Ученые-генетики оказались на пороге прорыва: инструмент редактирования генома CRISPR уже помогает им выращивать органы человека внутри животных, скрещивать ДНК животных и деревьев, найти способы победить рак. Какие инструменты генетики используют и какие проблемы они решат?
Если совсем просто, то генетическая инженерия состоит в изменении характеристик в макромолекулах ДНК и РНК растений, животных или других объектов. Ученые выделяют ген одного растения или животного и могут добавить его другому: например, участок ДНК из печени кролика встроить тополю, чтобы корни дерева лучше боролись с загрязнением почвы.
Сейчас у ученых три основных инструмента для работы, они были обнаружены при исследовании бактерий и вирусов. Новейший из них — CRISPR — основан на способности бактерий защищаться от вирусов, которые добавляют собственный генетический код жертвам. Выжившие бактерии сохраняют часть ДНК вируса в архиве. Протеин CAS9 занимается сверкой ДНК с этим архивом, чтобы при обнаружении совпадения отрезать часть ДНК вируса и сделать его неактивным. Этот инструмент удешевил процесс работы ученых и открыл новые возможности для лечения заболеваний и создания новых сельскохозяйственных культур. В начале 2018 года исследователи обнаружили еще один пригодный для использования в генной инженерии протеин — NmeCas9, — который позволяет редактировать не только ДНК, но и РНК.
Инструмент TALEN , или Transcriptor Activator-Like Effector Nucleases, также достался от бактерий, но он основан на их способности атаковать. Бактерия рода Xanthomas вредит сельскому хозяйству, повреждая томаты, перец и рис. Она добавляет в цитоплазму растительных клеток эффекторные белки (TALE), которые связываются с ДНК и устраняют способность растения защищаться от нее. Ученые также научились программировать этот процесс, добавляя в клетку нужный код ДНК.
Еще один важный инструмент основан на действии вируса-бактериофага Лямбда . Фаг атакует бактерию, встраивается в ее ДНК и остается в ней незамеченным, размножаясь с каждым делением клетки. В ДНК вируса находится сегмент, который не влияет на его развитие. Ученые могут встроить в этот сегмент необходимый код и таким образом «заразить» им клетку, чтобы та при делении продолжила сохранение этого кода в новых клетках.
Все эти инструменты дают возможности для решения самых разных проблем, существующих сегодня в мире — и о каждом из этих решений вы можете узнать подробно, перейдя по одной из ссылок:
