Үміт беретін жануарлар

Үміт беретін жануарлар

Олег Макаров
«Танымал механика» №4, 2016

Табиғат адамға әсер ететін ең ауыр аурулардың бірі генетикалық болып табылады. Сіз аурулардың қоздырғыштарымен – бактериялар мен вирустарды табысты шеше аласыз, бірақ проблема туа біткеннен кейін адам геномында болса, науқасқа көмектесу өте қиын. Заманауи ғылым мутациялық гендерді «жөндеу» мүмкіндігін қатты іздейді.

Duchenne myodystrophy – жиі кездесетін әдеттегі генетикалық аурулардың бірі. Ауру үш жастан бес жасқа дейін, әдетте, ұлдарда диагноз қойылады, ал ең алдымен ондағы жасырын қозғалыстарда ғана көрінеді, 10 жасқа дейін осындай миодистрофиядан зардап шегеді, 20-22 жыл бойы өмір аяқталады. Бұл хромосомада орналасқан дистрофин генінің мутациясына байланысты. Ол бұлшықет жасушасының мембранасын контрактивті талшықтармен байланыстыратын ақуызды кодтайды. Функционалды түрде бұл жасушалық мембрананың тегіс төмендеуі мен тұтастығын қамтамасыз ететін көктемнің бір түрі. Гендегі мутация скелеттік бұлшықет тіндерінің, диафрагманың және жүректің дистрофиясына әкеледі. Ауруды емдеу паллиативтік болып табылады және тек қана мүмкіндік бередікейбір азапты жеңу. Алайда гендік инженерияны дамыту кезінде туннельдің соңында жарық пайда болды.

Соғыс және бейбітшілік туралы

Гендік терапия – бұл нуклеин қышқылына негізделген конструкцияларды генетикалық ауруларды емдеу үшін жасушаларға жеткізу. Осы терапия көмегімен сіз генетикалық проблеманы ДНҚ және РНҚ деңгейінде түзетіп, қажетті ақуызды білдіру процесін өзгерте аласыз. Мысалы, ДНҚ функционалдық протеин синтезделген түзетілген ретпен клеткаға жеткізілуі мүмкін. Немесе, керісінше, кейбір генетикалық тізбектерді жою мүмкін, бұл мутацияның зиянды әсерлерін азайтуға көмектеседі. Теорияда бұл қарапайым, бірақ іс жүзінде гендік терапия микроэлемент объектілерімен жұмыс істеудің ең күрделі технологияларына негізделген және молекулярлық биология саласында алдыңғы қатарлы ноу-хаудың үйлесімі болып табылады.

«Мутаций Duchenne myodystrophy шығаратын дистрофин гені зор», – дейді биология ғылымдарының кандидаты, биология ғылымдарының кандидаты В. Джерновкк биотехнология компаниясының даму жөніндегі директоры Вадим Зерновков: «Ол 2,5 миллион базалық жұпты қамтиды, олардың саны хаттар санымен «Соғыс және бейбітшілік» романында.Эпостың кейбір маңызды беттерін шығарғанымызды елестетіп көрейік. Егер осы беттерде елеулі оқиғалар сипатталған болса, онда кітапты түсіну қиынға түседі. Бірақ гене одан да күрделі. Соғыс пен бейбітшіліктің тағы бір көшірмесін табу оңай, содан кейін жетіспейтін беттер оқылуы мүмкін. Дистрофин гені X хромосомасында, ал ерлерде бұл жалғыз. Осылайша, ұлдардағы жыныстық хромосомаларда туудың тек бір данасы сақталады. Ештеңе алудың қажеті жоқ.

Ақыр соңында, РНҚдан ақуызды синтездеу кезінде оқылымды сақтау маңызды. Оқу шеңбері үш нуклеотидтің қандай тобын ақуыздағы бір аминқышқылға сәйкес келетін кодон ретінде оқылады. Егер үш нуклеотидтің көптігі емес ДНҚ фрагменті генінде жойылса, оқу кадрының ауысуы орын алады – кодтау өзгерістері пайда болады. Мұны жыртылған беттерден кейін қалған кітапта барлық әріптер алфавиттік тәртіппен ауыстырылады. Неғұрлым алдамшы болыңыз. Бұл дұрыс емес синтезделген ақуызмен бірдей нәрсе.

Биомолекулярлық сылақ

Қалыпты ақуыз синтезін қалпына келтіру үшін ген терапиясының тиімді әдістерінің бірі қысқа нуклеотидтік тізбектерді пайдалана отырып экзондарды өткізіп жіберу болып табылады.Marlin Biotech-те осы әдіс арқылы дистрофин генімен жұмыс істеу технологиясы әзірленді. Белгілі болғандай, транскрипция барысында (RNA синтезі), протеотриттер деп аталатын РНҚ алдымен протеин-кодтау аймақтарын (экссондар) және кодсыздандыруды (интрондарды) қамтиды. Бұдан соң, интондар мен экзондар бөлініп, экзондардан тұратын «жетілген» РНҚ қалыптасады. Осы сәтте кейбір экссондар арнайы молекулалардың көмегімен «жабылған» болуы мүмкін. Нәтижесінде, жетілген РНҚ-да құтылуды қалайтын кодтау аймақтары болмайды және осылайша оқу жиектері қалпына келтіріледі, ақуыз синтезделеді.

«Біз бұл технологияны қате жасадық. in vitro, – дейді Vadim Zhernovkov, яғни Duchenne myodystrophy бар пациенттердің жасушаларынан жасуша мәдениетінде. Бірақ жеке жасушалар организм емес. Жасушалық процестерге шабуыл жасағанда, біз тірі әсерлерді байқап отыруымыз керек, бірақ адамдарды түрлі себептермен, этикалықтан ұйымға дейін тестілеуге тарту мүмкін емес. Сондықтан зертханалық жануарға негізделген белгілі мутациялармен Duchenne myodystrophy үлгісін алу қажет болды ».

Микроұяшықты қалай тесуге болады?

Трансгенді тышқандар адамның ауыр генетикалық ауруларының тірі үлгілерін жасауға мүмкіндік береді. Адамдар осы кішкентай жаратылыстарға ризашылық білдіруі керек.

Трансгендік жануарлар – зертханада алынған жануарлар, геномында мақсатты түрде, саналы түрде өзгертіледі. Өткен ғасырдың 70-ші жылдарында трансгенді құру гендер мен белоктардың функцияларын зерттеудің ең маңызды әдісі болып табылатынын анықтады. Толық генетикалық түрлендірілген ағзаны алудың ең ерте әдістерінің бірі ұрықтандырылған жұмыртқалардың зиггетінің пронуклеусіне («ядролардың алдынғышы») ДНҚ-ны енгізу болды. Бұл қисынды, өйткені жануардың геномын оны дамуының басында оңай өзгертуге болады.

Зергерлердің қызғаныштары бар. Pronucleus zigote-ға ДНҚ-ны енгізу – бұл ең ерте және дәстүрлі трансгенді технологиялардың бірі. Инъекция микроскоптың көмегімен ультра саусақтарды 400 есе ұлғайту арқылы қолмен жасалады

Зиготаның ядросына ену өте нетривиалды емес, себебі біз микроскоск туралы айтады. Тінтуірдің жұмыртқаның жасушасы 100 мкм диаметрі, ал пронукли 20 мкм. Операция 400 есе ұлғайтылған микроскоп астында жүргізіледі, бірақ инъекция ең қолмен жұмыс болып табылады.Әрине, «инъекцияға» дәстүрлі емес шприц емес, сонымен қатар гендік материал жиналатын ішіндегі ішек арна арқылы арнайы шыны игле қолданылады. Бір жағы қолында, екіншісі – өте жұқа және өткір – көзге көрінбейді. Әрине, боросиликат әйнектің мұндай нәзік құрылысы ұзақ уақытқа сақталмайды, сондықтан зертхананың иелігінде бос орын бар, ол жұмыс алдында ғана арнайы машинаға түседі. Бояусыз жасушаны контрастты бейнелеудің арнайы жүйесі пайдаланылады – пронюрдің өзі араласады, бұл травматикалық болып табылады және жасушалардың өмір сүруінің қауіп факторы болып табылады. Бояу тағы бір осындай фактор еді. Бақытымызға орай, жұмыртқа өте күшті, бірақ трансгенді жануарларды тудыратын зиготтардың саны ДНҚ инъекциясы жасалатын жұмыртқалардың жалпы санының тек бірнеше пайызын құрайды.

Келесі кезең – хирургиялық операция. Микроинженерлі зиготаларды трансплантациялау операциясы болашақ трансгенге арналған суррогат ана бола алатын алушы тінтуірдің шұңқырлы шұңқырына өтеді.Содан кейін зертханалық жануар жүктілік циклі арқылы табиғи түрде өтеді, ал ұрпақ дүниеге келеді. Әдетте қоқыста трансгенді тышқандардың шамамен 20% -ын құрайды, бұл әдіс жетілмегендігін көрсетеді, себебі ол кездейсоқтықтың үлкен элементі бар. Инъекция кезінде зерттеуші енгізілген ДНҚ фрагменттері болашақ ағзаның геномына қалай кіретіндігін бақылай алмайды. Эмбрион сатысында жануардың өліміне әкелетін мұндай комбинациялардың жоғары ықтималдығы бар. Дегенмен, әдіс жұмыс істейді және бірқатар ғылыми мақсаттарға қолайлы.

ДНК қайшы

Бірақ CRISPR / Cas9 технологиясын қолдана отырып, мақсатты геномды өңдеуге негізделген тиімді әдіс бар. «Молекулярлық биология бүгінгі күні алыс теңіздегі экспедициялардың жүзуімен ұқсас, – дейді Вадим Черновов.- Жыл сайын дерлік біздің өмірімізді өзгерте алатын осы ғылымда елеулі жаңалықтар пайда болады, мысалы, бірнеше жыл бұрын микробиологтар табылды , зерттелген бактериальды түрлер вирустық инфекцияларға иммунитет болып табылады.Дари зерттеулер нәтижесінде бактериялық ДНҚ-ның белгілі бір локус (CRISPR) бар екендігі анықталды,оның ішінде РНК фрагменттері синтезделеді, олар сыртқы элементтердің нуклеин қышқылдарына, мысалы, ДНҚ-ға немесе РНҚ-ға вирустарды байланыстыра алады. Бұл RNA-ға байланыстыратын Cas9, ферментті нуклеаз. РНК Nclus кесу жасайтын ДНҚ-ның белгілі бір аймағын белгілейтін Cas9 нұсқаулығы ретінде қызмет етеді. Шамамен 3-5 жыл бұрын, алғашқы ғылыми мақалалар пайда болды, онда CRISPR / Cas9 технологиясы геномды өңдеу үшін жасалды. «

Протеинді кескіш. Диаграмма RNA нұсқаулығы ретінде әрекет ететін субгеномикалық RNA (sgRNA), оның секциясы, сондай-ақ көрсетілген РНҚ нұсқаулығындағы екі геномдық ДНҚ-ның екеуін де кесіп тастайтын Cas9 белок нуклеазын қамтитын CRISPR / Cas9 процесін көрсетеді.

Кездейсоқ кірістіру үшін конструкцияны енгізу әдісімен салыстырғанда, жаңа әдіс CRNPR / Cas9 жүйесінің элементтерін генетаның дұрыс бөліктеріне нақты мақсатты РНК бағыттаушысына бағыттап, қалаған ДНҚ тізбегін мақсатты түрде жоюға немесе енгізуге мүмкіндік беретін етіп таңдауға мүмкіндік береді. Бұл әдіс бойынша қателіктер де мүмкін (РНК нұсқаулығы кейде оған бағытталған аймаққа байланысты емес), алайда, CRISPR / Cas9 көмегімен трансгенді құрудың тиімділігі шамамен 80% құрайды.«Бұл әдіс трансгенді құру үшін ғана емес, сонымен қатар басқа да облыстарда, әсіресе, гендік терапияда кең перспективаға ие», – дейді Вадим Жерновков.- Алайда технология тек жолдың басында ғана және елестетіңіз адамның коды CRISPR / Cas9-пен қиын болады, өйткені қате болуы мүмкін болғандықтан, адамның геномның маңызды кодтау бөлігін жоғалту қаупі бар «.

Сүт медицинасы

Трансгендік технологияларды дамыту фармацевтика өнеркәсібі талап ететін жануарлар белоктарын өндіруге мүмкіндік береді. Бұл белоктар трансгендік ешкі мен сиыр сүтінен алынып тасталады. Тауық жұмыртқасынан нақты ақуыздарды алу технологиялары да бар.

Ресейлік Marlene Biotech компаниясы Duchenne myodystrophy-ке әкелетін мутацияны толығымен қайта жасаған трансгенді тышқан жасай алды және келесі қадам гендік терапия технологиясын сынау еді. Сонымен қатар, зертханалық жануарларға негізделген адам генетикалық ауруларының үлгілерін жасау трансгенді қолданудың жалғыз түрі емес. Осылайша, Ресейде және батыс зертханаларында биотехнология саласында жұмыс жүргізілуде, бұл фармацевтикалық өнеркәсіп үшін маңызды болып табылатын жануарлардан алынатын дәрілік протеиндерді алуға мүмкіндік береді.Өндірушілер, сиыр немесе ешкі пайдаланылуы мүмкін, онда сүт құрамындағы ақуыздарды өндіруге арналған ұялы құрылғы өзгеруі мүмкін. Дәрілік протеинді химиялық құралдармен емес, сонымен қатар препараттың тиімділігін арттыратын табиғи механизмді пайдалану арқылы алуға болады. Қазіргі уақытта адам лактоферрин, пророкиназ, лизозим, атрин, антитромбин және басқалары сияқты дәрілік протеиндерді өндіру үшін технологиялар әзірленді.


Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: