Медицина будущего. Как редактирование генов поможет быстро избавиться от рака и создать революционный антибиотик

13 декабря 2021, 21:00
НВ Премиум
Цей матеріал також доступний українською
CRISPR — это мощный инструмент для редактирования генов (Фото:Warren Umoh/Unsplash)

CRISPR — это мощный инструмент для редактирования генов (Фото:Warren Umoh/Unsplash)

Прогресс в области медицины за последние годы оказался весьма стремительным. Сейчас человечество находится на пороге серьезных изменений, поскольку прорывные технологии, такие как генная, РНК и клеточная терапия, позволяют ученым искать новые методы лечения тяжелых болезней.

Редактирование генома является одним из видов генной инженерии, котора позволяет ученым вносить изменения в ДНК, что приводит к изменению физических характеристик, а также может уменьшить риск заболеваний. Ученые используют для этого разные технологии.

Видео дня

CRISPR — это мощный инструмент для редактирования генов, что означает, что он позволяет исследователям легко изменять последовательности ДНК и функцию генов.

Он имеет множество потенциальных применений, включая исправление генетических дефектов, лечение смертельных болезней, а также для создания лекарств будущего.

Как работает CRISPR?

Главным элементом технологии CRISPR является защитная система бактерий, благодаря которой специалистам предоставилась возможность вносить изменения в ДНК растений, животных и даже людей.

Технология позволяет внести поправки всего за несколько дней, а не недель или месяцев. Это первая в своем роде возможность, когда у человечества появилось столь точный инструмент для исправления ошибок в ДНК.

Когда компоненты CRISPR переносятся в другие, более сложные организмы, эти компоненты могут затем манипулировать генами — процесс, называемый «редактированием генов».

В 2017 году американские ученые смогли впервы, применяя технологию CRISPR/Cas9, успешно отредактировать геном эмбриона человека, с целью исправления мутации. Таким образом было впервые показано, как именно данная технология может применяться для предотвращения развития серьезных заболеваний.

В основе исследования было 75 зрелых яйцеклеток, которые благодаря ЭКО были оплодотворены спермой пациента с мутацией в гене MYBPC3. Данное изменение в ДНК может вызвать наследованные нарушения в структуре и функциях сердца, вероятность такого исхода составляет 40%.

Геномы 54 жизнеспособных эмбрионов были изменены с помощью CRISPR/Cas9. При помощи этого инструмента ученым удалось успешно устранить мутацию в около 70% случаев.

Однако, несмотря на огромный терапевтический потенциал, у этой технологии есть свои ограничения; Хотя CRISPR полезен для удаления проблемных генов, он менее эффективен при их замене, а это означает, что таким образом можно лечить только определенные унаследованные состояния.

Антибиотики будущего

Towfiqu barbhuiya/Unsplash
Фото: Towfiqu barbhuiya/Unsplash

Проблема устойчивости к противомикробным препаратам, заставляет ученых искать новый способы производства и совершенствования этого эффективного лекарства, который нужен нам не только для борьбы с уже существующими болезнями, но и для предотвращения будущих пандемий.

Ученые открыли новый способ производства сложных антибиотиков с использованием редактирования генов кишечной палочки которая влияет на синтез нерибосомальных пептидов.

Правительство Великобритании предполагает, что инфекции, устойчивые к противомикробным препаратам, по оценкам, вызывают 700 тыс. смертей каждый год во всем мире и, по прогнозам, к 2050 году вырастут до 10 миллионов, что обойдется мировой экономике в 100 триллионов долларов. В связи с этим можно утверждать, что появление устойчивых к антибиотикам патогенов — одна из самых больших угроз, с которыми человечество сталкивается сегодня.

Стоит отметить, что ученым все больше становится известно об устойчивости к антибиотикам, которая может ввести в тупик системы здравоохранения из-за вызовов, связанных с инфекционными заболеваниями.

Устойчивость затрудняет лечение некоторых заболеваний, таких как менингит, пневмония или туберкулез. Из-за этого понадобятся более сильные и дорогие лекарства, или больше времени на выздоровление, не говоря уже о риске развития других проблем со здоровьем. Поэтому прорыв в генной терапии очень важен для нашего благополучия в будущем, ведь всем знакомо как резко может поменяться наша реальность из-за появления нового патогена, которого тяжело остановить.

Британские ученые из университета Манчестера разработали новый подход к редактированию генов — очень эффективный и быстрый способ создания сложных ферментов, которые могут производить новые структуры антибиотиков с потенциально улучшенными свойствами.

Ученые выяснили, что редактирование гена CRISPR-Cas9 применимо для создания новых ферментов нерибосомальной пептидной синтетазы (NRPS), которые доставляют клинически важные антибиотики.

Однако нерибосомные пептидные антибиотики представляют собой очень сложные структуры, которые сложно и дорого производить обычными химическими методами.

Чтобы решить эту проблему, команда исследователей использует редактирование генов для создания ферментов NRPS, меняя местами домены, которые распознают строение различных аминокислот, что приводит к новым сборочным линиям, которые могут доставлять новые пептидные продукты.

Теперь специалисты надеются, что новый подход может привести к иным способам создания улучшенных антибиотиков, которые срочно необходимы для борьбы с появляющимися лекарственно-устойчивыми патогенами.

Метод редактирования генов для быстрого лечение рака

С тех пор как ученые поняли, что изменения в ДНК v могут спровоцировать рак, они искали простой способ исправить эти изменения, при помощи манипуляций с ДНК. Несмотря на то, что на протяжении многих лет было разработано несколько методов редактирования генов, ни один из них не соответствует требованиям для быстрой, простой и дешевой технологии.

Но переломный момент произошел в 2013 году, когда несколько исследователей показали, что инструмент редактирования генов под названием CRISPR может изменять ДНК человеческих клеток, как очень точные и простые в использовании ножницы.

С тех пор было много исследований посвященные этой теме, но работа о повышении эффективности ультразвуковой диагностики терапии рака при помощи технологии редактирования генов CRISPR / Cas9 является одной из самых перспективных.

Дело в том, что эксперимент на мышах показал, что рак печени, который является одним из самых агрессивных, реально вылечить за две недели.

Изменения ДНК с помощью технологии CRISPR/Cas позволило устранить пробелы в лечении рака печени, которые усиливают агрессивность раковых клеток.

Сейчас для лечения рака применяют сонодинамическая терапию (ультразвук в сочетании с лекарствами для высвобождения вредных активных форм кислорода в месте опухоли). Однако лечение не очень эффективно, потому что раковые клетки могут активировать системы антиоксидантной защиты, чтобы противодействовать ему.

Теперь исследователи, сообщают что им удалось нарушить эту защиту с помощью редактирования гена CRISPR / Cas9, что позволило сонодинамической терапии эффективно уменьшить злокачественные опухоли печени у мышей.

После того, как ученым с помощью генного редактирования удалось подавить экспрессию гена NFE2L2 связанного с уменьшением эффективности сонодинамической терапии, все опухоли у мышей исчезли через 15 дней терапии без случаев рецидива.

Медики подчеркивают, что поскольку редактирование генов происходит только в опухолевых тканях при ультразвуковом облучении, оно не вызовет генных мутаций в здоровых тканях.

Несмотря на то, что использование данного метода требует еще больше исследований, ведь по-прежнему остается много вопросов обо всех способах использования CRISPR в исследованиях и лечении рака. Но одно можно сказать наверняка ученые видят огромную перспективу в дальнейшем применение этой разработки для лечения рака.

Правовая информация. Эта статья содержит общие сведения справочного характера и не должна рассматриваться в качестве альтернативы рекомендациям врача. НВ не несет ответственности за любой диагноз, поставленный читателем на основе материалов сайта. НВ также не несет ответственности за содержание других интернет-ресурсов, ссылки на которые присутствуют в этой статье. Если вас беспокоит состояние вашего здоровья, обратитесь к врачу.

poster
Подписаться на ежедневную email-рассылку
материалов раздела Здоровье
Главные новости о здоровье, фитнесе и питании
Каждую субботу

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X