ГЕННА РЕДАКЦИЯ НА ХОРА - ПОСТИЖЕНИЕ ИЛИ ЗАПЛАХА

Ето на, дойде и този момент........

Вече си имаме първото генно редактирано бебе. И то не едно, а две. 

Новината дойде от Китай. 

Защо от Китай?

Ами защото в Китай много далновидно влагат огромни средства в наука. От една страна Китай разполага с огромен свободен капитал, но освен това в Китай явно мислят в перспектива! Защото науката, както се вижда, наистина започва да представлява „непосредствена производствена сила“.

Защо това е историческо събитие. 

Първо, това е първата стъпка от един наистина епохален процес.

Нека да обясним.

От научна гледна точка събитието няма аналог. За първи път се променя по точно определен начин генетичен материал още в първите няколко клетки от началото на един нов индивид. Това означава, че всички клетки на роденото дете съдържат променения генетичен материал. Така, както твърди и д-р Хе, се отваря вратата за лекуване на над 12 000 генетични болести, повечето от които много тежки и всичките нелечими досега. Всъщност д-р Хе е успял да изреже в оплодена яйцеклетка (зигота) част от гена CCR5 (дълъг 32 нуклеотида) за протеин, който участва в изграждането на рецептора, през който вируса на ХИВ прониква в клетките. https://www.sciencemag.org/news/2018/11/ethics-aside-does-crispr-baby-experiment-make-scientific-sense. След тази генетична манипулация рецепторът не се изгражда правилно и вирусът не може да влезе и зарази клетките на индивида, който притежава тази индуцирана мутация. Д-р Хе е извършил тази манипулация в 22 зиготи, от които били имплантирани 16, и само две са довели до износена бременност. От тази бременност са се родили две момичета близначки. В едното момиче са редактирани и двете копия на гена, а в дугото само едното копие. Хе споменва, че има още една успешна бременност, от която се очаква раждане на ново редактирано бебе. Като оставим настрана техническите проблеми, които винаги възникват и трябва да бъдат решавани при всяка работа с генетичен материал, д-р Хе не е извършил нищо чак толкова трудно и революционно. Тази манипулация е достъпна за всяка съвременна генетична лаборатория, в която хората си разбират от работата.

Всъщност, постижението на Хе е в смелостта да го направи.

И тук идва въпросът с етиката на това генно редактиране на ембриони. Възможността за генно редактиране на човешки индивиди повдига изключително сложни етични, философски, социални, юридически и политически въпроси. Първият и най-важен въпрос е: може ли и трябва ли в името на лекуване на много тежки генетични болести да се разреши генното редактиране на ембриони?

Въпросът може да се постави и обратно: трябва ли генното редакртиране на ембриони за лекуването на зловещи генетични болести да бъде забранено, за да се предотвратят злоупотреби и най-вече създаването на безсмислено редактирани индивиди?

Отговорите на тези въпроси никак не са лесни.

Нека кажем нашето мнение на учени и генетици. 

Смятаме, че CRISPR технологиите все-още не са достигнали необходимото сигурно ниво и не са доказали своята висока безопасност, за да се използват върху ембриони, които после да се имплантират и отглеждат до бебета. Така, че изследвания чрез CRISPR – да, но използването за редактиране на човешки емриони с цел раждане на бебе, засега – не!

И така ние приветстваме първата крачка към сериозното лечение на генетичните заболявания, но нека да бъдем внимателни. Рано е още.

проф. д-р Георги Милошев Специалности: Молекулярна биология и генетика, Епигенетика, Генотоксикология, Екогенотоксикология, Нутригеномика и Епигеномика, Генетика и Епигенетика на асистираната репродукция, Епигенетика на остаряването Дългогодишен популяризатор на науката в България.

доц. д-р Милена Георгиева Специалности:   Генетика, Епигенетика, Молекулярна биология, Нутригеномика, Нутриепигеномика, Епигенетика на заболяванията и остаряването Популяризатор на науката в България.

ЕЗИКЪТ НА ЖИВОТА

Чудото ДНК

Цялата същност на човека, на всички животни и растения, изобщо на всичко живо е закодирана в ДНК. Различната подредба на четирите нуклеотида – Г (гуанин), Т (тимин), Ц (цитозин) и А (аденин) в тази верига, определя какви сме, как живеем, как се справяме с различни видове стрес, към какви заболявания евентуално сме предразположени……

Историята започва така....

Всичко започва в началото на 40^те години на миналия век, време, в което учените все още трудно възприемат молекулата на ДНК като носител на генетична информация. На пръв поглед, структурата на ДНК е много простичка: две комплементарни (взаимносвързани и съответстващи си) полинуклеотидни вериги, всяка от които е съставена от различно подредени четири нуклеотида. Тези четири нуклеотида се означават с буквите А, Г, Ц и Т, и са подредени в специфична последователност (АГЦТТТАЦГ.......), която е уникална за всеки жив организъм. 
В началото нищо не подсказва, че в тази наглед елементарна картина се крие генетичната информация на всеки жив организъм и нещо по-важно, разликите в подредбата на тези четири букви по дължината  на ДНК определя различията между всички нас.  

Благодарение на упорития труд на учените и в частност на късмета на двама от тях Франсис Крик и Джеймс Уотсън, беше разкрита тайната на ДНК. Открит беше двуспиралният модел на нейната молекула (1953), което даде бърз тласък на науката Молекулярна биология. Това откритие позволи на учените да си представят как се извършват основните молекулни процеси върху ДНК, които в крайна сметка контролират и определят функциите й. Връзката между структура и функция се оказа от голямо значение за съществуването на живите организми. С времето се натрупаха данни, които показаха, че начинът, по който молекулата на ДНК е организирана, т.е. нагъната и пакетирана в ядрото, влияе директно върху клетките, а оттам и върху целия организъм. Тази организация на ДНК определя съхранението на генетичната информация, предаването й по време на клетъчното делене, поддържа стабилността на нейната молекула, както и включването и изключването на определени гени в хода на живота на клетките.

Начало на ДНК революцията

Проектът Човешки Геном (Human Genome Project - HGP) стартира през 1990 г. в САЩ с бюджет от 3 млд. долара, предоставени на консорциум от 2000 учени от 20 лаборатории, разположени в шест държави – САЩ, Япония, Великобритания, Германия, Испания и Франция. Първоначалната продължителност на проекта беше предвидена за 15 години. Предвидено беше да бъде разчетен само хаплоидния* човешки геном, т.е. 23^те на брой хромозоми на сборна група от няколко анонимни донора на генетичен материал. С други думи ДНК на няколко неидентифицирани индивида беше смесена и тогава започна разчитането ѝ, като идеята беше да се получи усреднена, сборна информация от тези донори. Проектът, обаче, беше завършен частично за 10 години през 2000 г., когато беше публикувана 90% от нуклеотидната последователност на човешкия геном и напълно през 2003 г. Тогава беше анонсирано революционното пълно разчитане. Доказано беше, че размерът на хаплоидния* човешкия геном е 3 милиарда нуклеотидни двойки. Голямата изненада дойде по-късно, когато учените показаха, че човешкият геном  съдържа само около 20 000 – 25 000 гена, което е около 2% от цялата ДНК. Останалата част доскоро беше наричана „излишна“ ДНК. През следващите десетина години това понятие претърпя големи промени и днес се смята, че точно тази част на ДНК е много важна, едва ли не, по-важна от самите гени, защото контролира работата на генома. Нещо повече, беше показано че разликите между генома на човека и този на мишките, винените мушици и шимпанзето не са много големи. Така например, между човек и шимпанзе разликата в ДНК последователностите е едва 1.8% и въпреки това двата вида се различават драстично. Днес се смята, че разликите между видовете, а и между самите индивиди идват не от генома като цяло, а от начина на работа на този геном, което пък от своя страна се контролира именно от тази смятана доскоро „излишна“ ДНК.

*Човешкият геном е диплоиден, което означава, че притежава двойка от всяка хромозома. Геномът ни се състои от 23 двойки хромозоми, общо 46 на брой хромозоми (22 двойки автозоми и една двойка полови хромозоми – Х и У). Всяка хромозома представлява една отделна молекула ДНК. Всяка клетка на един човешки организъм има еднакъв геном, т.е. 23 двойки хромозоми, които са напълно еднакви във всички видове клетки на един човек.
Хаплоидният хромозомен набор е представен само по 1 хромозома от хомоложната двойка.

проф. д-р Георги Милошев Специалности: Молекулярна биология и генетика, Епигенетика, Генотоксикология, Екогенотоксикология, Нутригеномика и Епигеномика, Генетика и Епигенетика на асистираната репродукция, Епигенетика на остаряването Дългогодишен популяризатор на науката в България.

доц. д-р Милена Георгиева Специалности:   Генетика, Епигенетика, Молекулярна биология, Нутригеномика, Нутриепигеномика, Епигенетика на заболяванията и остаряването Популяризатор на науката в България.

НАУЧНИТЕ СЪБИТИЯ В СЪВРЕМЕННАТА БИОЛОГИЯ ЗА 2017

В навечерието на всяка нова година сме свикнали да си правим равносметка и да си припомняме  онези моменти, които са ни въздействали най-силно. 

И ние, учените, всяка година като на филмова лента си припомняме най-важните научни открития и запомнящи се събития в сферата на биологичната наука.

Без съмнение 2017 година беше наситена с научни събития. 
Много трудно ще бъде да представим всички. Ще се съсредоточим върху на най-грандиозните събития в биологията и медицината през тази година.

1. CRISPR – или как една технология превзема света около нас

На първо място безспорно класираме CRISPR.

И през тази година системата CRISPR/Cas9 не слезе от първите страници на научните и научно-популярните списания.

Какво е новото?

Използвайки CRISPR, учени успяха да подобрят слуха на глухи мишки чрез генно редактиране. Те делетираха гена Tmc1, притежаващ мутация, която води до глухота и значително подобриха слуха на мишки.

В този случай бе направен и друг напредък. Най-трудната част на генната терапия е доставянето на CRISPR редактираното копие на гена до генома на клетките. Досега за тази цел се използваха вируси. Новото през 2017 е, че учените успешно доставиха CRISPR до клетките в ухото, след предварително опаковане на генно редактираното копие в липидна обвивка.   
При хората също се среща глухота, която се дължи на мутация в гена Tmc1,  затова и тези успехи на генното редактиране дават надежда за скорошно създаване на терапия на този вид глухота.

2. Рак – в търсене на лекарството

Бе поставено истинско начало в опитите на учените да преборят рака. Беше разработена успешна имунотерапия на рака.

В какво обаче се състои тази научна разработка, която дава големи надежди на онколозите?!

Чрез генни манипулации имунни клетки на пациенти се настройват така, че собствената имунна система на раково болния пациент да се бори успешно с раковите клетки. През август Агенцията за контрол на храните и лекарствата (на английски: Food and Drug Administration, FDA, USFDA) разреши използването при определени случаи на генна терапия за лечение на остра левкемия.

3. Стволови клетки – надеждата на съвременната медицина или?!

В действие е първата клетъчна терапия със стволови клетки на ембриони. Cecilia Göterström от Каролинския институт в Стокхолм, Швеция заедно със своя екип за първи път проведоха уникален опит за терапия на човешки ембриони. Те се опитват да излекуват още  в утробата фетуси със заболяването остеогенезис имперфекта или известно като заболяване на трошливите кости. Бебетата, родени с това заболяване, имат много слаби лесно чупещи се кости поради наличие на мутация в гена за колаген. 

Екипът на Göterström е получил разрешение да инжектира мезенхимни стволови клетки в зародишите на 30 бременни жени, като надеждата е тези клетки да произведат достатъчно количество нормален колаген и така да заздравят костите на бъдещите бебета.

Планира се тази операция да бъде извършена в 20-та седмица от забременяването. Ако експериментът е успешен, то това ще бъде първата клетъчно-стволова терапия върху еммбриони. 
Какво ще последва е трудно да се предскаже, но потенциалът е огромен.

доц. д-р Георги Милошев Специалности: Молекулярна биология и генетика, Епигенетика, Генотоксикология, Екогенотоксикология, Нутригеномика и Епигеномика, Генетика и Епигенетика на асистираната репродукция, Епигенетика на остаряването Дългогодишен популяризатор на науката в България.

доц. д-р Милена Георгиева Специалности:   Генетика, Епигенетика, Молекулярна биология, Нутригеномика, Нутриепигеномика, Епигенетика на заболяванията и остаряването Популяризатор на науката в България.