Как можно изменить ДНК человека
Как можно изменить ДНК человека
Физические упражнения изменяют ДНК в лучшую сторону, на днях сообщили ученые. Если не курить, не злоупотреблять алкоголем и так далее, гены предохраняются от токсического разрушения. Есть и другие способы улучшить ДНК.
Изучением влияния еды на гены сейчас занимается новая наука – нутригеномика. Она исследует и влияние генов на пищевое поведение, и наоборот. Ученые из Университета Макмастера в Канаде обнаружили, например, что свежие овощи и зелень в рационе создают улучшенную вариацию локус-специфического (то есть постоянного для данного отрезка генома) гена 9р21. Он по данным генетиков влияет на склонность к сердечнососудистым заболеваниям. Канадцы использовали открытые данные пациентов разных клиник из разных стран с достаточной информацией о еде и здоровье сердечнососудистой системы – почти 30 тысяч человек. И вот, несмотря на генетическую предрасположенность, диета практически отключала его, делала спящим.
Эта новая область медицины еще называется генетическим совершенствованием человека. В ряде стран процедуры по модификации генов уже проводятся. Например, родители встраивают своим детям ген роста, чтобы они вырастали повыше, причем детям – не карликам, а здоровым – для будущей самоуверенности. Спортсмены вводят себе эритропоэтин – генетическое гормональное средство, которое увеличивает производство красных кровяных телец. Но это все мелочи по сравнению с планами пересадки генов. Пока испытания идут на животных на эмбриональной стадии. Вероятно, нельзя будет кардинально изменить человека посредством пересадки генов, но изменить слабые или создающие предрасположенность к болезням гены – вполне реально. Правда, надолго природу обмануть нельзя – на потомство пересаженный ген не распространится.
Удивительное рядом: от одной тренировки мышцы больше не становятся, а гены меняются. В них происходят модификации, которые помогают потом мышцам адаптироваться к упражнениям. Недавно врачи взяли несколько ведущих сидяче-лежачий образ жизни добровольцев и предложили им 20-минутную аэробную тренировку на велосипеде. Взяв потом биопсию квадрицепсов, ученые посмотрели, как изменились в их клетках гены. Несмотря на то, что мы наследуем ДНК от родителей, все же оказалось, что физические упражнения активизируют гены, относящиеся к мышцам. Дело в том, что клетки сохраняют ДНК с помощью так называемых метиловых групп. И если их удалить, то информация гена превращается в энзимы и протеины, необходимые для сжигания калорий, набора мышечной массы и потребления кислорода. После эксперимента у всех испытуемых количество метиловых групп сократилось, то есть мышцы приспособились к усиленному обмену веществ.
На бытовом уровне мы часто слышим: «Меньше думай, будешь здоровее». Похоже, у этой сомнительной банальности есть научное подтверждение, правда, относящееся скорее к посредственному мозгу. Недавно журнал Nature Neuroscience опубликовал статью об исследовании, пока, правда, проведенном на мышах, но за ними, как мы знаем, всегда следуют люди. Структура ДНК клетки часто нарушается из-за разных вредных воздействий – это естественный процесс. Но бывают так называемые двойные разрывы – повреждающие сразу две полосы спирали – они могут привести к невосполнимой потере. Оказывается, такие нарушения в ДНК клеток мозга вызывает резкое повышение мозговой активности, связанное со стрессом. Когда мышей переводили из привычной клетки в большую, уставленную разными предметами и игрушками клетку, с новыми запахами, структурами и звуками, у них происходили двойные разрывы в ДНК зубчатых извилин мозга – они отвечают за консолидацию памяти, обучаемость, внимание и т.д. Правда, многие ученые по поводу этого исследования размышляют: не являются ли такие разрывы регуляционным механизмом, который напротив улучшает работу мозга по сравнению с нормальной?
Существующие на сегодня исследования ДНК показывают, что сокращение калорий приводит к увеличению срока жизни самых разных организмов, в том числе и млекопитающих. Точные молекулярные механизмы этого явления пока точно не ясны, но очевидно одно – способность ДНК к самовосстановлению улучшается при сокращении калорий.
Наука
Медицина
Расплести и переписать: создан новый метод редактирования генома
Новый метод редактирования ДНК спасет от 89% генетических болезней
Американские ученые разработали метод редактирования генома, более эффективный и безопасный, чем CRISPR–Cas9. Они рассчитывают с его помощью вылечить 89% генетических заболеваний.
Новый способ редактирования генома способен исправить 89% генетических ошибок, которые впоследствии могут вызвать заболевания, утверждают генетики из Гарварда. Статью, посвященную разработанному ими методу, исследователи опубликовали в журнале Nature.
Основная проблема распространенного сегодня метода редактирования генома CRISPR–Cas9 — частые ошибки и непреднамеренные эффекты. Для того, чтобы добиться лишь запланированных изменений в геноме, исследователи обратили внимание на обратную транскриптазу, фермент, участвующий в процессе образования ДНК на основе РНК. Новый метод ученые назвали первичным редактированием (prime editing).
В генной инженерии обратная транскриптаза используется для получения комплементарной ДНК — «зрелой» копии гена, не содержащей интронов, участков, которые есть в только-только образовавшейся ДНК.
CRISPR–Cas9 в ходе своей работы «разрезает» обе нити двойной спирали ДНК, вносит в ее структуру необходимые изменения и «склеивает» их обратно.
С помощью специально разработанной удлиненной гидовой РНК исследователи добились того, чтобы разрезанной была только одна нить.
Гидовая ДНК защищает нить ДНК, позволяя «расплести» нити и редактировать только одну из них.
Затем с помощью обратной транскриптазы формируется новый участок ДНК. Информация о том, каким он должен быть, хранится в той самой удлиненной РНК. В результате получаются две копии одного участка ДНК. Одну из них, как правило старую, разрушают внутриклеточные нуклеазы. Новая же «вшивается» на ее место.
В ДНК присутствуют четыре вида азотистых оснований, которые соединяются между собой по принципу комплементарности: аденин — с тимином, гуанин — с цитозином. После изменения одной из цепей этот принцип нарушается и репаративным белкам приходится расщепить одну из них и перестроить заново. Еще одна РНК, добавленная в систему, наводит Cas9 на необходимую цепь и он создает в ней разрывы. Тогда белки принимают ее за ошибочную и перестраивают по подобию уже измененной.
Исследователи проводят аналогию с работой в текстовом редакторе — сначала выполняется поиск необходимого фрагмента, затем он удаляется, а на его место вставляется новый.
«Первичное редактирование можно сравнить с текстовыми процессорами, способными искать необходимые последовательности и с точностью заменять их. Наш метод предлагает большую гибкость и высокую точность редактирования», — говорит доктор Дэвид Лью, один из авторов работы.
Исследователи протестировали свою разработку на нескольких типах человеческих клеток.
До 50% попыток оказывались успешны, CRISPR/Cas9 же в аналогичных экспериментах справлялся лишь в 10% случаев.
Частота ошибочных вставок или потерь участка хромосомы не превышала 10% в зависимости от типа клеток. В частности, в зрелых нейронах ошибки при использовании первичного редактирования возникали в 0,58% случаев. При использовании CRISPR/Cas9 — в 31%.
Культуры клеток удалось «вылечить» от болезни Тея — Сакса, при которой вскоре после рождения ребенок из-за нарушения работы нервной системы теряет зрение, слух, способность глотать, страдает от паралича и к четырем годам обычно погибает. Причина болезни — четыре дополнительных азотистых основания, от которых исследователям и удалось успешно избавиться.
Также они разделались с серповидной клеточной анемией и предрасположенностью к прионным инфекциям.
Существует около 75 тыс. мутаций, способных вызывать у людей различные заболевания. По оценкам Лью, первичное редактирование способно исправить 89% из них. Остальные случаи приходятся на нехватку целого гена или, наоборот, избыток его копий.
Пока что исследования нового метода только начинаются, но ученые уже весьма вдохновлены результатами.
«Первичное редактирование — это не конец, а лишь начало в попытках изменять ДНК в любой части клетки или организма, в том числе и для борьбы с генетическими заболеваниями», — говорит Лью.
Поскольку подавляющее большинство генетических заболеваний человека связано с типами мутаций, которые может исправить с помощью такого редактирования, мы надеемся, что этот метод будет полезен, — комментирует работу профессор Робин Ловелл-Бэдж из Института Фрэнсиса Крика. — Разумеется, потребуется гораздо больше работы для оптимизации метода, прежде чем его можно будет использовать в клинической практике для лечения пациентов, но он, безусловно, выглядит многообещающе».
Человек может самостоятельно менять свое ДНК
С момента открытия структуры ДНК и генов, ученые выяснили, что именно гены отвечают за наследственность всех организмов, передачу определенных признаков последующим поколениям. При этом ранее считалось, что изменить информацию, заключенную в них невозможно, поэтому в некотором роде судьба каждого живого существа, в частности, человека уже предопределена. Однако имеется немало примеров, когда людям удавалось избавиться даже от тяжелых заболеваний, к которым они были предрасположены генетически.
Исследования Брюса Липтона
Генетик из США Брюс Липтон занимается исследованием генов и их влияния на организм человека. В 80 годах прошлого века он исследовал поведение мембраны клетки, которая под влиянием ядра клетки избирательно пропускает внутрь те, или иные вещества. В результате ученый пришел к выводу, что благодаря воздействию извне возможно не только управлять поведением генов, но и менять их структуру. В частности, Липтон сделал открытие, что при определенных обстоятельствах гены могут измениться под влиянием силы мысли, приводя к исцелению от тяжелых недугов. Именно это и происходит, по мнению исследователя, когда неизлечимые болезни навсегда отступали необъяснимым образом у безнадежных больных в некоторых случаях, приводя врачей в удивление.
Коллеги Липтона относятся с недоверием к его выводам и считают несерьезными проводимые генетиком исследования, однако, эти результаты позволяют объяснить то, что происходит, когда человек без вмешательства медицины справляется самостоятельно с неизлечимым недугом.
По словам исследователя, человек может исцелиться самостоятельно силой мысли и используя специальные психические установки. Но, тем не менее, одних мыслей может быть недостаточно, так как воздействие должно происходить на уровне подсознания, с которым нужно долго и тщательно работать для достижения положительного результата.
В настоящее время Липтон активно продолжает работу в данном направлении. Он проводит семинары, на которых наравне присутствуют ученые и представители народной медицины – целители и знахари. Это осуществляется с целью объединения усилий для достижения эффективного результата, чтобы дать объяснение скрытым возможностям человеческого организма. Кроме того, ученый, таким образом, хочет найти способ управлять генетической программой силой мысли и научиться исцелять тяжелые недуги, в борьбе с которыми сегодня медицина не справляется.
Программа самоуничтожения
Согласно статистике, в последние годы резко увеличилось количество самоубийств, при этом не все подобные случаи происходят в результате депрессии или других негативных факторов. Нередко люди совершают подобные поступки, когда ничего не предвещает такую ситуацию. Так, известны случаи, когда у человека вдруг появлялось сильное желание шагнуть вниз, стоя на балконе, или любом другом возвышении. В других случаях пострадавших как бы гипнотизировал блеск острого ножа или бритвы, и они наносили себе тяжелые раны.
Подобное поведение встречается и у животных, когда дельфины и киты группами по неизвестным причинам выбрасываются на берег и погибают. Некоторые исследователи называют причиной подобного поведения животных и людей некий «зов смерти», программу, заложенную в генах и активизирующуюся при определенных условиях. В обычных условиях она блокируется некими «предохранителями», однако современный ритм жизни, обилие стрессов и другие многочисленные проблемы оказывают негативное воздействие на эту систему. В результате программа самоуничтожения срабатывает в некоторых случаях даже без наличия видимых причин. Причем нередко это происходит как бы ненамеренно – просто организм перестает бороться и человек может умереть даже от банальной простуды.
В то же время уже известно, что порог прочности человеческого организма имеет очень высокие пределы. Так, в Норвегии мальчик 5 летнего возраста провалился под лед на водоеме и пробыл там около часа. Когда же его достали и стали реанимировать, он быстро пришел в себя. Это происшествие можно назвать уникальным, так как принято считать, что в ледяной воде человек погибает примерно через 7 минут. Известны и другие случаи, когда люди оказывались погребенными под землей в течение нескольких суток, получали смертельные ранения, падали с большой высоты и оставались живы. При этом они даже не получали больших повреждений. Это может служить наглядным примером действия сил, противоположных программе самоуничтожения.
В настоящее время команда исследователей, в которую входит и Брюс Липтон, считает, что человек может самостоятельно излечиваться от многих болезней и изменять свои гены. Ключ к этому – предельная осознанность и концентрация внимания, достичь которых можно путем тщательной работы над собой. Ученые продолжают работать над этой проблемой, надеясь в будущем разработать методику, позволяющую каждому изменить свою генетическую программу в положительную сторону.
Источники:
http://www.gazeta.ru/science/2019/10/22_a_12770624.shtml
Загрузка...
