылық протеинін білдіреді. Кез келген жағдайда өндірілген ақуызды тазарту үшін кейбір биохимиялық жұмыстар бар. Genscript ақуыз синтезі қызметтерін де ұсынады. (Жоқ, олар маған төлемейді, тек басқа компанияларды google-ге іздеуге күш-қуатым жоқ :)

Көп жағдайда бұл жақсы жұмыс істейді және аздап түзету арқылы сіз өте үлкен көлемде шығара аласыз. Бірақ қызметі үшін посттрансляциялық модификацияға тәуелді кейбір белоктар үшін экспрессия қиын болуы мүмкін: Кез келген фермент түзілуі мүмкін бе?


Мінсіз нәрестені құрастыру

Егер кімде-кім гендік-инженерлік нәрестені жасаудың жолын ойлап тапса, мен Джордж Черч бұл туралы біледі деп ойладым.

Гарвард медициналық мектебінің кампусындағы оның лабиринттік зертханасында сіз зерттеушілердің бергенін таба аласыз E. Coli табиғатта ешқашан кездеспеген жаңа генетикалық код. Басқа иілудің айналасында басқалары жүнді мамонтты тірілту үшін ДНҚ инженериясын қолдану жоспарын жүзеге асыруда. Оның зертханасы, Черч айтуды ұнатады, бұл жаңа технологиялық генезистің орталығы - онда адам жаратылысты өзіне сәйкес етіп қайта құрады.

Өткен маусымда зертханаға барғанымда Черч маған Лухан Ян есімді жас постдокторлық ғалыммен сөйлесуді ұсынды. Бейжіңдегі Гарвард университетінің қызметкері ол CRISPR-Cas9 деп аталатын ДНҚ өңдеуге арналған қуатты жаңа технологияны әзірлеуде негізгі ойыншы болды. Янг Черчпен бірге шошқалар мен ірі қара малдардың геномдарын құрастыру, пайдалы гендерді енгізу және жамандарын жою үшін шағын биотехнологиялық компания құрды.

Мен Янды тыңдай отырып, мен өзімнің нақты сұрақтарымды қою мүмкіндігін күттім: Мұның кез келгенін адамдарға жасауға бола ма? Адам генофондын жақсарта аламыз ба? Негізгі ғылымның көпшілігінің ұстанымы мұндай араласу қауіпті, жауапсыз және тіпті мүмкін емес болады. Бірақ Ян қымсынбады. Иә, әрине, деді ол. Шын мәнінде, Гарвард зертханасында оған қалай қол жеткізуге болатынын анықтайтын жоба болды. Ол ноутбукты «Germline Editing Meeting» деп аталатын PowerPoint слайдына аударды.

Бұл: адамның тұқым қуалаушылығын өзгертуге арналған техникалық ұсыныс. «Ұрық сызығы» - бұл эмбрионды құрайтын жұмыртқа мен сперматозоидқа арналған биологтардың жаргоны. Осы жасушалардың ДНҚ-сын немесе эмбрионның өзін өңдеу арқылы ауру гендерін түзетуге және сол генетикалық түзетулерді болашақ ұрпаққа беруге болады. Мұндай технологияны отбасын муковисцидоз сияқты кеселдерден арылту үшін пайдалануға болады. Сондай-ақ инфекциядан, Альцгеймерден және Ян маған қартаю әсерінен өмір бойы қорғайтын гендерді орнатуға болады. Тарихты құрайтын мұндай медицина жетістіктері осы ғасыр үшін вакциналар соңғы кездегідей маңызды болуы мүмкін.

Бұл уәде. Қорқыныш мынада, микробтық инженерия - бұл мүмкіншілігі бар адамдар үшін супер адамдар мен дизайнер сәбилердің дистопиясына апаратын жол. Көк көзді және сары шашты баланы қалайсыз ба? Неліктен ертеңгі көшбасшылар мен ғалымдар бола алатын жоғары интеллектуалды адамдар тобын құрастырмасқа?

Алғашқы әзірленгеннен кейін үш жыл өткен соң, CRISPR технологиясын биологтар ДНҚ-ны тіпті бір әріп деңгейіне дейін өзгерту үшін іздеу және ауыстыру құралы ретінде кеңінен қолдана бастады. Оның дәлдігі сонша, ол ауыр аурулары бар адамдарда гендік терапияның перспективалы жаңа тәсіліне айналады деп күтілуде. Дәрігерлер орақ жасушалы анемиямен ауыратын науқастың қан жасушаларындағы ақаулы генді тікелей түзете алады («Геномдық хирургия» бөлімін қараңыз). Бірақ мұндай гендік терапия жыныс жасушаларына әсер етпейді және ДНҚ-дағы өзгерістер болашақ ұрпаққа берілмейді.

Керісінше, микробтық инженерия арқылы жасалған генетикалық өзгерістер беріледі және бұл идеяны соншалықты жағымсыз етіп көрсетті. Осы уақытқа дейін сақтық пен этикалық алаңдаушылық басым болды. Америка Құрама Штаттарын қоспағанда, ондаған ел микробтық инженерияға тыйым салды, ал ғылыми қоғамдар бірауыздан мұны жасау өте қауіпті деген қорытындыға келді. Еуропалық Одақтың адам құқықтары және биомедицина туралы конвенциясында генофондқа қол сұғу «адамның қадір-қасиеті» мен адам құқықтарына қарсы қылмыс болатыны айтылған.

Бірақ бұл мәлімдемелердің барлығы ұрық желісін дәл құрастыру мүмкін болмай тұрып жасалды. Енді CRISPR көмегімен бұл мүмкін.

Ян сипаттаған эксперимент, қарапайым болмаса да, былай өрбіді: зерттеушілер Нью-Йорктегі ауруханадан геннің мутациясынан туындаған аналық без обырына операция жасалған әйелдің аналық бездерін алуға үміттенген. BRCA1. Гарвардтың басқа зертханасымен, яғни қартаюға қарсы маман Дэвид Синклермен жұмыс істей отырып, олар зертханада өсіп-өнуге және бөлуге болатын жетілмеген жұмыртқа жасушаларын алады. Ян ДНҚ-ны түзету үшін осы жасушаларда CRISPR қолданады BRCA1 ген. Олар әйелдің қатерлі ісігін тудырған генетикалық қатесіз өміршең жұмыртқаны жасауға тырысады.

Кейінірек Ян маған біз сөйлескеннен кейін көп ұзамай жобадан шығып кеткенін айтты. Дегенмен ол сипаттаған эксперимент болып жатқанын, жойылғанын немесе жариялануын күтіп тұрғанын білу қиын болды. Синклер екі зертхана арасындағы ынтымақтастық жалғасып жатқанын айтты, бірақ содан кейін мен микробтық инженерия туралы сұраған басқа ғалымдар сияқты ол менің электрондық пошталарыма жауап беруді тоқтатты.

Осы эксперименттің тағдырына қарамастан, адамның ұрық сызығының инженериясы дамып келе жатқан зерттеу тұжырымдамасына айналды. АҚШ-тағы кем дегенде үш басқа орталық, Қытайдағы, Ұлыбританиядағы ғалымдар және Кембриджде (Массачусетс штаты) орналасқан OvaScience деп аталатын биотехнологиялық компанияда, оның кеңестері бойынша әлемдегі жетекші ұрпақты болу дәрігерлері мақтанады. тақта.

Мұның бәрі микробтық инженерия кез келген адам ойлағаннан әлдеқайда алыс екенін білдіреді.

Бұл топтардың мақсаты – тұқым қуалайтын ауруға қатысы бар арнайы гендерсіз балаларды шығаруға болатынын көрсету. Әйелдің жұмыртқасындағы немесе ер адамның ұрығындағы ДНҚ-ны түзету мүмкін болса, бұл жасушалар эмбрионды, содан кейін баланы шығару үшін in vitro ұрықтандыру (ЭКҰ) клиникасында қолданылуы мүмкін. Сондай-ақ CRISPR көмегімен ерте кезеңдегі IVF эмбрионының ДНҚ-сын тікелей өңдеу мүмкін болуы мүмкін. Бірнеше адам сұхбат берді MIT технологиясына шолу мұндай эксперименттер Қытайда әлдеқашан жүргізілгенін және өңделген эмбриондарды сипаттайтын нәтижелердің жариялануын күтіп тұрғанын айтты. Бұл адамдар, оның ішінде екі жоғары шенді маман, құжаттар тексеріліп жатқандықтан, көпшілікке түсініктеме бергісі келмеді.

Мұның бәрі микробтық инженерия кез келген адам ойлағаннан әлдеқайда алыс екенін білдіреді. «Сіз айтып отырған нәрсе - бүкіл адамзат үшін маңызды мәселе», - дейді Мерле Бергер, Бостондағы IVF негізін қалаушылардың бірі, әлемдегі ең үлкендердің бірі болып табылатын және мыңнан астам әйелге жүкті болуға көмектесетін фертильді клиникалар желісі. жыл. «Бұл біздің салада болған ең үлкен оқиға болар еді». Бергер ауыр тұқым қуалайтын ауруларға қатысы бар гендерді қалпына келтіру көпшіліктің мақұлдауына ие болады деп болжайды, бірақ бұл технологияны қолдану идеясы қоғамда дау тудыратынын айтады, өйткені «барлығы мінсіз баланы қалайды»: адамдар көздің түсін таңдап, сайып келгенде, интеллект болуы мүмкін. . «Бұл біз үнемі айтатын нәрселер», - дейді ол. «Бірақ бізде бұған ешқашан мүмкіндік болған емес».

Эмбриондарды өңдеу

CRISPR көмегімен адам эмбрионын өңдеу қаншалықты оңай болар еді? Өте оңай дейді мамандар. «Молекулярлық биология дағдылары және [эмбриондармен] қалай жұмыс істеу керектігін білетін кез келген ғалым мұны істей алады», - дейді Дженнифер Доудна, Калифорния университетінің биологы, Беркли, 2012 жылы оны қалай пайдалану керектігін бірге ашқан. CRISPR гендерді өңдеуге арналған.

Мұны қалай жасауға болатынын білу үшін мен MIT-тің МакГоверн миды зерттеу институтының биологы Гуопинг Фэннің зертханасына бардым, онда адам миы ауруларының дәл үлгілерін жасау үшін CRISPR қолдану мақсатында суырық маймылдар колониясы құрылып жатыр. . Модельдерді жасау үшін Фэн эмбриондардың ДНҚ-сын өңдейді, содан кейін тірі маймылдарды шығару үшін оларды аналық мармосеттерге ауыстырады. Фэн жануарларда өзгертуге үміттенетін бір ген ШАНК3. Ген балаларда зақымдалған кезде нейрондар қалай байланысатынына қатысады, ол аутизмді тудыратыны белгілі.

Фэннің айтуынша, CRISPR-ға дейін приматтың ДНҚ-сына нақты өзгерістер енгізу мүмкін емес еді. CRISPR көмегімен техника салыстырмалы түрде қарапайым болуы керек. CRISPR жүйесі ДНҚ әріптерінің бірегей комбинацияларын нысанаға алу үшін бағдарламалауға болатын генді ажырататын ферментті және бағыттаушы молекуланы қамтиды, бұл ингредиенттерді жасушаға енгізеді және олар геномды кесіп, өзгертеді. мақсатты сайттар.

Бірақ CRISPR мінсіз емес — бұл адам эмбриондарын өңдеудің өте кездейсоқ тәсілі болар еді, бұл Фэннің гендік өңделген мармосеттер жасау әрекеті көрсеткендей. Маймылдарда CRISPR жүйесін қолдану үшін оның студенттері ұрықтанған жұмыртқаға химиялық заттарды жай ғана енгізеді, ол зигота деп аталады, яғни бөліну басталар алдындағы кезең.

Фэннің айтуынша, CRISPR зиготадағы генді жоя алатын немесе өшіретін тиімділік шамамен 40 пайызды құрайды, ал нақты өңдеулер жасау немесе ДНҚ әріптерін ауыстыру азырақ жұмыс істейді - уақыттың 20 пайызы. Адам сияқты, маймылда әр ата-анадан бір геннің екі данасы бар. Кейде екі көшірме де өңделеді, бірақ кейде біреуі ғана өңделеді немесе ешқайсысы да өңделмейді. Эмбриондардың тек жартысы ғана тірі туылуға әкеледі, олардың көпшілігінде өңделген ДНҚ бар және жоқ жасушалар қоспасы болуы мүмкін. Мүмкіндіктерді қоссаңыз, өзіңіз қалаған нұсқамен тірі маймыл алу үшін 20 эмбрионды өңдеу қажет болады.

Бұл Фэн үшін шешілмейтін мәселе емес, өйткені MIT өсіру колониясы оған көптеген маймыл жұмыртқаларына қол жеткізуге мүмкіндік береді және ол көптеген эмбриондарды жасай алады. Дегенмен, бұл адамдарда айқын проблемаларды тудыратын еді. CRISPR ингредиенттерін адам эмбрионына енгізу ғылыми тұрғыдан тривиальды болар еді. Бірақ бұл әлі көп уақыт үшін практикалық болмайды. Бұл көптеген ғалымдардың мұндай экспериментке (бұл Қытайда болған-болмағанына қарамастан) мысқылмен қарауының бір себебі, оны нақты ғылым ретінде емес, назар аударту үшін арандатушылық әрекет деп санайды. Рудольф Яениш, Фэнге қарама-қарсы жерде жұмыс істейтін және 1970 жылдары алғашқы гендік модификацияланған тышқандарды жасаған MIT биологы адам эмбриондарын өңдеу әрекеттерін «мүлдем ерте» деп атайды. Ол бұл қағаздар қабылданбайды және жарияланбайды деп үміттенетінін айтады. «Бұл жай ғана жағдайды қоздыратын сенсациялық нәрсе», - дейді Яениш. «Біз бұл мүмкін екенін білеміз, бірақ оның практикалық пайдасы бар ма? Мен бұған күмәнданамын ».

Өз тарапынан Фэн маған микробтық инженерия идеясын құптайтынын айтты. Медицинаның мақсаты азапты азайту емес пе? Технологияның жағдайын ескере отырып, ол гендік өңдеуден өткен нақты адамдар «10-20 жыл жерде» деп ойлайды. Басқа мәселелердің қатарында CRISPR мақсаттан тыс әсерлерді енгізе алады немесе ғалымдар ойлаған жерден алыс геномның биттерін өзгерте алады. Бүгінгі күні CRISPR көмегімен өзгертілген кез келген адам эмбрионы оның геномының күтпеген жолмен өзгеру қаупін тудыруы мүмкін. Бірақ, Фэннің айтуынша, мұндай проблемалар ақырында үтіктелуі мүмкін және өңделген адамдар дүниеге келеді. «Мен үшін ұзақ мерзімді перспективада денсаулықты күрт жақсарту, шығындарды азайту мүмкін. Бұл алдын алудың бір түрі», - деді ол. «Болашақты болжау қиын, бірақ ауру қаупін түзету міндетті түрде мүмкін және оған қолдау көрсету керек. Менің ойымша, бұл шындыққа айналады ».

Жұмыртқаларды өңдеу

Бостонның басқа жерінде ғалымдар ұрық желісін жасаудың басқа тәсілін зерттеп жатыр, ол техникалық жағынан талап етілетін, бірақ күштірек. Бұл стратегия CRISPR-ді дің жасушаларына қатысты ашылатын жаңалықтармен біріктіреді. Бірнеше орталықтың ғалымдары, соның ішінде Church's, жақын арада зертханада жұмыртқа мен сперматозоидтарды өндіру үшін дің жасушаларын пайдалана алады деп ойлайды. Эмбриондардан айырмашылығы, дің жасушаларын өсіруге және көбейтуге болады. Осылайша, олар CRISPR көмегімен өңделген ұрпақтарды жасаудың айтарлықтай жақсартылған әдісін ұсына алады. Рецепт келесідей: Біріншіден, дің жасушаларының гендерін өңдеңіз. Екіншіден, оларды жұмыртқа немесе сперматозоидқа айналдырыңыз. Үшіншіден, ұрпақ әкелу.

Кейбір инвесторлар 17 желтоқсанда Манхэттендегі Бенджамин қонақүйінде OvaScience коммерциялық презентациялары кезінде техниканы ертерек көрді. Төрт жыл бұрын құрылған компания Гарвардта тұратын Дэвид Синклэр мен жұмыртқа дің жасушалары бойынша сарапшы және Солтүстік-Шығыс университетінің биология кафедрасының төрағасы Джонатан Тиллидің ғылыми жұмыстарын коммерцияландыруды мақсат етеді («10» қараңыз). Дамушы технологиялар: жұмыртқаның бағаналы жасушалары, 2012 жылғы мамыр/маусым). Ол қаңтар айында 132 миллион доллар жаңа капиталды тарту бойынша табысты күш-жігердің бір бөлігі ретінде презентацияларды жасады.

Кездесу барысында бархат дауысты австралиялық Синклер Уақыт өткен жылы «Әлемдегі ең ықпалды 100 адамның» бірі болып танылып, мінберге көтеріліп, Уолл-стритке ол «шынымен әлемді өзгертетін» оқиғалармен таныстырды. Адамдар осы сәтте өткенге қарап, оны «адамдар өз денесін қалай басқаратыны» туралы жаңа тарау ретінде таниды, деді ол, өйткені бұл ата-аналарға «қашан және қалай балалары бар екенін және бұл балалардың шын мәнінде қаншалықты сау болатынын анықтауға мүмкіндік береді», - деді ол. болуы.»

Компания дің жасушаларының технологиясын жетілдірген жоқ - ол зертханада өсіретін жұмыртқалардың өміршеңдігі туралы хабарлаған жоқ, бірақ Синклер функционалды жұмыртқалар «егер емес, қашан болады» деп болжады. Технология жұмыс істегеннен кейін бедеу әйелдер жүздеген жұмыртқа, мүмкін жүздеген эмбриондар шығара алатынын айтты. Гендерін талдау үшін ДНҚ секвенирлеуін қолдана отырып, олар олардың арасынан ең сауы үшін таңдай алады.

Генетикалық тұрғыдан жетілген балалар да болуы мүмкін. Синклер инвесторларға гендік редакциялау арқылы жұмыртқаның дің жасушаларының ДНҚ-сын өзгертуге тырысып жатқанын айтты, кейінірек ол маған Черч зертханасында жұмыс істеп жатқанын айтты. «Біздің ойымызша, геномды өңдеудің жаңа технологиялары оны балалы болу үшін ЭКҰ қолдануды ғана емес, сонымен қатар отбасында генетикалық ауру болса, дені сау балалары бар адамдарға қолдануға мүмкіндік береді», - деді Синклер. инвесторлар. Ол Хантингтон ауруының мысалын келтірді, ол тек бір көшірмені мұра еткен адамда өлімге әкелетін ми жағдайын тудыратын геннен туындаған. Синклер генді редакциялау жұмыртқа жасушасындағы өлімге әкелетін ген ақауын жою үшін қолданылуы мүмкін екенін айтты. Оның және OvaScience мақсаты – «балаңызды тудырмас бұрын сол мутацияларды түзету» деді ол. «Бұл әлі де эксперименталды, бірақ алдағы жылдары мүмкін болмайды деп күтуге негіз жоқ».

Синклер менімен телефон арқылы қысқаша сөйлесті, ол таксиде қар жауған Бостонда жүріп өтті, бірақ кейін ол менің сұрақтарымды OvaScience-ке жіберді. Мен OvaScience-ке хабарласқанымда, Кара Мэйфилд, өкілі, оның басшылары сапар кестесіне байланысты түсініктеме бере алмайтынын айтты, бірақ компанияның тұқым қуалайтын ауруларды гендік редакциялау арқылы емдеумен айналысып жатқанын растады. Мені таң қалдырғаны — OvaScience компаниясының адам инженериясының сыншылары кейде айтқандай, «ұрық сызығын кесіп өту» бойынша зерттеулері ешқандай ескертулер тудырмағаны болды. 2013 жылдың желтоқсанында OvaScience тіпті Intrexon деп аталатын синтетикалық биология компаниясымен бірлескен кәсіпорынға 1,5 миллион доллар бөлетінін жариялады, оның ғылыми-зерттеу және зерттеу жұмыстарының мақсаты «болашақ ұрпақтарда» адам ауруының «таралуының алдын алу» үшін жұмыртқаларды генді өңдеуді қамтиды.

Мен солтүстік-шығысқа Тиллиге жеткенде, мен оған не туралы қоңырау шалып жатқанымды айтқанымда, ол күлді. «Бұл өзекті мәселе болады», - деді ол. Тилли сондай-ақ оның зертханасы жұмыртқаның дің жасушаларын CRISPR көмегімен өңдеуге тырысып жатқанын және оларды тұқым қуалайтын генетикалық аурудан арылтып жатқанын айтты. Тилли «басқатырғыштың екі бөлігі» бар екенін атап өтті: біреуі дің жасушалары және екіншісі генді редакциялау. Жұмыртқа дің жасушаларының көп санын жасау мүмкіндігі өте маңызды, өйткені тек үлкен мөлшерде генетикалық өзгерістерді ДНҚ секвенирлеуімен сипатталатын CRISPR көмегімен тұрақты түрде енгізуге болады және жұмыртқаны өндіруден бұрын қателерді тексеру үшін мұқият зерттеледі.

Тилли барлық «ұшты-ұшты» технология — жасушалардан дің жасушаларына, дің жасушаларынан сперматозоидқа немесе жұмыртқаға, содан кейін ұрпаққа — алдымен оның зертханасында немесе осындай компанияларда ірі қара мал сияқты жануарларда әзірленетінін болжады. eGenesis ретінде, мал шаруашылығында жұмыс істейтін Шіркеу зертханасының спинопты. Бірақ ол өңделген адам жұмыртқаларымен келесі қадамның қандай болатынын білмейді. Сіз «еркімен» ұрықтандыруды қаламайсыз, - деді ол. Сіз әлеуетті адам жасайсыз. Және мұны істеу ол жауап бере алмайтынына сенімді емес сұрақтарды тудырады. Ол маған: «Сен мұны істей аласың ба? Бұл бір нәрсе. Мүмкін болса, ең маңызды сұрақтар туындайды. 'Сен мұны істейсің бе? Неліктен мұны істегіңіз келеді? Мақсаты неде?» Ғалымдар ретінде біз оның орындалатынын білгіміз келеді, бірақ содан кейін біз үлкен сұрақтарға кірісеміз және бұл ғылыми сұрақ емес, бұл қоғам мәселесі».

Адамды жетілдіру

Егер микробтық инженерия медициналық тәжірибенің бір бөлігіне айналса, бұл адамдардың өмір сүру ұзақтығына, жеке басына және экономикалық өніміне әсер ететін адамның әл-ауқатындағы трансформациялық өзгерістерге әкелуі мүмкін. Бірақ бұл этикалық дилеммалар мен әлеуметтік қиындықтарды тудырады. Бұл жақсартулар тек ең бай қоғамдарға немесе ең бай адамдарға қол жетімді болса ше? Құрама Штаттарда in vitro ұрықтандыру процедурасы шамамен 20 000 доллар тұрады. Генетикалық тестілеуді және жұмыртқа донорлығын немесе суррогат ананы қосыңыз және баға 100 000 долларға дейін көтеріледі.

Басқалары бұл идеяны күмәнді деп санайды, өйткені бұл медициналық тұрғыдан қажет емес. Стэнфорд университетінің заңгері және этикасы Хэнк Грили жақтаушылар «бұл не үшін пайдалы екенін айта алмайды» дейді. Мәселе, дейді Грели, ЭКҰ эмбриондарының ДНҚ-сын сынап, сау эмбриондарды таңдау мүмкіндігі бар, бұл процесс ұрықтандыру процедурасының құнына шамамен 4000 доллар қосады. Мысалы, Хантингтон ауруы бар адам оның ұрығын серіктесінің ондаған жұмыртқасын ұрықтандыруға пайдалана алады. Бұл эмбриондардың жартысында Хантингтон гені болмайды және олар жүктілікті бастау үшін пайдаланылуы мүмкін.

Шынында да, кейбір адамдар микробтық инженерия «жалған дәлелдермен» алға жылжып жатқанына сенімді. Бұл ересектердің қан жасушаларын өзгерту арқылы АҚТҚ-ны емдеуге тырысу үшін мырыш саусақтарының нуклеазалары деп аталатын генді өңдеудің басқа әдісін қолданатын Калифорния биотехнологиялық компаниясы Sangamo Biosciences компаниясының бас директоры Эдвард Ланфиердің пікірі. «Біз ауруды негіздеу үшін [гендік инженерияны] қарадық, бірақ ол жоқ», - дейді ол. «Сен мұны істей аласың. Бірақ шын мәнінде медициналық себеп жоқ. Адамдардың айтуынша, біз балалардың осы аурумен туылғанын немесе туылғанын қаламаймыз, бірақ бұл мүлдем жалған дәлел және әлдеқайда қолайсыз пайдалануларға қарай тайғақ беткей».

Сыншылар көптеген қорқыныштарды атайды. Балалар эксперименттердің объектісі болады. Ата-аналарға ЭКҰ клиникаларының генетикалық жарнамасы әсер етеді. Микробтық инженерия жоғары деп болжанатын белгілердің таралуын ынталандырады. Бұл әлі туылмаған адамдарға әсер етеді, олар бұған келісе алмайды. Мысалы, Американдық Медицина Ассоциациясы «қазіргі уақытта» микробтық инженерияны жасамау керек деп санайды, өйткені ол «болашақ ұрпақтың әл-ауқатына әсер етеді» және «болжауға болмайтын және қайтымсыз нәтижелерге» әкелуі мүмкін. Бірақ геномды өзгертуге тыйым салатын көптеген ресми мәлімдемелер сияқты, соңғы рет 1996 жылы жаңартылған AMA бүгінгі технологиядан бұрын пайда болды. «Көп адамдар бұл мәлімдемелермен келісті», - дейді Грели. «Сіздің қолыңыздан келмейтін нәрседен бас тарту қиын болған жоқ».

қорқыныш? Қолжетімді адамдар үшін супер адамдар мен дизайнер сәбилердің дистопиясы.

Басқалары қарсы тұру қиын медициналық қолданулар анықталады деп болжайды. Бір уақытта бірнеше генетикалық ауруы бар жұп лайықты эмбрионды таба алмауы мүмкін. Бедеулікті емдеу - бұл басқа мүмкіндік. Кейбір еркектер сперматозоидтарды шығармайды, бұл азооспермия деп аталады. Себептердің бірі – Y хромосомасында шамамен бір миллионнан алты миллионға дейінгі ДНҚ әріптерінің аймағы жоқ болатын генетикалық ақау. Мұндай адамнан тері жасушасын алып, оны дің жасушасына айналдырып, ДНҚ-ны қалпына келтіріп, содан кейін сперматозоидтарды жасауға болады, дейді Вернер Нойхауссер, австриялық жас дәрігер, Бостондағы IVF фертильді клиника желісі арасында уақытын бөледі. және Гарвардтың бағаналы жасушалар институты. «Бұл медицинаны мәңгілікке өзгертеді, солай ма? Сіз бедеулікті емдей аласыз, бұл сөзсіз», - дейді ол.

Мен соңғы бірнеше айда Черчпен телефон арқылы бірнеше рет сөйлестім, ол маған барлығына CRISPR-дың «керемет ерекшелігі» себепші екенін айтты. Барлық егжей-тегжейлер пысықталмағанымен, ол технология ДНҚ әріптерін жанама әсерлерсіз алмастыра алады деп санайды. Оның айтуынша, бұл оны «пайдалануға итермелейді». Черч оның зертханасы негізінен инженерлік жануарлардағы эксперименттерге бағытталғанын айтады. Ол өзінің зертханасы адам эмбриондарын жасамайтынын немесе өңдемейтінін айтып, мұндай қадамды «біздің стиль емес» деп атады.

Шіркеудің стилі дегеніміз - адамның жетілуі. Ол CRISPR ауру гендерін жоюдан гөрі көп нәрсені істей алатынын кең көлемде дәлелдеді. Бұл ұлғаюға әкелуі мүмкін. Адам эволюциясының келесі қадамдарына қызығушылық танытатын кейбір «трансгуманистер» топтарын қамтитын жиналыстарда Черч 10-ға жуық геннің табиғи түрде кездесетін нұсқаларын тізімдейтін слайдты көрсетуді ұнатады, олар адамдар олармен бірге туған кезде ерекше қасиеттерді немесе оларға қарсылық береді. ауру. Біреуі сүйектеріңізді қатты қатайтады, олар хирургиялық бұрғыны сындырады. Екіншісі инфаркт қаупін күрт төмендетеді. Исландиялық зерттеушілер Альцгеймер ауруынан қорғайтын амилоидты прекурсорлық протеин немесе APP генінің нұсқасын тапты. Онымен ауыратын адамдар ешқашан деменцияға ұшырамайды және қарттыққа дейін өткір болып қалады.

Черч CRISPR адамдарды гендердің қолайлы нұсқаларымен қамтамасыз ету үшін пайдаланылуы мүмкін деп санайды, ДНҚ-ны редакциялау бүгінгі таңда кездесетін кейбір ауруларға қарсы вакцина ретінде әрекет етеді. Ол маған кез келген «қатты» нәрсені тек келісе алатын ересектерге жасау керектігін айтқанымен, оған мұндай араласулар неғұрлым ертерек болса, соғұрлым жақсы екені анық.

Шіркеу генетикалық түрлендірілген нәрестелер туралы сұрақтардан жалтарады. Адам түрін жақсарту идеясы әрқашан «өте нашар баспасөзге» ие болды, деп жазды ол кіріспеде. Регенез, оның 2012 жылғы синтетикалық биология туралы кітабы, оның мұқабасы Эсташе Ле Сюрдің әлемді жаратқан сақалды Құдайдың суреті. Бірақ бұл, сайып келгенде, ол ұсынатын нәрсе: қорғаныс гендер түріндегі жақсартулар. Өткен көктемде ол MIT медиа зертханасында аудиторияға: «Түпкілікті алдын алу - сіз неғұрлым ерте барсаңыз, соғұрлым алдын-алу жақсы деген дәлел болады», - деді. «Менің ойымша, бұл соңғы алдын-алу, егер біз бұл өте арзан, өте қауіпсіз және өте болжамды болатын деңгейге жеттік ». Сақтықты азырақ білетін Черч аудиторияға гендерді өзгерту «косметикалық хирургияның баламасын жасайтындай дәрежеге жетеді» деп ойлайтынын айтты.

Кейбір ойшылдар өз түрімізді жақсарту мүмкіндігін жіберіп алмауымыз керек деген қорытындыға келді. «Адам геномы мінсіз емес», - дейді Джон Харрис, Манчестер университетінің биоэтикашысы, Ұлыбританияда «Бұл технологияны оң қолдау этикалық тұрғыдан өте қажет». Кейбір өлшемдер бойынша АҚШ-тың қоғамдық пікірі бұл идеяға теріс әсер етпейді. Өткен тамыз айында жүргізілген Pew Research сауалнамасы ересектердің 46 пайызы ауыр аурулардың қаупін азайту үшін нәрестелердің генетикалық модификациясын мақұлдағанын көрсетті.

Сол сауалнамада 83 пайызы нәрестені ақылды ету үшін генетикалық модификация «медициналық жетістіктерді тым алысқа апарады» деп санайды. Бірақ басқа сарапшылардың пікірінше, жоғары IQ дәл біз қарастыруымыз керек. Ник Бостром, 2014 жылғы кітабымен танымал Оксфорд философы Супер интеллект, компьютерлердегі жасанды интеллект тәуекелдері туралы дабыл қағып, адам интеллектін жақсарту үшін адамдар репродуктивті технологияны пайдалана ала ма деген мәселені де қарастырды. Гендердің интеллектке әсер ету жолдары жақсы түсінілмегенімен және жеңіл инженерияға мүмкіндік беретін тым көп сәйкес гендер бар болса да, мұндай шындықтар жоғары технологиялық евгеника мүмкіндігі туралы болжамдарды азайтпайды.

«Адам геномы мінсіз емес. Бұл технологияға оң қолдау көрсету этикалық тұрғыдан өте маңызды ».

Әркім аздап ақылды болса ше? Немесе бірнеше адам әлдеқайда ақылды болуы мүмкін бе? Бостром 2013 жылғы мақаласында «өте жетілдірілген» адамдардың аз ғана санының өзі шығармашылықтары мен ашқан жаңалықтары және басқалар қолданатын инновациялар арқылы әлемді өзгерте алады деп жазды. Оның пікірінше, генетикалық жақсарту климаттың өзгеруі немесе елдердің қаржылық жоспарлауы сияқты маңызды ұзақ мерзімді мәселе болып табылады, өйткені «адамның проблемаларды шешу қабілеті біз кезіккен кез келген қиындықтың факторы болып табылады».

Кейбір ғалымдардың пікірінше, генетика мен биотехнологияның қарқынды ілгерілеуі микробтық инженерияны сөзсіз білдіреді. Әрине, қауіпсіздік мәселелері бірінші орында болады. Генетикалық тұрғыдан өзгертілген нәресте «Мама» деп айтпас бұрын, олардың қалыпты екеніне көз жеткізу үшін егеуқұйрықтарда, қояндарда және маймылдарда сынақтар болуы керек. Бірақ, сайып келгенде, егер пайда тәуекелдерден асып түсетін болса, медицина бұл мүмкіндікті пайдаланады. «ЭКО алғаш рет болған кезде де солай болды», - дейді Нойхауссер. «Біз бұл нәрестенің 40 немесе 50 жаста дені сау болатынын ешқашан білмедік. Бірақ біреу бұл қадамға баруға мәжбүр болды ».

Шарап елі

Қаңтар айында, сенбіде, 24-де, шамамен 20 ғалым, этика және заң сарапшылары Карнерос Инндегі жүзімдіктер арасында демалу үшін Калифорнияның Напа алқабына барды. Оларды екі жылдан сәл астам уақыт бұрын CRISPR жүйесін бірге ашқан Беркли ғалымы Дудна шақырды. Ол ғалымдардың ұрық сызығынан өту туралы ойлайтынын білді және ол алаңдады. Енді ол білгісі келді: оларды тоқтатуға бола ма?

«Біз ғалымдар ретінде CRISPR керемет қуатты екенін түсіндік. Бірақ бұл екі жаққа да өзгереді. Біз оның мұқият қолданылғанына көз жеткізуіміз керек », - деді Дудна. «Мәселе әсіресе адамның ұрық желісін өңдеуі және бұл қазір әркімнің қолында болатын қабілет екенін бағалау».

Жиналыста Грели сияқты этика мамандарымен бірге Стэнфорд биохимигі және Нобель сыйлығының лауреаты Пол Берг болды, 1975 жылы тарихи форум Асиломар конференциясын ұйымдастырды, онда биологтар рекомбинантты ДНҚ-ны қауіпсіз жалғастыру туралы келісімге келді. ДНҚ-ны бактерияға қосу әдісін ашты.

Микробтық инженерия үшін Асиломар болуы керек пе? Дудна солай ойлайды, бірақ консенсустың болашағы бұлыңғыр болып көрінеді. Биотехнологиялық зерттеулер қазір жүздеген мың адамдарды қамтитын жаһандық сипатқа ие. Ғылым үшін сөйлейтін бірде-бір билік және жынды бөтелкеге ​​қайта салудың оңай жолы жоқ. Доудна маған егер американдық ғалымдар адамның микробтық инженериясына мораторий енгізуге келісетін болса, бұл әлемнің басқа жеріндегі зерттеушілерге олардың жұмысын тоқтатуға әсер етуі мүмкін деп үміттенетінін айтты.

Доудна Гарвард, Солтүстік-Шығыс және OvaScience зерттеушілері жасағандай, өзін-өзі кідірту тек гендік өңделген нәрестелерді жасауға ғана емес, сонымен қатар адам эмбриондарын, жұмыртқаларын немесе сперматозоидтарын өзгерту үшін CRISPR қолдануға да қатысты екенін айтты. «Мен бұл эксперименттерді дәл қазір адамға айналуы мүмкін адам жасушаларында жасау орынды емес деп ойлаймын», - деді ол маған. «Менің ойымша, дәл қазір жасалуы керек зерттеу қауіпсіздікті, тиімділікті және жеткізуді түсіну болып табылады. Менің ойымша, бұл эксперименттерді адам емес жүйелерде жасауға болады. Мен микробтарды өңдеу үшін жасалынғанға дейін көп жұмысты көргім келеді. Мен өте сақтықпен қарауды жақтар едім ».

Микробтық инженерия өте үлкен алаңдаушылық немесе эксперименттерді құлыптау керек дегенді бәрі келіспейді. Грели Америка Құрама Штаттарында зертханалық ғылымның жақын арада генетикалық түрлендірілген нәрестеге айналуын болдырмау үшін көптеген ережелер бар екенін атап өтті. «Мен қауіпсіздікті қауіпсіздікке негізделмеген тыйым салу үшін сылтау ретінде пайдаланғым келмейді», - дейді Грели, ол мораторий туралы әңгімеден бас тартты. Бірақ ол Доуднаның хатына қол қоюға келісті, бұл қазір топтың консенсусын көрсетеді. «Мен мұны дағдарыс сәті ретінде қарастырмасам да, менің ойымша, бұл талқылаудың уақыты келді», - дейді ол.

(Осы мақала наурыз айында интернетте жарияланғаннан кейін, Дуднаның редакциялық мақаласы пайда болды Ғылым (қараңыз Ғалымдар гені өзгертілген сәбилер бойынша саммит өткізуге шақырады.) Грели, Берг және тағы 15 адаммен бірге ол зерттеушілер «қандай клиникалық қолданбалар, егер бар болса, болашақта рұқсат етілген деп есептелетінін» анықтамайынша, гендік өңделген балаларды жасау үшін CRISPR пайдаланудың кез келген әрекетіне жаһандық мораторий жариялауға шақырды. » Алайда топ негізгі зерттеулерді, соның ішінде эмбриондарға CRISPR қолдануды мақұлдады. Қол қоюшылардың соңғы тізімінде ол Напа жиналысына қатыспаса да, шіркеу кірді.)

Микробтық тәжірибелер туралы жаңалықтар тарағандықтан, қазір CRISPR-да жұмыс істейтін кейбір биотехнологиялық компаниялар өздерінің позициясын ұстану керек екенін түсінді. Нессан Бермингем - Intellia Therapeutics компаниясының бас директоры, бостондық стартап, ол өткен жылы CRISPR-ды ересектер мен балаларға арналған гендік терапияны емдеуге әзірлеу үшін 15 миллион доллар жинады. Ол микробтық инженерия «біздің коммерциялық радарымызда емес» дейді және ол оның компаниясы өзінің патенттерін ешкімнің оны коммерцияландыруына жол бермеу үшін пайдалана алады деп болжайды.

«Технология өзінің бастапқы кезеңінде», - дейді ол. «Адамдардың микробтарды қолдану туралы ойлануы дұрыс емес».

Бермингем маған генетикалық түрлендірілген нәрестелерге жақын арада позицияны ұстану керек деп ойламағанын айтты. Адамның тұқым қуалаушылығын өзгерту әрқашан теориялық мүмкіндік болды. Кенеттен бұл шынайы. Бірақ өз биологиямызды түсіну және бақылау әрқашан маңызды емес пе - бізді жасаған процестердің шебері болу?

Doudna says she is also thinking about these issues. “It cuts to the core of who we are as people, and it makes you ask if humans should be exercising that kind of power,” she told me. “There are moral and ethical issues, but one of the profound questions is just the appreciation that if germ-line editing is conducted in humans, that is changing human evolution.” One reason she feels the research should slow down is to give scientists a chance to spend more time explaining what their next steps could be.


] - Genetic Engineering Gizmo BIO2

What are some things that can damage a farmer’s crops?

What can farmers do to protect their crops?

Gizmo Warm-up Many farmers use chemical ​ herbicides ​ to kill weeds and ​ инсектицидтер ​ to kill insects. Using ​ генетикалық инженерия ​, scientists have developed ways to resist harmful crop pests. In the ​ Genetic Engineering ​ Gizmo, you will use genetic engineering techniques to create ​ генетикалық түрлендірілген ​ ​corn.

Check that ​ Task 1 ​ is selected. The Gizmo shows petri dishes that contain different strains of bacteria (white dots) and caterpillars (Lepidoptera sp. larvae). In the first challenge, your goal is to find bacteria that produce

toxins that kill the caterpillars. Click ​ Ойнау ​ ( ).

Which strains of bacteria were able to kill Lepidoptera sp. larvae?

Were some more effective than others? Түсіндіріңіз.

Some bacteria are able to produce a toxin that kills Lepidoptera sp. larvae. Find out which gene is responsible for this toxin in the next step.

poor weather, bacteria, and diseases

Add pesticides and insecticides to keep insects away.

Some caterpillars were killed might have left bacteria

Some were more effective could have been because of the bacterias strength

Кіріспе: ​ Lepidoptera sp. larvae (caterpillars) eat corn kernels, leaves, and stalks. In this activity, use genetic engineering techniques to create a corn plant that is resistant to caterpillars.

Question: How can we produce corn that is resistant to Lepidoptera sp. larvae?

  1. Observe​: Click ​ Ойнау ​. Select one of the strains of bacteria harmful to larvae (by clicking on the plate).

Which strain did you select?

  1. Investigate​: Click ​ Continue ​. The screen now shows the ​ геном ​, or set of genes, of the selected bacteria. One of these genes produces the protein that kills the caterpillars. You will test each gene by adding it to the genome of a bacteria that does not kill caterpillars. This process is called ​ түрлендіру ​.

Drag three genes into the Petri dishes at lower right. These genes are now inserted into the genomes of the sensitive bacteria in the plates. Press ​ Ойнау ​. If none of those genes help to kill the caterpillars, click Reset ​ and try three other genes. When you find a gene that kills the caterpillars, click on the Petri dish to select the gene that confers resistance.

Which gene did you select?

In reality, finding a gene with a desired trait is much less common. Scientists search through many more bacterial strains and potential genes to find the traits they are looking for.

  1. Observe​: Click ​ Continue ​. ​ Promoters ​ are regions of DNA that initiate the ​ транскрипция ​ ​of a gene. Some promoters only work in specific types of cells, such as leaf cells or root cells.

To determine which cells of a corn plant a promoter works in, four promoters have been attached to the Green Fluorescent Protein ​ (GFP) gene. Each promoter-GFP gene has been inserted into a corn plant. Select ​ Lights off ​ to see the parts of each plant glow green and fill in the table below.

Caterpillar-resistant corn

● Click ​ Reset ​( ) and check that ​ Task 1 ​ is selected in the dropdown menu.

Strain 2 and 4 other strains Leipdoteras died.

Promoter Glowing plant part(s) Gene Glowing plant part(s) 1 roots and leaves 3 roots 2 leaves 4 leaves

Which promoter is active in only the leaves? 1,3 In the whole plant? 1

Кіріспе: ​ Coleoptera sp. larvae are immature beetles. They feed on corn plant roots. Your goal in this challenge is to create corn that is resistant to Coleoptera sp. larvae.

Question: How can we produce corn that is resistant to Coleoptera sp. larvae?

  1. Investigate​: Using the Gizmo, select a bacterial strain that kills Coleoptera and determine the gene that will be used to develop resistance in the corn. Which choices did you make?

Click ​ Continue ​ to move on to the “Choose promoter” step.

  1. Hypothesize​: Turn the room lights off. Beetle larvae attack the roots of corn plants. Based on this, which
  1. Apply​: Knowing that the new corn strain will be eaten by humans, which promoter might be safer to use, and why?

Select this promoter and click ​ Continue ​.

  1. Observe​: Select a corn callus that you think will work and click ​ Continue ​. On the next screen, add Coleoptera sp. larvae to each plant and click ​ Ойнау ​.

A. Describe the control plant and the transformed plant.

B. Select ​ Show statistics ​and ​ Submit for review ​. Is the experimental plant resistant to Coleoptera sp. larvae?

Beetle grub-resistant corn

Get the Gizmo ready​: ● Click ​ Start again ​ to reset the Gizmo. ● Select ​ 2-тапсырма ​ in the dropdown menu.

Bacterial strain: 1 Gene: A

promoters do you think would be effective against beetles? 1

It looks the healthiest and cleanest. Also it seems it can handle any beetles surviving.

Control plant seems quite healthy where the transformed plant corn looks brown.

pest population control is one transformed is 4. Corn yield control is 95 and transformed is 5.

  1. Explore​: Click ​ Артқа ​ and select a corn callus in which the new gene (blue bar) is inserted in the middle of an existing gene (green bar).

A. Click ​ Continue ​. Grow the experimental plant with and without larvae. What do you observe?

B. Click ​ Артқа ​ and choose another callus in which an existing gene is disrupted. What do you observe?

Note that these are dramatic examples of mutations. Complex organisms often have many genes that can perform similar functions, so disrupting one gene may not cause a noticeable change to the phenotype of the plant.

  1. Explore​: Click the ​ Артқа ​ button twice until the ​ Choose promoter ​ step is shown. Use the Gizmo to test the effectiveness of each promoter.

Which promoters were effective in creating beetle-resistant corn, and why?

  1. Explore​: Click ​ Start again ​. This time, choose a bacterial strain in step 1 that only kills some of the larvae. Grow the experimental plant in the presence and absence of larvae.

How does this plant compare to the plant you created in part 4 of this activity?

  1. Think and discuss​: What are some of the possible benefits of creating insect-resistant corn, and what are some of the possible drawbacks? If possible, discuss your answer with your classmates and teacher.

The transform plant corn is still brown and roots of plant are slanted the control looks pretty he

callus two look pretty healthy on both sides.

promoter 2,3,4 because neither have brown corn

this section brown corn was evolved

It protects the corn from being eaten by insects. This corn may be more expensive.

Experiment​: Go back two steps and experiment with different promoters. Can any of the other promoters be used to create a resistant corn plant? Неге?

Analyze​: What are some of the benefits of growing herbicide-resistant corn?

Analyze​: Are there any possible drawbacks to having an herbicide-resistant corn plant?

Think and discuss:​ Herbicides and insecticides can be bad for the environment. Insecticides could harm beneficial insects like bees, and both herbicides and insecticides can contaminate nearby rivers and streams.

A. What are some of the possible environmental benefits of GM crops?

B. What are some of the possible environmental problems that can be caused by GM crops?

C. What are some of the potential risks to humans and animals that eat GM crops?

Prometer 2, Callus 1 gives a 2% difference between control and transformed plant. The control plant led up to 95% con yield and transform was 93%.

It helps preserve the corn and keeps the insects away.

The chemicals in herbicide could lead to a possible reaction to human beings consuming the corn.

longer shelf life on the food, nutritional content can improve, and more health benefits such as protein.


What if sideline rage could be nipped in the bud with a quick genetic test that told Mom and Dad what sports &ndash if any &ndash Junior could master? The Boulder, Colo., company Atlas Sports Genetics today began selling just that sort of product: for $149, it says it will screen for variants of the gene ACTN3, which in elite-level athletes is associated with the presence of the muscle protein alpha-actinin-3. The protein helps muscles contract powerfully at high speeds, which may explain why the combination of ACTN3 variants that produce it has been found in Olympic sprinters.

The company's president, Kevin Reilly, tells ScientificAmerican.com that parents shouldn&rsquot view the test as the final word on whether their child will excel at a particular sport. But, he says, it is more useful than physical tests in determining a child's athletic abilities before age 9.

At that age, "they don&rsquot have the physical maturity and motor skills to do well," Reilly says. "That&rsquos where the genetic test can come in [handy] for looking for early indicators of talent in performance areas.

"It&rsquos a question of their motivation. Бұл а tool, not the tool," he says of consumers. "If they're relying on the genetic test as the only performance indicator to tell whether they will do good or bad in sports, they're going to be disappointed, because it's not for that purpose. If it&rsquos a tool along with other components, you can use it to select what may be the best sport for you or for a child."

It takes about three weeks to get the results of the saliva test, which looks for three combinations of ACTN3 genes, with a child getting one variant from his mother and one from his father. (Reilly says that the Atlas Genetics screen is the only one commercially available in the U.S. that tests for fitness-related genes.) Kids who have two copies of the X variant from both parents don&rsquot make alpha-actinin-3, and might excel at endurance sports such as cross-country skiing, distance running or swimming, according to the company's Web site. Those with one copy of the X variant and one of the R variant will make some protein, Reilly says, and may excel at endurance or "power" sports such as soccer or cycling. And children with two copies of the R variant will make more alpha-actinin-3, setting them up for possible achievement in power or endurance sports including football, weight-lifting or sprinting.

We asked Stephen Roth, an assistant professor of exercise physiology, aging and genetics at the University of Maryland in College Park, to explain what is and isn&rsquot known about the relationship between DNA and sports performance. Roth is a co-author of the Human Gene Map for Performance and Health-Related Fitness Phenotypes, a catalog of genes associated with sports-related fitness. The map was last published in 2006 in Medicine and Science in Sports and Exercise, a journal of the American College of Sports Medicine. The new edition will be available shortly.

This is an edited transcript.

To what extent do genes determine athletic ability?

Nobody knows the answer for sure and it depends on how specifically you define athletic ability. Most research suggests that genetics contribute significantly to sports performance, but it's very hard to put a number on. It's very hard to quantify football performance, for example. Most studies look at very specific endpoints: how much a gene contributes to muscle strength or maximal aerobic capacity, because those endpoints are very easy to measure from a research standpoint. If you try to parse it out, as much as 50 percent of muscle strength is determined by genetic factors.

The question is, what does that mean? To say there's some sort of heritable component to a trait tells us something can be passed on in a family that can contribute to performance, but what are the specific genes? How important, how predictive are those genes? We have no idea what is going on when it comes down to it. Some people are just genetically gifted, but we have just scratched the surface in defining what we mean by genetic advantage.

How many genes play a role in sports talent?

Біз білмейміз. I'm a co-author on a review published every few years where we catalog genes that have been studied in relation to performance. There are 200 genes we are cataloging as having some positive association with fitness-related performance &hellip and there are 20,000 genes in the genome, so we're scratching the surface in relation to those studied.

Are those genetic factors just related to muscle strength, or do they show a variety of factors that are related to athleticism?

A wide range of factors. Because sports performance is so complex, we find muscle strength measures to metabolism performance measures or cardiovascular performance measures.

Atlas Sports Genetics is marketing tests for variants of the ACTN3 gene. Are there tests that pick up whether a person has other fitness-related genes?

ACTN3 is probably the most convincing of the genes studied so far, the most consistently associated [with sports-related fitness]. People who are the XX genotype do not have alfa-actinin-3 in their muscles. The idea is that in people who are lacking this protein, their muscles won't work as well and that will prevent them from reaching the upper echelon of power performance. That&rsquos been indicated in a number of studies. But is the association about muscle fatigue? Contractile strength? As research starts to delve into these more refined traits, we don&rsquot feel confident saying how the XX genotype is contributing to performance.

Another gene is ACE, which has been studied in relation to endurance performance. But the more these genes are studied, the messier the literature becomes. ACE is the most studied and is still a gene of interest, but we're trying to figure out if it's important and how &mdash and the same question is reflected in ACTN3, but not reflected in ads for the test.

The ACE studies are more conflicting. It was originally argued that people with the II variant would be better at endurance and those with the DD variant would be better at strength. But the findings are not as consistent. When you break it down, we don&rsquot see a clear story for how it would be working. If it does have a role, it&rsquos a much smaller role than originally thought. There are larger question marks around ACE that would make it harder to sell as a test.

What can the results of the ACTN3 test tell us?

The results do tell you whether you have this protein in your muscle. That is clear. We have no idea if it contributes to performing at anything but an elite level. Even there, there are contradictions. We have very little information that it affects kids' performance. You may have a disadvantage in sprint performance, but it's likely you'll never see it except at an Olympic level. What 6- or 8-year-old cares about that?

Besides genetic testing, is DNA being used in other ways to promote athleticism?

The major issues out there are gene screening and whether we can predict performance or somehow tailor workout or training programs to particular people or select the sports they participate in in advance. The other is whether we can alter a genetic profile to enhance their performance. It's very similar to gene therapy in medicine. It hasn&rsquot been successful in medicine and never studied in sports performance. It&rsquos a real ethical dark zone, because there are medical concerns even pursuing it and no evidence that it would really work. Anti-doping societies have come out against it. It is definitely a concern. Technology is being developed in the medical arena. It won't take long for someone to push it in the sports world.


China's failed gene-edited baby experiment proves we're not ready for human embryo modification

The team used CRISPR on human embryos in a bid to render them resistant to HIV infection. But instead, they generated different mutations, about which we know nothing. Несие: Shutterstock

More than a year ago, the world was shocked by Chinese biophysicist He Jiankui's attempt to use CRISPR technology to modify human embryos and make them resistant to HIV, which led to the birth of twins Lulu and Nana.

Now, crucial details have been revealed in a recent release of excerpts from the study, which have triggered a series of concerns about how Lulu and Nana's genome was modified.

CRISPR is a technique that allows scientists to make precise edits to any DNA by altering its sequence.

When using CRISPR, you may be trying to "knock out" a gene by rendering it inactive, or trying to achieve specific modifications, such as introducing or removing a desired piece of DNA.

Gene editing with the CRISPR system relies on an association of two proteins. One of the proteins, called Cas9, is responsible for "cutting" the DNA. The other protein is a short RNA (ribonucleic acid) molecule which works as a "guide" that brings Cas9 to the position where it is supposed to cut.

The system also needs help from the cells being edited. DNA damage is frequent, so cells regularly have to repair the DNA lesions. The associated repair mechanisms are what introduce the deletions, insertions or modifications when performing gene editing.

How the genomes of Lulu and Nana were modified

Jiankui and his colleagues were targeting a gene called CCR5, which is necessary for the HIV virus to enter into white blood cells (lymphocytes) and infect our body.

One variant of CCR5, called CCR5 Δ32, is missing a particular string of 32 "letters" of DNA code. This variant naturally occurs in the human population, and results in a high level of resistance to the most common type of HIV virus.

Jankui's team wanted to recreate this mutation using CRISPR on human embryos, in a bid to render them resistant to HIV infection. But this did not go as planned, and there are several ways they may have failed.

First, despite claiming in the abstract of their unpublished article that they reproduced the human CCR5 mutation, in reality the team tried to modify CCR5 жабық to the Δ32 mutation.

As a result, they generated different mutations, of which the effects are unknown. It may or may not confer HIV resistance, and may or may not have other consequences.

Worryingly, they did not test any of this, and went ahead with implanting the embryos. This is unjustifiable.

A second source of errors could have been that the editing was not perfectly efficient. This means that not all cells in the embryos were necessarily edited.

When an organism has a mixture of edited and unedited cells, it is called a "mosaic." While the available data are still limited, it seems that both Lulu and Nana are mosaic.

This makes it even less likely that the gene-edited babies would be resistant to HIV infection. The risk of mosaicism should have been another reason not to implant the embryos.

Moreover, editing can have unintended impacts elsewhere in the genome.

When designing a CRISPR experiment, you choose the "guide" RNA so that its sequence is unique to the gene you are targeting. However, "off-target" cuts can still happen elsewhere in the genome, at places that have a similar sequence.

Jiankui and his team tested cells from the edited embryos, and reported only one off-target modification. However, that testing required sampling the cells, which were therefore no longer part of the embryos—which continued developing.

Thus, the remaining cells in the embryos had not been tested, and may have had different off-target modifications.

This is not the team's fault, as there will always be limitations in detecting off-target and mosaicism, and we can only get a partial picture.

However, that partial picture should have made them pause.

Above, we have described several risks associated with the modifications made on the embryos, which could be passed on to future generations.

Embryo editing is only ethically justifiable in cases where the benefits clearly outweigh the risks.

Technical issues aside, Jiankui's team did not even address an unmet medical need.

While the twins' father was HIV-positive, there is already a well-established way to prevent an HIV-positive father from infecting embryos. This "sperm washing" method was actually used by the team.

The only benefit of the attempted gene modification, if proven, would have been a reduced risk of HIV infection for the twins later in life.

But there are safer existing ways to control the risk of infection, such as condoms and mandatory testing of blood donations.

Implications for gene editing as a field

Gene editing has endless applications. It can be used to make plants such as the Cavendish banana more resistant to devastating diseases. It can play an important role in the adaptation to climate change.

In health, we are already seeing promising results with the editing of somatic cells (that is, non-heritable modifications of the patient's own cells) in beta thalassemia and sickle cell disease.

However, we are just not ready for human embryo editing. Our techniques are not mature enough, and no case has been made for a widespread need that other techniques, such as preimplantation genetic testing, could not address.

There is also much work still needed on governance. There have been individual calls for a moratorium on embryo editing, and expert panels from the World Health Organisation to UNESCO.

Yet, no consensus has emerged.

It is important these discussions move in unison to a second phase, where other stakeholders, such as patient groups, are more broadly consulted (and informed). Engagement with the public is also crucial.

Бұл мақала Creative Commons лицензиясы бойынша The Conversation журналынан қайта жарияланған. Бастапқы мақаланы оқыңыз.


Recombinant Protein Definition

Рекомбинантты ақуыз is a manipulated form of protein, which is generated in various ways to produce large quantities of proteins, modify gene sequences and manufacture useful commercial products. The formation of recombinant protein is carried out in specialized vehicles known as vectors. Recombinant technology is the process involved in the formation of recombinant protein.

Рекомбинантты ақуыз is a protein encoded by a gene — recombinant DNA — that has been cloned in a system that supports expression of the gene and translation of messenger RNA (see expression system). Modification of the gene by recombinant DNA technology can lead to expression of a mutant protein. Proteins coexpressed in bacteria will not possess post-translational modifications, e.g. phosphorylation or glycosylation eukaryotic expression systems are needed for this.

Recombinant DNA (rDNA) molecules are DNA sequences that result from the use of laboratory methods (molecular cloning) to bring together genetic material from multiple sources, creating sequences that would not otherwise be found in biological organisms. Recombinant DNA is possible because DNA molecules from all organisms share the same chemical structure they differ only in the sequence of nucleotides within that identical overall structure. Consequently, when DNA from a foreign source is linked to host sequences that can drive DNA replication and then introduced into a host organism, the foreign DNA is replicated along with the host DNA.
Proteins that result from the expression of recombinant DNA within living cells are termed recombinant proteins. When recombinant DNA encoding a protein is introduced into a host organism, the recombinant protein will not necessarily be produced. Expression of foreign proteins requires the use of specialized expression vectors and often necessitates significant restructuring of the foreign coding sequence.

Biologics International Corp (BIC) provides our esteemed clients with the rapid, high quality, and cost-effective recombinant protein production services. We offer manufacturing as well as wild type, mutant, and ortholog proteins. Our services could advance your project from gene synthesis to protein expression, purification, and stable cell line construction. Till date, we have successfully delivered 2000+ recombinant proteins (enzymes, cytokines, growth factors, hormones, receptors, transcription factors, antibodies, antibody fragments, etc.), which have been widely used in antibody preparation, enzyme activity assay, in vivo efficacy evaluation, in vitro diagnosis, as well as vaccine screening and other applications.

Choose BIC as your reliable partner for your protein research, and we can help you accelerate your discovery in a timely and cost-effective manner at every step of the way, and at a very affordable price. Contact us today to speak with our protein specialists.


Can we create custom gene/protein? - Биология

In 1978, Genentech scientist Dennis Kleid toured a factory in Indiana where insulin was being made from pigs and cattle. “There was a line of train cars filled with frozen pancreases,” he says. At the time, it took 8,000 pounds of pancreas glands from 23,500 animals to make one pound of insulin. Diabetics lack this hormone, which regulates the amount of glucose in the blood. The manufacturer, Eli Lilly, needed 56 million animals per year to meet the increasing U.S. demand for the drug. They had to find a new insulin alternative, fast.

Genentech had the expertise to make synthetic human insulin—in laboratories, from bacteria, using their recently-proven recombinant DNA technology. But could they make enough of the miniscule insulin molecules to replace these trainloads of pancreases and provide an alternative option for people living with diabetes? The scientists would have to coax the bacteria to produce insulin from the synthetic DNA at high enough concentrations to make an economically viable product. This meant that each bacteria needed to churn out so much of the protein per cell that егер they could do it, they’d look like stuffed olives under a microscope. If not, Genentech’s work would have ended as a scientific curiosity, with no new option for diabetics.

I don’t want to hear that word, impossible. tell me what you need to get it done.

Kleid didn’t think they could get that kind of yield. He told Genentech founder, Bob Swanson, flat-out that it couldn’t be done. But Swanson refused to accept it. “I don’t want to hear that word, impossible,” he told Kleid. “Tell me what you need to get it done.”

The high-stakes, high-pressure race to create synthetic insulin had started over a year earlier. Eli Lilly, the main U.S. producer of insulin, had set the stage by signing contracts with competing institutions to bioengineer the hormone. Already, Harvard and the University of California, San Francisco (UCSF) had been working on rat versions of the insulin gene. With only twelve employees, Genentech joined the race against the biggest research institutions in the world—a David against a pack of Goliaths.

But the company was scrappy and imbued with Swanson’s can-do drive. After Genentech had proven the success of its biotechnology by synthesizing somatostatin in tiny amounts, Swanson had been able to raise another round of funding. He hired a team and began to outfit an airfreight warehouse in South San Francisco with a lab. Among the first to join the company were two scientists—Kleid, an organic chemist who’d been working on cloning DNA at Stanford Research Institute, and his colleague David Goeddel. The team—including scientists Roberto Crea, Arthur Riggs, and Keiichi Itakura—hit the ground running, working around the clock to be the first team to synthesize human insulin. Since the Genentech lab wasn’t yet up and running, Goeddel and Kleid commuted from their Bay Area homes to a lab in the City of Hope National Medical Center in Los Angeles. “Dave was the early person, and I was the night person,” Kleid says. They hardly slept, ate, or saw their families. “We kept the experiment going 24 hours a day.”

The stakes were high. First, there was pressure from investors: if Genentech wasn’t able to synthesize insulin, “there would be no more company,” as Kleid put it. And it wasn’t going to pay to come in second. “You either came in first or you might as well be last,” Goeddel later said.

The first challenge for the Genentech team was to improve upon the gene-splicing technique they’d developed with somatostatin on the more challenging insulin molecule, which has 51 amino acids instead of 14. And because of insulin’s more complex structure, they also needed two chains of insulin-encoding DNA working efficiently in two different bacteria instead of one. The scientists had to synthesize the genes by chemically linking together snips of DNA sequences and then stitch those genes into the plasmids—the rings of DNA found inside cells—and transplant them into benign E. coli bacteria. With powerful gene control elements, this would hijack the machinery the bacteria normally used to produce their own proteins to churn out the two insulin chains. The last step—after harvesting, isolating, and purifying these insulin protein chains—was to chemically combine the two chains to form the complete insulin molecule, identical to the one produced by the human pancreas.

The team kept running into setbacks, but continued to push ahead. Kleid remembers how intensely he and Goeddel worked. “Every time I see Tiger Woods, I think of Dave Goeddel,” he says. “He’s concentrating so hard, every shot he makes is going to be the best shot he’s done in his life. That’s the way Dave is.” Finally, in the early hours of August 21, 1978, Goeddel succeeded in reconstituting the two amino acid chains into one molecule: human insulin.

With only twelve employees, Genentech joined the race against the biggest research institutions in the world – a David against a pack of Goliaths.

It was an extraordinary moment, not only for Genentech, but for the history of medicine and the future of biotechnology. When Goeddel told the rest of the team the news, they were elated. Kleid likened the feeling to finishing a marathon. “You’re pretty much exhausted when you get to the line, and it takes a while for it to soak in that you actually won the race.”

The scientists scraped together enough of the insulin for Eli Lilly to conduct clinical trials, in which they found that not only was the synthetic insulin as effective as its chemically identical human twin, it eliminated the allergies that the animal-derived product caused in some diabetics.

But their work wasn’t done yet. After that huge moment of accomplishment, Kleid’s prediction about the low insulin yield held true. The team still had to figure out how to get the bacteria to produce enough insulin—50 times the yield—to meet the demand that had been met by those train cars full of animal pancreases. Eventually, with the help of Genentech scientists including Herbert Heyneker, Dan Yansura and Giuseppie Miozzari, they discovered a powerful control gene that, at the right moment, instructed the plasmids to reproduce in large quantities, filling the bacteria with the precious insulin peptides. It took another two years beyond their initial success to finally complete their mission.

In 1982, the FDA approved human insulin and it was on the market by 1983. Since then, millions of people have used the medicine, and it has almost completely replaced insulin created from animals.

“It was the thing I’m most proud of,” says Kleid. “We had all these statistics that there wasn’t going to be enough insulin to go around unless we made this technology work. And we did.”

1 Goeddel DV, Kleid DG, Bolivar F, Heyneker HL, Yansura DG, Crea R, Hirose T, Kraszewski A, Itakura K and Riggs AD. Проц. Natl. Акад. Ғылым. АҚШ 1979 Jan76(1):106-10.

Laura Fraser

Laura Fraser is a San Francisco-based journalist and the New York Times-bestselling author of three books of nonfiction.


Snapshots


7 genetically modified animals that glow in the dark

1. Sheep Good news, nighttime shepherds: Sheep can now glow in the dark. Well, technically, only nine of the wooly animals can. And they're in Uruguay.

When these sheep were born in October 2012, scientists at the Animal Reproductive Institute of Uruguay immediately injected them with a green protein found in the Aequorea Victoria jellyfish. As the sheep grew, they looked and acted like any other four-legged balls of fluff, except that they gave off a greenish glow after being exposed to certain ultraviolet light. Check 'em out:

Typically, these green fluorescent proteins are used to monitor the activity of altered genes. They have proved to be of great help in the study of diseases. In fact, the method's scientific pioneers were awarded the Nobel Prize for chemistry in 2008. In the case of these sheep, scientists hope that one day they'll be able to use this sort of procedure to create animals with super health-boosting milk. Here, a look back at the radiant animals at the center of these genetic studies throughout the last decade.

This endeavor was actually an artistic one. Eduard Kac is an artist known to use genetic engineering techniques to create unique living works of art. In May 2000, Kac introduced the world to his "GFP bunny," an albino rabbit named Alba that glowed fluorescent when exposed to blue light. Alba was actually just one component of the project, which was also supposed to include a public debate about the practice of manipulating genes in animals for research. Kac wanted to conclude the project by taking Alba home to live with his family. A research institute in France actually created the rabbit for Kac — the florescent jellyfish protein was injected into a fertilized rabbit egg — and later hesitated over releasing the animal due to protests from animal rights groups over Alba's very creation. The scientists also claimed that they never agreed for Kac to take the bunny home. Two years after Alba was born, and long before Alba could make her trip to the states, the unique rabbit died — an abrupt end to the battle between science and art.

In 2008, scientists in Taiwan claimed to have a world first: Pigs that glowed from the inside out. While other researchers had bred partially fluorescent pigs, these genetically modified pigs had not only glowing skin and eyes, but also organs, including the heart. Scientists added DNA from fluorescent jellyfish to more than 260 pig embryos, which were then implanted into eight different sows, four of which became pregnant. The result was three male piglets whose eyes, teeth, and snouts had a slightly greenish tint during the day, but would glow entirely green in the dark after being introduced to a blue light.

Newborn transgenic marmosets Kei (left) and Kou, and their feet under ultraviolet light. (AP Photo/Erika Sasaki)

In this 2009 study, the same jellyfish DNA injection was used, but for different purposes. Scientists in Japan wanted to see if the jellyfish gene was inherited by the second generation of a genetically modified monkey. The team at the Central Institute for Experimental Animals in Kawasaki, Japan, added a fluorescent gene to the marmoset embryos, which were then transferred into surrogate females who produced five live births. All of the modified marmosets carried the genes in their body. When they produced offspring, two passed the fluorescent gene onto their young. This was the first time a genetically modified animal passed such genes down a generation. Researchers said it could be a major step in understanding Parkinson's and motor neuron disease.

5. Dogs

A 3-month-old beagle glows in the dark under ultra-violet light (left) but looks like any other puppy in the daylight. (REUTERS/Jo Yong-Hak)

A 2009 experiment by a team at Seoul National University reportedly produced the first transgenic dog. Five beagles were created by cloning fibroblast cells that express a red florescent gene produced by sea anemones. Under natural light you can see the faint essence of the red protein under the pale skin. In the dark and under an ultraviolet light, the dogs glow a reddish orange. The five healthy dogs eventually grew to spawn their own florescent offspring. The experiment was meant to prove the principle of transgenic animals, particularly dogs, who, due to their lifespan and reproductive cycle, are good stand-ins for human disease research. Two years later, a team at the same university bred a beagle name Tegon whose fluorescent gene could be controlled. When the dog eats food containing a doxycycline antibiotic and then is exposed to ultraviolet light, it glows green. When the drug is no longer added to the food, the glow eventually fades. Scientists say the study opens opportunities for better understanding genes that trigger fatal diseases, like Alzheimer's and Parkinson's, in humans.

6. Cats

A glowing kitten stands next to a normal cat (Майо клиникасы)

Cats are susceptible to a close relative of HIV called feline immunodeficiency virus. The viral disease infects mostly feral cats, of which there are reportedly a half a billion in the world. In a 2011 study, a team of scientists from the U.S. and Japan inserted a gene into cats that helps them resist this feline form of AIDS. Then, to be able to easily mark the cells, scientists also inserted the green fluorescent protein. Both genes were transferred into feline eggs. They were then able to more readily monitor how the resistant gene developed in the cats' bodies when looking at them under a microscope. Like the other animals, the cats appeared normal during the day, but could glow at night if prompted.

One of the biggest downsides to helpful industrial products like, say, plastic, or female contraceptives, is that they contain bad chemicals called endocrine disrupters. These substances become pollutants that harm animal and human bodies. They have reportedly been associated with lower sperm counts and breast and testicular cancers. So you can see why scientists may want to study them. The problem has been that it is difficult to track the endocrine disrupters once they enter the body. And so a team of scientists used green fluorescent proteins and genetically engineered zebrafish to glow in places where an endocrine-disrupting chemical is present. As we've previously illustrated, the fluorescent protein doesn't interfere with the body, but, when studied under a microscope, can be easily found. The glowing green areas within the fish then become a roadmap for scientists homing in on the pollutants' potential health impacts.


Бейнені қараңыз: タンパク質合成転写と翻訳 (Шілде 2022).


Пікірлер:

  1. Hurste

    Әзірше мен білемін)))

  2. Tecage

    Өте сүйкімді))

  3. Farid

    It is agreeable, the admirable thought

  4. Ronnell

    Рас, бұл тамаша идея



Хабарлама жазыңыз