0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Содержание

Редактирование генома спасет от внезапной сердечной смерти

Редактирование генома спасет от внезапной сердечной смерти

Редактирование генома спасет от внезапной сердечной смерти

Внезапная сердечная смерть (ВСС) — это естественная ненасильственная смерть от кардиальных причин, чаще всего вследствие желудочковой тахиаритмии, возникающая в течение часа после проявления острых симптомов. ВСС ежегодно уносит жизни около 3 миллионов человек во всем мире.

Специалисты из Медицинского колледжа Бейлора на протяжении многих лет изучают болезни сердца, в том числе наследственные аритмии, которые часто связаны с внезапной сердечной смертью. Один из наблюдаемых пациентов — молодой парень, страдающий унаследованным нарушением сердечного ритма, а именно, катехоламинергической полиморфной желудочковой тахикардией (КПЖТ). Несколько членов его семьи уже скончались по причине внезапной сердечной смерти, сам молодой человек тоже находится в зоне высокого риска.

Такие методы лечения как антиаритмические препараты и имплантируемый дефибриллятор не подходят этому пациенту. Специально для него (а в будущем и для других людей) ученые решили придумать совершенно новый способ терапии.

Генетические исследования показали, что причиной аритмии молодого человека является типичная мутация в гене RYR2. Данный ген кодирует белки, которые формируют кальциевые каналы в клетках сердечной мышцы, называемых кардиомиоцитами.

Кардиомиоциты требуют определенного потока кальция, чтобы сокращаться и расслабляться скоординированно. Если поступление кальция нарушается из-за дефектных кальциевых каналов, как это бывает при мутациях RYR2, то начинаются опасные для жизни перебои сердечного ритма. Мутациями гена RYR2 обусловлено почти 60% всех случаев КПЖТ.

Исследователи решили попробовать устранить мутацию RYR2 у генно-модифицированных мышей с КПЖТ. Пока искали подходы к лечению, выяснилось, что аритмию вызывает мутация одной конкретной копии гена RYR2 под названием R176Q.

Специалисты разработали векторы для генной терапии на основе аденоассоциированных вирусов (AAV). Эти вирусы должны были доставить CRISPR / Cas9 (AAV-CRISPR) прямо в сердце животных и отредактировать нужное место, устранив болезнетворную мутацию R176Q.

Ученые ввели десятидневным генно-модифицированным мышатам с мутацией R176Q инъекцию AAV-CRISPR, а мышата контрольной группы получили плацебо-вирус. Через пять-шесть недель исследователи оценили состояние грызунов и обнаружили весьма обнадеживающие результаты.

Ни одна из мышей, с мутацией R176Q, из той группы, которая лечилась AAV-CRISPR, не развила аритмию. Напротив, 71 % мышей, имеющих мутацию и получивших плацебо-вирус, к этому времени уже страдали выраженной аритмией.

Редактирование дефектной копии гена с использованием AAV-CRISPR значительно уменьшило обилие дисфункциональных белков RYR2. Кроме того, единственной «здоровой копии» гена RYR2, которая осталась невредимой, было достаточно, чтобы поддерживать правильную функцию сердца. Никаких побочных эффектов, связанных с лечением, у мышей не наблюдалось.

Усталые, но довольные ученые очень рады, что смогли выборочно разрушить вызывающий болезнь мутировавший ген, не затронув здоровую копию гена. Сейчас та же команда специалистов тестирует аналогичный подход в стволовых клетках у пациентов с КПЖТ, чтобы оценить эффективность и безопасность лечения для человека.

Внезапная сердечная смерть

Внезапная сердечная смерть – это асистолия или фибрилляция желудочков, возникшая на фоне отсутствия в анамнезе симптомов, свидетельствующих о коронарной патологии. Основные проявления включают отсутствие дыхания, артериального давления, пульса на магистральных сосудах, расширение зрачков, отсутствие реакции на свет и любых видов рефлекторной деятельности, мраморность кожи. Через 10-15 минут отмечается возникновение симптома кошачьего глаза. Патология диагностируется на месте по клиническим признакам и данным электрокардиографии. Специфическое лечение – мероприятия сердечно-легочной реанимации.

МКБ-10

Общие сведения

Внезапная коронарная смерть составляет 40% всех причин гибели людей старше 50, но младше 75 лет, не страдающих диагностированными сердечными заболеваниями. На 100 тысяч населения приходится около 38 случаев ВСС ежегодно. При своевременном начале реанимационных мероприятий в стационаре выживаемость составляет 18% и 11% при фибрилляции и асистолии соответственно. В форме желудочковой фибрилляции протекает около 80% всех случаев коронарной гибели. Чаще страдают мужчины среднего возраста, имеющие никотиновую зависимость, алкоголизм, нарушения липидного обмена. В силу физиологических причин женщины менее подвержены внезапной смерти от кардиальных причин.

Причины

Факторы риска по ВКС не отличаются от таковых для ишемической болезни. К числу провоцирующих воздействий относится курение, употребление большого количества жирной пищи, артериальная гипертензия, недостаточное поступление в организм витаминов. Немодифицируемые факторы – пожилой возраст, мужской пол. Патология может возникать под действием внешних влияний: чрезмерных силовых нагрузок, ныряния в ледяную воду, недостаточной концентрации кислорода в окружающем воздухе, при остром психологическом стрессе. В перечень эндогенных причин остановки сердца входят:

  • Атеросклероз коронарных артерий. На долю кардиосклероза приходится 35,6% всех ВСС. Сердечная смерть наступает сразу или в течение часа после появления специфических симптомов ишемии миокарда. На фоне атеросклеротического поражения нередко формируется ОИМ, который провоцирует резкое снижение сократительной способности, развитие коронарного синдрома, мерцания.
  • Нарушения проводимости. Обычно наблюдается внезапная асистолия. Мероприятия СЛР малоэффективны. Патология возникает при органическом поражении проводящей системы сердца, в частности синатриального, атриовентрикулярного узла или крупных ветвей пучка Гиса. В процентном соотношении сбои проводимости составляют 23,3% от общего числа сердечных смертей.
  • Кардиомиопатии. Выявляются в 14,4% случаев. Кардиомиопатии представляют собой структурные и функциональные изменения коронарной мышцы, не затрагивающие систему коронарных артерий. Обнаруживаются при сахарном диабете, тиреотоксикозе, хроническом алкоголизме. Могут иметь первичную природу (эндомиокардиальный фиброз, субаортальный стеноз, аритмогенная дисплазия ПЖ).
  • Другие состояния. Доля в общей структуре заболеваемости – 11,5%. Включают врожденные аномалии сердечных артерий, аневризму левого желудочка, а также случаи ВКС, причину которых определить не удалось. Сердечная смерть может наблюдаться при тромбоэмболии легочной артерии, которая становится причиной острой правожелудочковой недостаточности, в 7,3% случаев сопровождающейся внезапной остановкой сердца.

Патогенез

Патогенез напрямую зависит от причин, вызвавших заболевание. При атеросклеротическом поражении коронарных сосудов происходит полная окклюзия одной из артерий тромбом, кровоснабжение миокарда нарушается, формируется очаг некроза. Сократительная способность мышцы снижается, что приводит к возникновению острого коронарного синдрома и прекращению кардиальных сокращений. Нарушения проводимости провоцируют резкое ослабление работы миокарда. Нед остаточная сократительная способность становится причиной снижения сердечного выброса, застоя крови в камерах сердца, образования тромбов.

При кардиомиопатиях патогенетический механизм основан на непосредственном снижении работоспособности миокарда. При этом импульс распространяется нормально, однако сердце по тем или иным причинам слабо на него реагирует. Дальнейшее развитие патологии не отличается от блокады проводящей системы. При ТЭЛА нарушается приток венозной крови к легким. Происходит перегрузка ПЖ и других камер, формируется застой крови в большом круге кровообращения. Переполненное кровью сердце в условиях гипоксии оказывается неспособным продолжать работу, происходит его внезапная остановка.

Классификация

Систематизация ВСС возможна по причинам заболевания (ОИМ, блокада, аритмия), а также по наличию предшествующих признаков. В последнем случае сердечная смерть подразделяется на бессимптомную (клиника развивается внезапно на фоне неизмененного здоровья) и имеющую предшествующие признаки (кратковременная утрата сознания, головокружение, боли в груди за час до развития основной симптоматики). Наиболее важной для проведения реанимационных мероприятий является классификация по типу нарушения сердечной деятельности:

  1. Фибрилляция желудочков. Имеет место в абсолютном большинстве случаев. Требует проведения химической или электрической дефибрилляции. Представляет собой хаотичные беспорядочные сокращения отдельных волокон миокарда желудочков, неспособные обеспечить кровоток. Состояние обратимое, хорошо купируется с помощью реанимационных мероприятий.
  2. Асистолия. Полное прекращение сердечных сокращений, сопровождающееся остановкой биоэлектрической деятельности. Чаще становится следствием фибрилляции, однако может развиваться первично, без предшествующего мерцания. Возникает как следствие тяжелой коронарной патологии, реанимационные мероприятия малоэффективны.
Читать еще:  Мрт копчика — что показывает и как к нему подготовиться

Симптомы внезапной сердечной смерти

За 40-60 минут до развития остановки возможно появление предшествующих признаков, к которым относится обморок длительностью 30-60 секунд, выраженное головокружение, нарушение координации, снижение или подъем артериального давления. Характерны боли за грудиной сжимающего характера. Со слов пациента, сердце будто сжимают в кулаке. Симптомы-предшественники наблюдаются не всегда. Зачастую больной просто падает во время выполнения какой-либо работы или физических упражнений. Возможна внезапная смерть во сне без предшествующего пробуждения.

Сердечная остановка характеризуется утратой сознания. Пульс не определяется как на лучевой, так и на магистральных артериях. Остаточное дыхание может сохраняться на протяжении 1-2 минут с момента развития патологии, но вдохи не обеспечивают необходимой оксигенации, так как кровообращение отсутствует. При осмотре кожа бледная, синюшная. Отмечается цианоз губ, мочек ушей, ногтей. Зрачки расширены, не реагируют на свет. Отсутствует любая реакция на внешние раздражители. При тонометрии АД тоны Короткова не выслушиваются.

Осложнения

К числу осложнений относится метаболическая буря, которая наблюдается после успешных реанимационных мероприятий. Изменения pH, обусловленные длительной гипоксией, приводят к нарушению деятельности рецепторов, гормональных систем. При отсутствии необходимой коррекции развивается острая почечная или полиорганная недостаточность. Почки также могут поражаться микротромбами, образующимися при появлении ДВС-синдрома, миоглобином, выброс которого происходит при дегенеративных процессах в поперечнополосатой мускулатуре.

Некачественно проведенная сердечно-легочная реанимация становится причиной декортикации (смерти мозга). При этом тело пациента продолжает функционировать, однако кора больших полушарий погибает. Восстановление сознания в таких случаях невозможно. Сравнительно легкий вариант церебральных изменений – постгипоксическая энцефалопатия. Характеризуется резким снижением умственных способностей больного, нарушением социальной адаптации. Возможны соматические проявления: параличи, парезы, нарушение функции внутренних органов.

Диагностика

Внезапная сердечная смерть диагностируется врачом-реаниматологом или другим специалистом, имеющим медицинское образование. Определить остановку кровообращения вне стационара способны обученные представители служб экстренного реагирования (спасатели, пожарные, полицейские), а также люди, случайно оказавшиеся рядом и обладающие необходимыми познаниями. Вне больницы диагноз выставляется исключительно на основании клинических признаков. Дополнительные методики используются только в условиях ОРИТ, где для их применения требуется минимальное время. К числу методов диагностики относятся:

  • Аппаратное пособие. На кардиомониторе, к которому подключен каждый пациент реанимационного отделения, отмечается крупноволновая или мелковолновая фибрилляция, желудочковые комплексы отсутствуют. Может наблюдаться изолиния, но подобное происходит редко. Показатели сатурации быстро снижаются, артериальное давление становится неопределяемым. Если больной находится на вспомогательной вентиляции, аппарат ИВЛ сигнализирует об отсутствии попыток самостоятельного вдоха.
  • Лабораторная диагностика. Проводится одновременно с мероприятиями по восстановлению кардиальной деятельности. Большое значение имеет анализ крови на КЩС и электролиты, в котором отмечается сдвиг pH в кислую сторону (снижение водородного показателя ниже 7,35). Для исключения острого инфаркта может потребоваться биохимическое исследование, при котором определяется повышенная активность КФК, КФК МВ, ЛДГ, повышается концентрация тропонина I.

Неотложная помощь

Помощь пострадавшему оказывают на месте, транспортировка в ОРИТ осуществляется после восстановления сердечного ритма. Вне ЛПУ реанимацию проводят путем простейших базовых приемов. В условиях стационара или машины скорой помощи возможно использование сложных специализированных методик электрической или химической дефибрилляции. Для оживления применяют следующие методы:

  1. Базовая СЛР. Необходимо уложить пациента на жесткую ровную поверхность, очистить дыхательные пути, запрокинуть голову, выдвинуть нижнюю челюсть. Зажать пострадавшему нос, положить на рот тканевую салфетку, обхватить его губы своими губами и сделать глубокий выдох. Компрессию следует осуществлять весом всего тела. Грудина должна продавливаться на 4-5 сантиметров. Соотношение компрессий и вдохов – 30:2 независимо от числа реаниматоров. Если сердечный ритм и самостоятельное дыхание восстановились, нужно уложить больного на бок и дождаться врача. Самостоятельная транспортировка запрещена.
  2. Специализированная помощь. В условиях лечебного учреждения помощь оказывают развернуто. При выявлении на ЭКГ мерцания желудочков производят дефибрилляции разрядами по 200 и 360 Дж. Возможно введение антиаритмиков на фоне базовых реанимационных мероприятий. При асистолии вводят адреналин, атропин, натрия бикарбонат, хлористый кальций. Пациента в обязательном порядке интубируют и переводят на искусственную вентиляцию легких, если это не было сделано ранее. Показано мониторирование для определения эффективности врачебных действий.
  3. Помощь после восстановления ритма. После восстановления синусового ритма ИВЛ продолжают до восстановления сознания или дольше, если этого требует ситуация. По результатам анализа КЩС производят коррекцию электролитного баланса, pH. Требуется круглосуточное мониторирование жизнедеятельности больного, оценка степени поражения центральной нервной системы. Назначается восстановительное лечение: антиагреганты, антиоксиданты, сосудистые препараты, дофамин при низком АД, сода при метаболическом ацидозе, ноотропные средства.

Прогноз и профилактика

Прогноз при любой разновидности ВСС неблагоприятный. Даже при своевременно начатой СЛР высок риск ишемических изменений в тканях ЦНС, скелетных мышцах, внутренних органах. Вероятность успешного восстановления ритма выше при фибрилляции желудочков, полная асистолия прогностически менее благоприятна. Профилактика заключается в своевременном выявлении сердечных заболеваний, исключении курения и употребления алкоголя, регулярных умеренных аэробных тренировках (бег, ходьба, прыжки через скакалку). От чрезмерных физических нагрузок (тяжелая атлетика) рекомендуется отказаться.

Внезапная сердечная смерть

Журналист Сергей Доренко разбился на мотоцикле. Точнее, как говорят, сначала у него «остановилось сердце», а потом уже «разбился». Остановилось сердце… Не совсем сразу остановилось. Есть такой медицинский термин «внезапная сердечная смерть». Подавляющее большинство случаев, когда говорят «уснул и не проснулся», или «вдруг потерял сознание и умер», или «водитель автобуса уснул за рулём и врезался в столб», или «вдруг стало плохо с сердцем, а скорая даже доехать не успела».

Эти и ещё много-много подобных трагических историй — почти всегда это внезапная сердечная смерть (ВСС). По статистике ВОЗ частота ВСС составляет 30 случаев в неделю на 1 млн населения. То есть, для Москвы это примерно 18-20 тысяч случаев в год. Чаще всего ВСС развивается в возрасте 50-65 лет, у мужчин в этом возрасте почти в 7 раз чаще, чем у женщин.

При ВСС сердце обычно не совсем сразу останавливается. Почти всегда трагедия начинается с так называемой желудочковой тахикардии, при которой собственные электрические импульсы заставляют сердце работать примерно 300 раз в минуту, но при этом сердце свою функцию (то есть быть насосом для крови) выполнять не может.

Почти всегда при желудочковой тахикардии человек теряет сознание. Желудочковая аритмия может прекратиться сама (с риском вновь повториться), а часто переходит в самостоятельно необратимую форму — фибрилляция желудочков. Теперь уже нет синхронной электрической активности сердца, есть только хаотические подёргивания отдельных его волокон. Вот это уже совсем остановка сердца и клиническая смерть, которая через 3-4 минуты перейдёт в окончательную смерть.

Теоретически вовремя начатая сердечно-лёгочная реанимация (непрямой массаж сердца, и последующая за этим электрическая дефибрилляция) может спасти человека. Дают хоть небольшой шанс выжить. Без сердечно-лёгочной реанимации шансов ноль.

Можно ли предотвратить ВСС? Для себя, для своих близких… Можно! Не защититься на 100%, но хотя бы заметно снизить риск развития ВСС. Так как основной причиной ВСС является так называемая коронарная болезнь сердца, то необходимо выявлять её наличие и наличие тех факторов, которые способствуют её развитию.

Во-первых, все мужчины после 40 и все женщины после 50 лет должны обязательно показаться врачу, чтобы врач оценил сердечно-сосудистые риски и провёл нужно для каждой степени риска обследование.

Во-вторых, если во время физических нагрузок (быстрая ходьба, подъём по лестнице, несение тяжестей, и проч.) вы ощущаете чувство дискомфорта (боли, сжимание, сдавливания, и проч.) в груди (особенно в середине грудной клетки, то есть, за грудиной) или в области желудка, или в области шеи, или в плечах/руках, вам надо немедленно обратиться к врачу, чтобы врач оценил, есть ли у вас стенокардия — одно из самых первых проявлений коронарной болезни сердца.

Читать еще:  Антибактериальные компоненты косметики вредят костям

В-третьих, даже если никаких других болезней у вас нет, важные параметры вашего здоровья не должны отклоняться от нормы: артериальное давление не должно быть выше 140/90, общий холестерин не должен быть выше 5.0 ммоль/л, а его фракция — холестерин ЛПНП — не выше 3.0 ммоль/л (а лучше — 2.6 ммоль/л), глюкоза крови не должна быть выше 5.9 ммоль/л, а индекс массы тела — не выше 30 кг/м2 (в идеале 20-25 кг/м2).
Если какой-то из этих показателей у вас выше нормы, надо обязательно обратиться к врачу, чтобы оценить риски и понять, как исправить отклонение.

В-четвёртых, если вы ещё курите, то надо приложить все усилия, чтобы прекратить курить. Это один из самых важных факторов, которые открывают ворота для коронарной болезни сердца и для внезапной смерти. Обратитесь к врачу, чтобы вместе с врачом рассмотреть возможные пути для прекращения курения.

Ну и ещё немного… для тех, кто думает, что внезапная сердечная смерть, это то, о чём можно мечтать (мол, легко умереть, без мучений, и всё такое…

ВСС это то, с чем современная медицина борется всеми силами, ища всё новые способы. ВСС обрывает жизнь самых деятельных, активных, работоспособных людей. Любая смерть, это трагедия, а внезапная — стократная трагедия для близких, для родных. Внезапная смерть, это неоконченные дела, недостроенный дом, невыросшие дети, ненаписанное завещание.

Люди не должны умирать внезапно! Очень жаль, что поводом всё это написать стала очередная трагедия. Давайте вместе делать всё, чтобы предотвратить многие другие…

Будущее с CRISPR: 5 примеров того, как редактирование генома преобразит наш мир

Будущее с CRISPR

Последние несколько лет CRISPR так и мелькает в заголовках. Эксперты предсказывают, что эта технология редактирования генома изменит нашу планету, преобразует общества, в которых мы живем, и организмы, которые живут рядом с нами. По сравнению с другими инструментами генной инженерии, технология CRISPR (так же известный под более техническим названием CRISPR-Cas9) точна, низкозатратна, проста в использовании и удивительно функциональна.

Ее открыли в начале 1990-х, и впервые использовали в экспериментах 7 лет спустя. Очень быстро CRISPR стала самым популярным инструментом редактирования генома среди исследователей в самых разных областях науки: от человеческой биологии и микробиологии до сельского хозяйства.

Ученые только начали разрабатывать способы использования CRISPR для преобразования нашего мира к лучшему. Конечно, возможность изменять ДНК — исходный код самой жизни — поднимает множество этических вопросов и сомнений. Не забывая о них, давайте рассмотрим несколько самых интересных применений этой революционной технологии, а также препятствия, которые могут замедлить или даже остановить развитие новых инструментов до того, как мы достигнем их максимальных возможностей.

1. CRISPR может исправить генетические ошибки, которые вызывают болезни

Гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМП или HCM от англ. hypertrophic cardiomyopathy) — это сердечная патология, то есть попросту болезнь сердца, которая затрагивает примерно 1 человека из 500 в мире . Ее симптомы болезненны и зачастую смертельны. Мутации в нескольких доминантных генах вызывают окоченение тканей сердца, что приводит к болям в груди, слабости и в серьезных случаях к внезапной остановке сердца. Благодаря последним достижениям медицины, средняя продолжительность жизни человека с ГКМП близка к средней продолжительности жизни населения , но это патология, которая может привести к опасным для жизни ситуациям, если ее не лечить.

Но когда-нибудь мы сможем воспользоваться генной инженерией и излечить эту болезнь раз и навсегда.

Летом 2017-го года ученые из Орегонского университета науки и здоровья использовали CRISPR, чтобы удалить один из дефективных генов в нескольких жизнеспособных человеческих эмбрионах. Результаты обнадежили: из 54 эмбрионов, которых через 18 часов после оплодотворения изменили инструментарием CRISPR-Cas9, у 36 не проявились мутации в генах (то есть шанс развития болезни приблизился к нулю), а 13 частично освободились от мутаций (50% шанс унаследовать ГКМП).

Побочные генетические мутации и мозаики (только некоторые клетки воспринимают изменения, что означает, что часть людей унаследуют болезнь) проявились лишь в 13 из 54 эмбрионов .

Чтобы еще больше снизить вероятность того, что только часть клеток воспримут изменения, исследователи провели еще один эксперимент, в котором они корректиривали тот же ген в эмбрионах, но в момент оплодотворения. Они обнаружили, что лишь один остался мозаикой — удивительный результат, который делает это исследование значительно более удачным , по сравнению со схожими исследованиями (в клиническом испытании в Китае в 2015-м году не удалось избавиться от вероятности появления мозаик).

“Используя эту технологию, можно снизить тяготы этой наследуемой болезни в семье и в итоге во всем населении,” — отметил в пресс-релизе Шухрат Миталипов, ведущий автор эксперимента и исследователь из Орегонского университета науки и здоровья. Если поймать мутацию на ранней стадии развития эмбриона, можно сократить или вообще избавить пациента от необходимости принимать лекарства позднее в жизни.

Не смотря на то, что многие ученые, специализирующиеся на эмбриональных клетках, сомневаются, что несколько дюжин мутаций действительно были исправлены , исследование помогло ученым по заслугам оценить способности CRISPR. К тому же один из со-авторов исследования ГКМП уже выразил свою заинтересованность в использованни той же техники на генных мутациях (BRCA1 and 2), которые повышают шанс развития рака груди.

С учетом всего вышесказанного, ученые понимают, что изменение генетического кода в человеческих эмбрионах может привести к неожиданным последствиям . Что, если CRISPR преобразует что-то не в том фрагменте и непреднамеренно модифицирует или вообще удалит здоровый ген? Как это скажется на пациенте?

В некоторых частях света, например, в Китае , ученые могут беспрепятсвенно проводить эксперименты над человеческими эмбрионами. Совсем другая ситуация в США, Канаде и Великобритании.

Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) в США на данный момент не рассматривает заявки на государственное финансирование исследований, включающих изменение наследуемых генов (эмбрионы в эксперименте в Орегоне не планировались для имплантации, а спонсирование было частным). В Канаде же редактирование генов, которые могут передаваться будущим поколениям, является уголовным преступлением , максимальный срок наказания за которое составляет 10 лет. В Великобритании Управление по оплодотворению и эмбриологии человека (Human Fertilization and Embryology Authority) в 2016-м году выдало группе ученых в Лондоне лицензию на изменение генов в человеческих эмбрионах. Ученые надеются, что этот прецедент откроет путь для будущих исследований.

2. CRISPR может уничтожить микробов, вызывающих болезни

Хотя препараты от ВИЧ превратили эту инфекцию из смертельного убийцы в нарушение здоровья, с которым можно жить, ученые все еще не нашли лекарство. Но все может измениться с CRISPR. В 2017-м году группа исследователей из Китая успешно повысили в мышах устойчивость к ВИЧ , реплицируя мутацию гена, которая не дает вирусу проникать в клетки. На данный момент ученые проводят эти эксперименты только на животных, но есть причины предполагать, что те же методы будут работать и на людях. Мутация, которая влечет за собой устойчивость к ВИЧ, есть у небольшого процента населения. Используя CRISPR для внесения этой мутации в человеческие стволовые клетки, исследователи смогут в будущем значительно повысить устойчивость людей к ВИЧ.

Другое медицинское испытание по изменению генов планируется на июль 2018-го года в Китае. В рамках исследования ученые собираются использовать CRISPR для изменения генов вируса папилломы человека (HPV) — вируса, который вызывает рост опухолей при раке шейки матки — и дальнейшего его уничтожения.

Читать еще:  Женщина-трансгендер впервые смогла кормить ребенка грудью

Немного другой подход использовали ученые из Северной Каролины, когда применили CRISPR для создания бактериофагов — типа вируса, который заражает бактерии и дублируется внутри них, — которые бы убивали вредоносные бактерии. С 1920-х годов фаги использовались в клинических испытаниях для лечения бактериальных инфекций. Но добывать их из природы оказалось сложным, недостаток знаний на тот момент означал непредсказуемые результаты, а растущий рынок антибиотиков вскоре привел к падению популярности фагов.

Даже сегодня некоторые исследователи опасаются, что наполнение организма большим количеством фагов может спровоцировать реакцию иммунитета , из-за которой бактерии, устойчивые к антибиотикам, станут устойчивыми и к фагам, в конечном счете истребив последних.

И все же, пока испытания на людях еще только планируются, исследователи оптимистично настроены по поводу использования CRISPR для создания фагов, так как они являются доказанным безопасным методом борьбы с бактериальными инфекциями. Кстати, в медицинском исследовании 2017-го года ученые сумели спасти жизни мышей, зараженных устойчивыми к антибиотикам инфекциями, используя как раз созданных с помощью CRISPR бактериофагов.

3. CRISPR может воскрешать вымершие виды

В феврале 2017-го года генетик из Гарварда по имени Джордж Черч сделал неожиданное заявление перед ежегодной встречей Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS). Он утверждал, что его команда всего в двух годах от создания эмбриона гибрида слона и мамонта.

Черч надеется, что возвращение покрытых шерстью мамонтов поможет сдержать глобальное потепление. “[Мамонты] не давали тундре растаять, пробивая снег и давая дорогу холодному воздуху,” объяснил Черч журналу New Scientist.

Черч и его команда планируют использовать CRISPR для объединения генетического материала Азиатского слона (вымирающий вид, но потенциально его можно спасти) и генетического материала шерстистого мамонта. Образцы последнего были собраны из ДНК, добытого из замерзших клочков шерсти, найденных в Сибири. Добавив геном мамонта в геном Азиатского слона, можно получить организм, обладающий характеристиками, свойственными шерстистому мамонту, такими как длинная шерсть, которая будет служить теплозащитой в холодном климате. Целью эксперимента является имплатация эмбриона гибрида в слона и полное вынашивание, сообщают New Scientist .

Работа перспективная, но многие эксперты полагают, что срок, заявленный Черчем, является чересчур оптимистичным. Даже если бы у исследователей был функционирующий эмбрион гибрида, выращивание его в искуственной утробе, как предлагает Черч, стало бы еще одной сложной задачей. Отдадим должное, в лаборатории Черча уже умеют успешно выращивать эмбрион мыши в искуственной утробе до половины периода созревания (примерно 10 дней). Но это не гарантирует, что через пару лет мы станем свидетелями рождения гибрида шерстистого мамонта.

4. CRISPR может создать новую, более здоровую пищу

Технология редактирования генома CRISPR уже доказала свою полезность в области сельско-хозяйственных исследований. Ученые из лаборатории Cold Spring Harbor в Нью-Йорке использовали инструмент для повышения урожайности помидоров. Лаборатория разработала метод редактирования генов, которые определяют размер томатов, архитектуру ветвления и как итог всю форму растения для большей урожайности.

“Каждую из этих характеристик теперь можно контролировать также, как вы контролируете яркость лампочки поворотом регулятора света,” говорит в пресс-релизе ведущий исследователь и профессор лаборатории Cold Spring Harbor Закари Липман. “Мы теперь можем работать с нативной ДНК и усиливать то, что дала нам природа, что, мы верим, поможет сломить пределы урожайности.”

Высоко-урожайные сельскохозяйственные культуры на благо голодного мира — это только начало. Ученые надеются, что CRISPR может также помочь сломить клеймо, поставленное на генно-модифицированные организмы (ГМО). В 2016-м году компания DuPont Pioneer, занимающаяся сельскохозяйственными технологиями, объявила о создании новой разновидности CRISPR-измененной кукурузы , которая, по причине того, как именно исследователи изменили ее гены, технически не является ГМО.

Различие между ГМО и генно-измененными сельскохозяйственными культурами довольно простое. Традиционные ГМО получаются введением чужой ДНК-последовательности в геном культуры, тем самым передавая черты и характеристики будущим организмам. Генные изменения же более точны: производятся конкретные изменения в генах в определенных фрагментах родного генома, зачастую убирая некоторые из генов или меняя их положение, все это без использования инородной ДНК.

Пока ГМО продолжает вызывать споры среди потребителей , такие компании как DuPont Pioneer надеются, что генно-измененная пища будет воспринята лучше. За те десятилетия, что ГМО присутствует на нашем рынке, ученые не заметили никаких угроз здоровью, хотя даже ярые защитники ГМО признают, что ученые понятия не имеют, какими могут быть долгосрочные риски. То же верно и для культур, отредактированных с помощью CRISPR. Конечно, ученые продолжат тестировать и проверять эти культуры, чтобы убедиться, что не проявятся никакие неожиданные побочные эффекты, но первые результаты работы выглядят многообещающе. Скорее всего, обработанные с помощью CRISPR культуры в итоге заполнят мировые рынки продуктов.

Компания DuPont Pioneer надеется вывести свою “вощеную” генно-измененную кукурузу на рынок США уже к 2020-му году . Генно-измененные грибы уже прошли проверку Департамента сельского хозяйства США , и в них не содержится инородных ДНК вирусов и бактерий. Тем самым они стали первым CRISPR-измененным организмом, которому дали зеленый свет. Швеция уже объявила , что они будут классифицировать и регулировать CRISPR-измененные культуры не так, как ГМО, а вот Европейская комиссия пока что не приняла решение по этому вопросу.

5. CRISPR сможет уничтожить самое опасное на планете насекомое

Такие технологии изменения генов как CRISPR способны направленно бороться с инфекционными заболеваниями, но некоторые исследователи решили замедлить распространение болезни уничтожением средства ее передачи. Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде вывели разновидность комара, который исключительно чувствителен к изменениям, произведенным с помощью CRISPR, что дало ученым беспрецедентный контроль над качествами, которые организм передает своему отпрыску. В результате получились желтые, трехглазые, бескрылые комары , созданные изменением генов, ответственных за глаза, крылья и развитие эпидермиса.

Воздействовуя на гены в нескольких фрагментах генома комара, команда тестирует систему “генного драйва”, которая распространяет эти сдерживающие характеристики. “Генный драйв” — метод, нацеленный на распространение целевого гена в популяции. Травмируя способность комара летать и видеть, команда из Риверсайда найдеется сильно уменьшить его возможность распространять инфекционные заболевания среди людей, такие как денге и желтая лихорадка.

Другие ученые хотят избавиться от популяции комаров, воздействуя на то, как они размножаются. В Имперском колледже Лондона в 2016-м году команда исследователей использовала CRISPR, чтобы воздействовать на систему размножения женских особей того вида комаров, которые переносят малярию, через метод генного драйва, повышавшего шанс наследования свойства женской стерильности.

Но вмешательство в популяцию комаров может привести к непредсказуемым результатам. Уничтожение целого вида, даже если он, казалось бы, не несет такой уж ценности для экологии , может разрушить очень хрупкий баланс экосистемы. Это может привести к разрушительным последствиям, среди которых разрыв цепей питания и повышение риска того, что такие болезни как малярия будут распространяться совсем другим видом живых существ.

CRISPR завтра

Текущие научные достижения показывают, что CRISPR это не только многофункциональная технология, но она к тому же точна и все более безопасна в использовании. Но впереди еще долгий путь: мы только начинаем осознавать потенциал таких инструментов для изменений генома, как CRISPR-Cas9.

Технологические и этические препятствия все еще стоят между нами и будущим, в котором мы кормим нашу планету спроектированной едой, мы избавились от наследственных заболеваний и даже вернули к жизни вымерших животных. Но мы уже в пути.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector