Един от най-страшните болести, които "дарява" природата на човека - генетично заболяване. Възможно е за успешната борба с болести патогени - вируси и бактерии, но ако проблемът е в човешкия геном от раждането, което помага на пациента да се изключително трудно. Съвременната наука упорито търси възможност да се "поправи" мутиралите гени.
Мускулна дистрофия тип Дюшен - една от най-рядко срещани, но все още е относително често срещаните генетични заболявания. Заболяването се диагностицира в три и пет години, обикновено при момчетата, които се явяват най-напред само в затруднение в движенията, за десет години, страдащи от МДД не мога да отида до 20-22 години от живота си свършва. Тя се причинява от мутации на гена на дистрофин, който е разположен на X хромозомата. Той кодира протеин, който свързва мускулна клетъчната мембрана на контрактилните влакна. Функционално, това е един вид на пружина, която осигурява гладка нарязани и целостта на клетъчната мембрана. Изменения в гена води до дегенерация на скелетните мускули, диафрагмата и сърцето. Лечението на заболяването е палиативно в природата и позволява само малко да се облекчи страданието. Въпреки това, с развитието на генното инженерство, имаше светлина в края на тунела.
Генна терапия - за доставка в клетъчните структури на нуклеинови киселини за лечение на генетични заболявания. Чрез такава генетична терапия може да се реши проблема на нивото на ДНК и РНК, процесът на експресия промяна на желания протеин. Например, клетката може да достави ДНК с коригираната последователност, към която се синтезира функционален протеин. Или, напротив, може да премахнете определени генетични последователности, които също ще помогнат за намаляване на вредното въздействие на мутации. На теория това е просто, но на практика, генна терапия се основава на сложна технология работи с обекти от един микрокосмос и представлява набор от най-съвременни ноу-хау в областта на молекулярната биология.
"Дистрофинът ген, чиито мутации водят до мускулна дистрофия на Дюшен, голям - казва директорът на развитие на биотехнологиите фирма" Марлин Biotech ", д-р Вадим Zhernovka. - Тя включва 2,5 милиона базови двойки, които могат да бъдат сравнени с броя на буквите в романа "Война и мир". А сега си представете, че ние извади от няколко епос на някои важни страници. Ако значими събития, описани в тези страници, книгата разбирането, че би било трудно. Но с ген-трудно. Намери друго копие на "Война и мир", не е трудно, а след това липсващите страници може да бъде прочетен. Но дистрофиновия ген присъства в Х-хромозомата и мъжете, че е сама. По този начин в половите хромозоми при момчетата при раждане се съхранява само едно копие на гена. Други налични другаде.
Накрая, когато белтъчния синтез на РНК е важно да се запази рамката на четене. четене рамка определя коя група от три нуклеотида четат като кодон, който съответства на единична аминокиселина в протеин. Ако заличаването настъпили в ген ДНК фрагмент не е кратно на три нуклеотиди, четене промяна рамка настъпва - кодирането се променя. Тя може да се сравни с положението, когато в скъсани страници в останалата част на книгата всички букви се заменят със следния текст по азбучен ред. Вземи безсмислици. Това е едно и също нещо се случва с грешен синтезира протеин. "
Един от най-ефективните методи за генна терапия, за да се възстанови нормалната протеиновия синтез - екзон пропускане използване къси нуклеотидни последователности. В "Marlin Biotech" е разработил технология с гена на дистрофин използване на такъв метод. Както е известно, по време на транскрипцията (РНК синтез) първо се образува така наречената prematrichnaya РНК обхваща двете части, кодираща протеин (екзони) и некодиращата (интрон). Следваща започва процеса на съединяване, при което интроните и екзоните са разделени и образуват "зрял" РНК, състояща се само от екзони. В този момент, някои от екзони може да бъде заключена, "затвори", с помощта на специални молекули. В резултат на това в зряла РНК би не кодиращи региони, от които бихме предпочели да се отървете от, и по този начин възстановени рамка на четене, протеин се синтезира.
"Технологията сме отстранени грешки ин витро, - казва Вадим Zhernovka, т.е. в клетъчни култури, отгледани от клетки на пациенти с мускулна дистрофия тип Дюшен. Но някои клетки - това не е тялото. Намесата в процесите на клетката, ние трябва да наблюдаваме последиците от живо, но да се привлекат хора на тестовете не е възможно поради различни причини - от етично организацията. Затова се наложи да предостави модел за мускулна дистрофия тип Дюшен със специфични мутации, на базата на лабораторни животни. "
Като един микрокосмос на пике
Трансгенни животни - получен в лабораторни животни, в които целенасочено гена, умишлено модифицирани. Обратно в 70-те години на миналия век стана ясно, че създаването на трансгени - е най-важният метод за изучаване на функцията на гените и протеините. Един от най-ранните методи за получаване на напълно генетично модифициран организъм е инжектиране на ДНК в проядрата ( "ядро предшественик") зиготи маточният оплодени яйца. Това е логично, тъй като модифицираният ген на животното е най-лесно в началото на своето развитие.
Инжектирането в зиготата ядрото - доста сложна процедура, ние говорим за микро мащаб. мишка яйцеклетка има диаметър от 100 микрона и проядрата - 20 микрона. Операцията се извършва под микроскоп с 400 пъти увеличение, обаче, инжекцията - най-много, че нито е ръчна изработка. Разбира се, за "инжектиране" не се прилага традиционна спринцовка и игла специално стъкло с кух канал вътре, където се набира генетичен материал. Единият край може да държите в ръка, а другата - ултра тънък и остър - почти не се вижда с невъоръжено око. Разбира се, такава крехка структура на боросиликатно стъкло не може да се съхранява в продължение на дълъг период от време, следователно, на разположение на лабораторията разполага с набор от заготовки, които са директно в предната част на работата се проточи специална машина. Той използва специална система за разлика изображения клетки без оцветяване - смущения в проядрата е сам по себе си травматични и е рисков фактор за оцеляването на клетката. Боядисване ще бъде още един такъв фактор. За щастие, яйцето доста издръжлив, но броят на зиготи, които дават началото на трансгенни животни представляват само няколко процента от общия брой на яйцата, в която е направена инжекцията ДНК.
На следващия етап - хирургично. Диригент на операция за трансплантация инжектирани зиготи във фунията на яйцепровода на мишката получател, който ще се превърне в сурогатна майка на бъдещите трансгени. Освен лабораторните животни естествено преминава бременност цикъл и се появява на поколението. Обикновено, в носилка е около 20% от трансгенни мишки, които също говори за несъвършенствата на метода, тъй като има голям елемент на случайност. Когато се инжектира изследовател не може да контролира начина, по който вградени ДНК фрагменти ще се развиват в бъдеще организъм геном. Голяма вероятност за такива комбинации, което ще доведе до смъртта на животното е все още в зародиш. Въпреки това методът работи, и това е добре за редица научни цели.
ДНК ножици
Но има и по-ефективен начин, въз основа на редактиране мишена геном на CRISPR технология / Cas9. "Днес молекулярната биология в нещо като ерата на дълъг морски експедиции ветроходство, - казва Вадим Zhernovka. - Почти всяка година в тази наука съществуват големи открития, които могат да променят живота ни. Например, преди няколко години, микробиолози са открили, че от дълго време, изглежда, изследваните видове бактерии имунитет на вирусни инфекции. В резултат на по-нататъшни проучвания разкриха, че бактериалната ДНК съдържа специфичен локуси (CRISPR), от които синтезират РНК фрагменти, способни да се свързват с допълващо нуклеинови киселини на чужди елементи, като ДНК или РНК вируси. С такъв Cas9 РНК се свързва с протеин на ензим-нуклеаза. РНК служи за Cas9 употреба марка специфична ДНК участък, където нуклеазата прави разрез. Преди около три до пет години, първата научна работа, която беше разработена CRISPR / Cas9 технология за редактиране геном. "
В сравнение с метода за въвеждане на конструкции за случаен вмъкване на новия метод позволява да вземете елементи CRISPR / Cas9 система, така че да точно насочване РНК ръководства за желаните участъци на генома и да се постигне целенасочено заличаване или вмъкване на желаната ДНК последователност. При този метод, също са възможни грешки (РНК употреба понякога не са свързани с частта, в която ориентира му), но с използване CRISPR / Cas9 ефективност създаване трансгени е вече около 80%. "Този метод включва голяма надежда, а не само да се създаде трансгени, но и в други области, по-специално в генната терапия, - казва Вадим Zhernovka. - Въпреки това, тази технология е само началото, и да си представим, че правилните ген код народ ще бъде с помощта на CRISPR / Cas9, е доста трудно в близко бъдеще. Въпреки че вероятността за грешка, има опасност, че хората ще загубят някои важни кодиране части от генома. "
Българската фирма "Марлин Biotech" успя да създаде трансгенна мишка, която напълно възпроизведен мутация в резултат на мускулна дистрофия тип Дюшен и следващата стъпка ще бъде тестване на технологията за генна терапия. Въпреки това, създаването на модели на човешки генетични заболявания, основаващи се на лабораторни животни - не е единственото възможно прилагането на трансгени. Например, в България и западните лаборатории работят в областта на биотехнологиите, предоставя важна за фармацевтичната промишленост наркотици протеини от животински произход. Както може да действа производство крава или коза, в която единица клетка може да се променя в производството на мляко на протеини. Тя може да се екстрахира от млечен протеин лекарство, което не се получава чрез химичен процес при използване на естествен механизъм, който ще повиши ефикасността на лекарството. В момента разработена технология за получаване на такива дозирани протеини като човешки лактоферин, проурокиназа, лизозим, Katrin, антитромбин, и др.
Свързани статии