Категорії
Різне

«Ножиці» для ДНК

Нобелівську премію з хімії за 2020 рік присуджено працюючій в Берліні француженці Еммануель Шарпантьє і американці Дженіфер Дудна за розробку методу редагування генома, що отримав неофіційну назву «генетичні ножиці».

Цього року нагороду вперше розділили дві жінки. 51-річна Шарпантьє і 56-річна Дудна – лише шоста і сьома лауреатки Нобелівської премії з хімії за всю її історію (зі 168 лауреатів-чоловіків).

Advertisements

Як сказано в рішенні Нобелівського комітету, створена ними технологія CRISPR-Cas9 здійснила справжню революцію в біології та медицині. Вже сьогодні відкриття застосовується для лікування ракових хворих, а в майбутньому вчені планують назавжди розпрощатися зі спадковими хворобами.

Служба BBC коротко пояснює, в чому суть революційного відкриття, удостоєного у вівторок вищої нагороди наукового світу. Будь-який живий організм складається із клітин, в кожній з яких згорнута в клубок ДНК – подвійна спіраль генетичного коду. У людини цей ланцюжок інформації довжиною в шість мільярдів ланок (два ланцюжки по 3 мільярди), накопичених нашими предками за сотні мільйонів років еволюції.

Винайдені Шарпантьє і Дудна «генетичні ножиці» дозволяють вирізати з цього ланцюга потрібний фрагмент. Після операції видалені ланки можна замінити «латкою» – іншим генетичним кодом або просто «зшити» ДНК, немов і не було його там. У певному сенсі це дозволяє вченим повернути організм в минуле і позбавити небажаного «багажу», накопиченого в результаті природного відбору, якщо через тисячі років він перестав бути потрібним або почав створювати проблеми.

За допомогою тієї ж технології можна генетично модифікувати живі організми, надаючи їм практично будь-які задані характеристики – від вибору потрібного забарвлення до створення сільгоспкультур, стійких до змін клімату.

Ланцюжок ДНК називається генетичним кодом, оскільки в ньому зашифрована послідовність амінокислот, з яких складаються білки – основний будівельний матеріал клітин, хоча в теорії кількість білків майже нескінченна (в тілі людини їх близько 10 тисяч видів і всі вони зібрані з 20 амінокислот). Кожен з них, у свою чергу, зашифрований набором з трьох нуклеотидів з однією з чотирьох азотистих основ на кінці. Достатньо змінити всього лише одну з них і код зміниться.

Саме ця здатність змінюватися на генетичному рівні – тобто мутувати – і є головною властивістю живих організмів, що відрізняє їх від неживої природи. Мутації можуть відбуватися як під впливом зовнішнього середовища (наприклад, радіації), так і в результаті внутрішніх поломок – помилок при складанні клітиною власних копій. Так чи інакше організм накопичує їх протягом усього життя і передає своїм нащадкам. Якщо зміни в ДНК допомагають наступному поколінню вижити, то з часом мутація остаточно закріплюється на генетичному рівні. Якщо ні, такий організм гине. Так відбувається природний відбір.

В ходу еволюції ланцюжок ДНК накопичував все нову і нову інформацію, при чому деякі фрагменти втратили свою первісну функцію. Так відбувалося протягом мільйонів років, поки в XXI столітті людина не навчилася вносити зміни в ДНК штучним методом, редагуючи генетичний код.

Шарпантьє і Дудна – не перші, кому спало на думку вносити зміни в ДНК. Способи редагування генома існували і раніше. Тільки в минулому році американка Френсіс Арнольд отримала Нобелівську премію з хімії за розроблену майже 20 років тому технологію спрямованої еволюції, засновану саме на штучно створених мутаціях. Але саме лауреати цього року винайшли метод, що дозволяє редагувати генетичний код настільки точно, щоб в нього можна було вносити численні прицільні зміни.

Технологію CRISPR-Cas9, яку розроблено вісім років тому, вже використовують в генетичних лабораторіях по всьому світу, як в медичних цілях, так і для вдосконалення методів сільського господарства і т.п.

Саме за допомогою цієї технології китайський професор Хе Цзянькуй в 2018 році відредагував ДНК людських ембріонів, в результаті чого на світ вперше з’явилися генетично модифіковані діти і на редагування ДНК людини було фактично накладено мораторій. Однак дослідження тривають. І вже у травні цього року технологію CRISPR випробували для лікування сліпоти.

Advertisements