BIOHACK | БИОТЕХНОЛОГИИ

2022-06-08 22:22:00 ​​CRISPR-Combo редактирует одни гены и активирует другие

Исследователи из Университета Мэриленда (UMD) разработали систему, которую назвали CRISPR-Combo, умеющую редактировать несколько генов, одновременно изменяя экспрессию других в растениях.

Система CRISPR — это мощный инструмент, позволяющий ученым копировать и вставлять изменения в определенные гены живых организмов. Это открыло возможность для новых методов лечения ряда заболеваний, включая рак, диабет, генетические формы слепоты и заболевания крови. Также могут быть внесены изменения для улучшения сельскохозяйственных культур и животных, включая новые формы борьбы с вредителями и создание новых полезных типов микробов.

Более поздние разработки улучшили рецепт CRISPR. Некоторые позволяли редактировать несколько разных генов одновременно, другие версии вообще избегали разрезания ДНК, вместо этого сосредоточившись на включении или выключении экспрессии генов по мере необходимости.

В новом исследовании ученые объединили оба этих метода в один инструмент, который уместно назвали CRISPR-Combo. Обычно одна направляющая цепь РНК выполняет либо функции редактирования, либо функции активации, то есть они могут выполнять только одну или другую функцию. Для этого исследования команда назначила две функции разным РНК — редактирование общего Cas9 и активацию каркасной гРНК.

Команда проверила концепцию в нескольких экспериментах. Во-первых, они использовали растения томата и риса, чтобы продемонстрировать, что могут выполнять обе функции без какого-либо пересечения, и испытания прошли успешно.

«В качестве доказательства концепции мы показали, что можем выключить ген А и успешно усилить или активировать ген В без случайного кроссинговера и выключения гена В или активирования гена А», — сказал Ипин Ци, соавтор исследования.

Затем они экспериментировали с обычным лабораторным растением кресс-салата, чтобы выяснить, как можно одновременно внести два полезных изменения. Они отредактировали ген, который делает растения более устойчивыми к гербицидам, и активировали ген, который заставляет растения цвести раньше. Конечным результатом стал искусственный кресс-салат, устойчивый к гербицидам и размножающийся в 2 раза быстрее, дающий 8 поколений за один год.

В других тестах команда намеревалась повысить эффективность разведения новых сортов растений за счет культивирования тканей. Они отредактировали полезные гены у тополей и активировали три других, которые способствуют регенерации тканей растений, и обнаружили, что образцы тополя отращивают новые корни намного быстрее, повышая вероятность успеха искусственных культур.

Между тем, было обнаружено, что рис, отредактированный с помощью CRISPR-Combo, вырастает, не нуждаясь в обычных добавках гормона роста, и экспрессирует больше отредактированного гена, чем растения, выращенные с гормонами.

По словам команды, новая техника открывает широкий спектр возможностей для более эффективного редактирования сельскохозяйственных культур и других растений, придавая им такие черты, как устойчивость к гербицидам и улучшенное питание.

«Возможности действительно безграничны с точки зрения характеристик, которые можно комбинировать», — сказал Ипин Ци, доцент кафедры растениеводства и ландшафтной архитектуры и соавтор исследования. «Но действительно интересно, что CRISPR-Combo представляет уровень сложности генной инженерии растений, которого у нас не было раньше». Открыть/Комментировать

2022-06-06 22:22:00 ​​DeepMind открыла код движка симуляции физических процессов MuJoCo

Компания DeepMind, ставшая в 2014 году частью Alphabet Inc., открыла исходный код движка симуляции физических процессов MuJoCo (Multi-Joint dynamics with Contact). Теперь в разработке могут принимать участие представители сообщества GitHub. Код распространяется под лицензией Apache 2.0.

MuJoCo предназначена для исследований в области новых технологий, связанных с созданием роботов и сложных механизмов. Разработчики отмечают, что проект поможет быстро и точно моделировать сочлененные структуры, взаимодействующие с физическим миром. Кроме робототехники MuJoCo можно применять в области разработки алгоритмов машинного обучения, биомеханических гаджетов и создания 3D-графики.

В репозитории проекта находится сама библиотека движка, инструкции для запуска и сборки, а также вся необходимая информация для тех, кто хочет принять участие в разработке и внести свой вклад в развитие системы.

MuJoCo написан на C/C++ и оптимизирован для максимальной производительности. Открыть/Комментировать

2022-06-04 15:41:44 ​​Редактирование генов изменило социальное поведение хомячков

Ранее редактирование генов уже применяли для лечения болезней и исправления «генетических ошибок». Теперь ученые пошли дальше и решили с его помощью изменить социальное поведение у группы сирийских хомячков.

Метод редактирования генов CRISPR-Cas9 предоставляет ученым огромные возможности: например, с его помощью гуманизированные мыши были успешно вылечены от ВИЧ, а сравнительно недавно генетическую терапию применили на людях, страдающих врожденной слепотой и наследственными заболеваниями крови. Теперь этот метод использовали для изменения социального поведения животных, и результаты оказались неожиданными.

Редактирование генов опробовали на группе сирийских хомячков (Mesocricetus auratus), популярных лабораторных животных. Именно на этом виде ученые впервые наблюдали влияние гормонов на социальное поведение, при этом реакции животных были схожи с поведением человека.

У подопытных животных «выключили» рецептор Avpr1a, на который воздействует гормон вазопрессин. Он связан с социальными взаимодействиями, такими как привязанность, сотрудничество, общение, доминирование и агрессия. Команда исследователей ожидала, что без рецептора Avpr1a хомячки будут менее агрессивны и коммуникабельны.

Но произошло обратное: генетически модифицированные животные были намного общительнее и агрессивнее, чем обычные, причем самки в этом не уступали самцам. Возможно, это означает, что воздействие вазопрессина на Avpr1a носит не столько возбуждающий, сколько тормозящий характер, а гормон, «отвечающий» за социальную агрессию, на самом деле удерживает животных от еще более серьезных конфликтов.

Иными словами, хотя методы, опробованные на хомячках, потенциально можно применять к людям, мы все еще недостаточно знаем о том, как гены взаимодействуют с нейронными цепями в нашем мозгу, чтобы с уверенностью говорить о прогнозируемых результатах.

Возможно, дальнейшие исследования позволят ученым как следует разобраться в этом вопросе, и тогда методы редактирования генов можно будет задействовать в лечении нейропсихиатрических расстройств — от аутизма до депрессии.

Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS. Открыть/Комментировать

2022-06-02 18:00:04 ​​ Представляем один из лучших каналов о технологиях Хайтек+

Передовые технологии и научные открытия из первоисточников, оперативно, только главное с ключевыми деталями. Попробуйте и вы не сможете оторваться.

Вот лишь некоторые из последних новостей на канале:

— Создана технология запуска термоядерного синтеза гиперзвуком

— NASA испытает технологию космической пращи для отправки спутников на орбиту

— Серные батареи Theion увеличат дальность пробега электромобилей до 1400 км

— Ученые впервые вылечили диабет ультразвуком, без диет и лекарств

— Повторный эксперимент биологов доказал наличие самосознания у рыб

— Физики предприняли первую попытку узнать, что находится внутри черной дыры

— «Переходное программирование» омолодило клетки человека на 30 лет

Подписаться Открыть/Комментировать

2022-05-26 22:22:00 ​​Генетичесии модифицированные томаты научились накапливать провитамин D3

По всему миру от недостатка витамина D3, жизненно необходимого для нормального развития костей, защиты зубов и работы иммунной системы, страдает около миллиарда человек. Теперь у них появится возможность восполнять его недостаток, употребляя в пищу генетически модифицированные помидоры.

Голод все еще остается одной из главных проблем человечества. Около трети населения земного шара страдает от недостатка витаминов и минеральных веществ в пище, и особенно этот «скрытый голод» касается населения развивающихся стран, что приводит к значительным социально-экономическим последствиям. Наиболее часто встречается дефицит железа, цинка, провитамина А, фолиевой кислоты и йода: недостаток этих веществ приводит к развитию различных заболеваний, в том числе рака, и общему ухудшению состояния здоровья.

В настоящее время дефицит витаминов и минералов чаще всего восполняют с помощью пищевых добавок, например, витаминных капсул для детей, и обогащенных продуктов питания вроде йодированной соли, – однако наибольшие надежды специалисты-нутрициологи возлагают на расширение рациона питания и повышение содержания полезных микроэлементов в сельскохозяйственных культурах.

В условиях глобальных изменений климата все чаще заходит речь о полной смене продовольственной системы, которая теперь должна быть направлена не только на обеспечение человечества пищей, но и на сохранение хрупких природных экосистем. С помощью биотехнологических методов возможно снизить зависимость человека от животных продуктов за счет повышения питательной ценности растений: например, относительно недавно был получен рапс (Brassica napus) с повышенным содержанием омега-3-жирных кислот, который может служить альтернативой рыбьему жиру.

В новой статье, опубликованной в Nature Plants, международный коллектив ученых сообщил о получении биообогащенных помидоров с повышенным содержанием витамина D3. Этот витамин играет ключевую роль в усвоении кальция и фосфора, а также повышает устойчивость организма к вирусным заболеваниям. Его недостаток может привести к детскому рахиту, остеомаляции и остеопорозу; помимо этого существуют данные о влиянии недостатка этого витамина на развитие неврологических, сердечно-сосудистых, вирусных и аутоиммунных заболеваний, а также раковых опухолей.

Хотя витамин D3 может вырабатываться в коже человека под воздействием ультрафиолетового излучения, нахождение под прямыми лучами солнца увеличивает риск рака кожи, а эффективность выработки витамина сильно зависит от наличия солнцезащитных средств и типа кожи. Как следствие, гораздо безопаснее восполнять недостаток этого витамина, употребляя в пищу продукты, обогащенные 7-дегидрохолестерином (7-DHC), провитамином, который в нашем организме спонтанно изомеризуется в холекальциферол, или витамин D3.

Провитамин 7-DHC присутствует в листьях и незрелых зеленых плодах томата (Solanum lycopersicum), а вот в спелых помидорах его уже совсем мало. Авторы «поправили» гены, отвечающие за превращение 7-DHC в холестерин, заблокировав этот метаболический путь, – и провитамин начал накапливаться в спелых помидорах. Как итог, полученные таким образом модифицированные помидоры содержали до 2 мкг 7-DHC, который при облучении УФ-светом благополучно превращался в витамин D3. У модифицированных растений не наблюдалось значительных изменений в морфологии или составе плодов, а при альтернативной модификации генома возможно получение помидоров, содержащих до 10 мкг 7-DHC, – то есть, для обеспечения суточной потребности организма в витамине D3 достаточно будет съесть один-два плода. Открыть/Комментировать

2022-05-24 22:22:00 ​​Обнаружена генетическая мутация, продлевающая жизнь на 23%

Бактерии, обитающие в гидротермальных источниках на дне океанов, завораживают учёных своей способностью выживать в самых суровых условиях, например, в отсутствии кислорода или при температуре, превышающей 100 °C.

Такие организмы называют экстремофилами, и исследователи внимательно изучают их, чтобы понять причину их феноменальной живучести.

Выясняется, что одна из причин этого заключается в генетической мутации, которая позволяет этим микроорганизмам безошибочно синтезировать белки. Наделив такой же мутацией плодовых мушек, круглых червей и дрожжи, исследователи увидели, что продолжительность жизни этих организмов заметно увеличилась.

Авторы исследования предполагают, что нашли не изученный ранее фактор, отвечающий за старение организмов. Это открытие можно будет использовать при создании новых препаратов, продлевающих жизнь и обеспечивающих здоровое старение.

Предыдущие исследования процессов старения концентрировались на негативном влиянии накопившихся в генах мутаций на состояние здоровья. Напомним, что в генах зашифрована «инструкция» по производству жизненно важных молекул, включая белковые.

Новая работа, в свою очередь, изучает ошибки, которые происходят на стадии синтеза (постройки) белка. Эти ошибки приводят к созданию неправильных белковых структур.

Известным примером такого «неправильного» синтеза являются амилоидные бляшки, которые считаются основной причиной нейродегенеративных заболеваний, к примеру, болезни Альцгеймера.

Белок синтезируется из аминокислот, и ключевым «станком» в этом процессе являются рибосомы, входящие в состав всех живых клеток. Рибосома синтезирует белок, двигаясь вдоль молекулы матричной РНК, несущей информацию о том, как белок должен быть собран.

Когда в процесс этой «печати» закрадывается ошибка, на выходе может получиться тот самый «бракованный» белок. Клетки умеют находить такие белки и избавляться от них, пока те не нанесли вреда организму, однако с возрастом их бдительность неминуемо ослабевает, что и выражается в развитии всевозможных заболеваний.

В рибосоме есть часть, важная для правильной трансляции (синтеза белка) — аминокислота RPS23. В большинстве организмов этот белок присутствует неизменно. Однако исследователи обратили внимание, что у одноклеточных организмов-экстремофилов — архей — присутствует мутация в гене, кодирующем эту аминокислоту.

Используя технологию CRISPR, учёные внедрили эту мутацию в ДНК дрожжей Schizosaccharomyces pombe, круглых червей Caenorhabditis elegans и плодовых мушек дрозофил.

В результате в организмах-мутантах стало гораздо меньше «бракованных» белков, и они стали более устойчивы к высоким температурам.

Но что важнее всего, продолжительность жизни всех этих разных организмов увеличилась на 9-23%. Также мутанты выглядели гораздо более здоровыми, чем их обычные сородичи: генетически модифицированные мушки ползали гораздо активнее, а черви производили больше потомства.

Более точная трансляция белков может объяснить эффект некоторых существующих лекарств, продляющих жизнь. Исследователи выяснили, что антибиотик рапамицин сокращает количество ошибок при синтезе белка в организме. Однако ряд серьёзных побочных эффектов, включающих подавление иммунитета и риск инфекций, исключает его использование в качестве «эликсира жизни».

Новое исследование было опубликовано в научном журнале Cell Metabolism.

Учёные планируют продолжить поиски подобных полезных мутаций в геномам других организмов, помимо архей.

Остаётся надеяться, что они найдут ещё более удачные вариации генов, продлевающие жизнь. Открыть/Комментировать

2022-05-17 20:20:24 ​​Ученые описали способ замедления старения с помощью гена молодости

Ученные обнаружили ген, ответственный за продление молодости.

При активации участка ДНК с этим геном за счет добавления его копии оказалось возможным замедлить процесс старения. К такому выводу пришла международная группа ученых после эксперимента на мышах.

Как следует из публикации в журнале Nature Aging, в эксперименте принимали участие две группы грызунов. Одна из них быстро старела, вторая развивалась обычно. Генную терапию применяли на всех, за исключением контрольной группы.

Прогерия — это один из редких генетических дефектов, который вызывает очень быстрое старение организма. Он встречается, в том числе и у людей, из-за чего даже в детском возрасте люди в прямом смысле стареют. Замедлить проявления прогерии генетики пытаются уже не одно десятилетие. И вот в их исследованиях наметилась серьезная подвижка.

Ученые установили, что за клеточное старение происходит при снижении репрессии гена FOXM1.

Репрессия гена — это снижение его активности. Ученые задались вопросом, может ли повышенная экспрессия гена FOXM1 замедлить процесс старения. Оказалось, что может. Здоровые мыши, которым «отредактировали» гены прожили на 20-25 недель дольше, чем их собратья из контрольной группы.

Также ученые установили, что применяемая ими терапия заметно снизила проявления прогерии.

После генной терапии животные прожили полноценную жизнь и «редактирование» генов не вызвало появления хронических заболеваний или опухолей. Тем не менее, пока это всего лишь исследование и говорить о том, что ученые нашли генетический эликсир молодости, все-таки преждевременно. Открыть/Комментировать

2022-05-11 19:00:06 ​​Поступайте на перспективную магистерскую программу «Биоинжинерия и биомедицина» от BIOCAD и СПХФУ! Вы можете принять участие в конкурсе на полную оплату обучения от компании.

Преимущества программы: 
1. Весь процесс обучения построен на реальных исследовательских проектах. 
Большая часть обучения проходит в R&D-центре BIOCAD в СПб или в Центре молекулярных и клеточных технологий в СПХФУ. 

2. Вы сможете работать в BIOCAD. 
Студенты программы смогут официально работать в компании уже с первого курса.

3. Вы будете участвовать в создании сложных препаратов. 
Работа в лабораториях подразумевает работу над реальными проектами разработки новых лекарственных препаратов для лечения тяжелых заболеваний. 

Срок подачи документов с 19 июня по 20 июля. Все подробности по ссылке https://bit.ly/3w3ff1o

Задать свои вопросы вы можете в чате программы https://t.me/+8Kjrh4UBqsljMjYy Открыть/Комментировать

2022-01-18 13:01:06 ​​Ищем биотехнолога в группу компаний «Р-Фарм» для работы над интересными проектами ради значимых результатов.

Вам предстоит:

– Разрабатывать и внедрять основные нормативные документы по технологии производства;
– Участвовать в проведении экспериментальных работ по подбору, освоению и внедрению новых технологических процессов, оборудования, сырья и материалов;
– Контролировать выполнение основных и вспомогательных технологических операций на лабораторном и промышленном оборудовании;
– Разрабатывать основные технико-экономические показатели (ТЭП) по препаратам, а также пересматривать и актуализировать их.

Мы предлагаем:

– Работу на самом современном оборудовании.
– Удобное расположение производства.
– Достойное вознаграждение, оформление по ТК РФ.
– ДМС, корпоративные бонусы и спортивные секции, систему внутреннего обучения.
– Программу релокации для соискателей из других регионов.

Присоединяйтесь к команде «Р-Фарм»: https://clck.ru/ZGqkw Открыть/Комментировать

2022-01-17 22:22:00 ​​Новый метод позволяет редактировать геном эндотелиальных клеток

Американские ученые разработали наночастицу для доставки технологии редактирования генов в эндотелиальные клетки.

Ранее эти клетки были недоступны для редактирования генома. Открытие поможет бороться с эндотелиальной дисфункцией и вызываемыми ей заболеваниями, а в перспективе — даже с раком. Исследование опубликовано в журнале Cell Reports.

«Разработанные нами наночастицы представляют собой новую мощную систему доставки для редактирования генома в эндотелиальных клетках сосудов и могут использоваться для лечения многих заболеваний, включая острый респираторный дистресс-синдром от тяжелой формы COVID-19. С помощью этой наночастицы мы можем ввести гены, чтобы предотвратить повреждение сосудов и / или способствовать восстановлению сосудов, исправить генные мутации и включить или выключить гены для восстановления нормальной функции. Это также позволяет нам редактировать несколько генов одновременно. Это важный шаг вперед в лечении любого заболевания, вызванного эндотелиальной дисфункцией», — рассказал Юян Чжао из Детского исследовательского института Стэнли Манна при детской больнице Энн и Роберта Х. Лурье в Чикаго

Эндотелий — это однослойный пласт клеток, которые выстилают внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. Клетки эндотелия крайне важны для работы сосудистой системы, в частности, от них зависит сужение и расширение сосудов.

Однако ряд факторов (курение, лишний вес, малоподвижный образ жизни) приводят к нарушению их функции — эндотелиальной дисфункции.

Она лежит в основе многих заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца, инсульт, бронхолегочная дисплазия и гипертензия легочной артерии.

Теперь американские ученые нашли новый способ бороться с эндотелиальной дисфункцией с помощью технологии редактирования генов CRISPR / Cas9. Они разработали уникальную наночастицу, которая несет плазмидную ДНК CRISPR / Cas9. С помощью однократной внутривенной инъекции ученые вводили наночастицу в организм пациентов. Через несколько дней она начинала действовать. Открыть/Комментировать