Все мы – это комбинация генетических факторов и условий окружающей среды. Понимание организации нас и всех живых систем лежит в области молекулярной генетики. В свою очередь, гены, или инструкция к тому, как построить белки организма, могут случайно или направленно изменяться – например, благодаря вмешательству окружающей среды либо самого человека.
Как это происходит и можно ли этот процесс ускорить – воспитанники июльской программы узнали на лекции «Живые системы: переписываем инструкцию по сборке», которую в рамках направления «Персонализированная и прогностическая медицина» в «Сириусе» прочитал Денис Ребриков, доктор биологических наук, проректор по научной работе Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н.И. Пирогова.
«К направленному изменению "инструкции" по сборке живых систем ученые прибегли пятьдесят лет назад. Для этого в 1978 году был использован метод гомологичной рекомбинации ДНК. Спустя три года появилась сайт-специфичная рекомбинация, протекающая с помощью индуцирующих ферментов (рекомбиназы и транспозазы). Примерно с этого же времени появляются так называемые "дизайнерские нуклеазы" или "волшебные ножницы"», – рассказал Ребриков.
Если избегать сложных терминов и не вдаваться в детали функционирования этих механизмов, то общий принцип их работы сходен. По словам ученого, он напоминает монтаж кассетной пленки, когда можно вырезать поврежденную часть ленты и затем склеить концы.
«Точно также и здесь. Наша ДНК – это просто линейная запись информации, которую можно отредактировать, вырезав ненужное и соединив концы, формируя новые генетические конструкции. Проблема только в точном определении поврежденного фрагмента. Чтобы не ошибиться, ученые придумали специальный белок, определяющий последовательность нуклеотидов. Для этого у нас с каждой стороны цепочки должны узнаваться по 12 "букв"», – отметил спикер.
Сравнительно недавно в арсенале ученых появились новые технологии редактирования генома растений, животных и человека, благодаря которым можно точечно воздействовать на заданные участки ДНК. Например, технология TALEN позволяет распознавать одиночные нуклеотиды при помощи белковых доменов, а метод CRISPR может ориентироваться на любую последовательность в геноме.
Все эти технологии нашли широкое применение в самых различных областях медицины, биотехнологии, фундаментальной и прикладной биологии. Вероятно, решение многих проблем (например, исправление вредных мутаций, приводящих к различным заболеваниям, и замедление старения и «изнашиваемости» организма) уже не за горами. И не исключено, что именно сегодняшние школьники, работающие в лабораториях «Сириуса», совсем скоро станут специалистами персонализированной геномной медицины, отвечающей на большие вызовы человечества.
