4 главных мифа о генах

ГМО

Генетически модифицированные организмы — это результат научных достижений в области молекулярной биологии и биотехнологии, которые кардинально изменили многие подходы в сельском хозяйстве и фармацевтике. Например, растения стали устойчивыми к вредителям и болезням, а значит, требуется меньше пестицидов — это лучше и для людей, и для природы. В 2005 году учёные смогли повысить питательность посевного риса, добавив в него ген Psy из нарцисса, ответственный за синтез витамина A, и ген Rt1, взятый у почвенной бактерии Erwinia uredovora. Другое достижение генетиков — синтетический инсулин. До недавнего времени его получали из поджелудочной железы животных, что вызывало у человека иммунный ответ — негативную реакцию организма. Сейчас этот гормон синтезируют с помощью ГМО-бактерий, что намного эффективнее и дешевле.

В России выращивание и разведение генномодифицированных растений и животных допускается только для проведения экспертиз и научно-исследовательских работ Фото: © Daily insights / Shutterstock / FOTODOM

Несмотря на эти очевидные плюсы, генно-модифицированные организмы не перестают быть причиной острых дебатов и опасения потребителей. Один из главных страхов: «ГМО встроится в мою ДНК».

«Когда мы едим любую пищу, все её гены и белки распадаются в желудке — они не могут встроиться в наши клетки. Также в организме есть много защитных механизмов, которые блокируют любые „лишние“ вставки. Если бы чужеродная ДНК так легко встраивалась в человеческую, люди бы давно были похожи на огурцы. 

Интересно, что в природе тоже есть ГМО. Например, батат содержит фрагменты ДНК бактерии Agrobacterium, с которой мы часто работаем в  лаборатории. Люди его давно едят, и всё отлично. У арахиса, брусники, чая и многих других растений тоже находят естественные генетические вставки и перестановки. Природа сама иногда „мешает“ гены, но это происходит случайно и довольно медленно», — рассказывает магистрант второго курса направления «Генетика и биотехнология растений» Университета «Сириус» Никита Миргородский.

Никита Миргородский Фото: © Алёна Енченко / Медиадом «Сириус»

Клонирование

Идея клонирования возникла в научной среде ещё в 1960-х годах, но долгое время оставалась лишь гипотетической возможностью. В 1996 году с помощью переноса ядра была создана знаменитая овечка Долли. 

Этапы клонирования ДНК

• Поиск нужного фрагмента ДНК и выделение его из цепочки с помощью рестриктазы и внедрение в плазмиду.
• Трансфекция плазмиды с вырезанной последовательностью ДНК в клетку.
• Лигирование — соединение фрагментов последовательности ДНК в новую цепочку.
• Отбор клеток с заданной ДНК.
• Аналитическая рестрикция — проверка с помощью рестриктаз 

Первое удачное клонирование (до него было 277 неудачных попыток клонирования овцы) стало знаковым не только для генетиков, но и в целом для общества, в котором начали активно обсуждать этичность этого эксперимента и спорить о безопасности такого подхода. Впрочем, прошло пару десятков лет — и клонирование стало обычной процедурой in vitro.

#животные #клонирование

Почему клонированные животные часто не похожи на оригиналы

Читать

В 2004 году впервые было успешно клонировано домашнее животное. Заказчиком выступила женщина, которая захотела получить «копию» своего кота. Работу выполнила компания Genetic Savings & Clone Inc, стоимость процедуры составила 50 000 долларов. Хозяйка отметила, что у животного такой же характер, как у её покойного питомца. Впрочем, специалисты заранее предупреждают, что иной окрас, цвет глаз и, конечно, повадки — обычное дело при клонировании. 

«Воссоздать генотип легко, а фенотип — невозможно, ведь мы не можем влиять на условия, в которых находилось животное или человек, в том числе и во время вынашивания. Поэтому получить точную копию — задачка со звёздочкой. Но мы можем применять процедуру клонирования, например, для получения уникальных клеток с заданными свойствами. Изучение данных при работе с такими образцами помогает прояснить работу некоторых фундаментальных эпигенетических механизмов. Они важны для работы с моноклональными антителами или тканями для трансплантации, а также для воссоздания ДНК вымерших видов. Правда, воскресить динозавра всё равно не получится, потому что нет хорошо сохранившейся ДНК и некому выносить плод», — объясняет младший научный сотрудник Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус» Даниил Задорожный.

Даниил Задорожный Фото: © Ярослав Яровой / Медиадом «Сириус»

Почему не клонируют людей

• Клонирование сопряжено не только с этическими, но и с юридическими проблемами. В России проводить эту процедуру на людях запрещает федеральный закон «О временном запрете на клонирование человека». В первую очередь — из-за недостаточной изученности процесса.
• Высока вероятность ошибок и мутаций, приводящих к необратимым для жизни последствиям.
• Невозможность переноса сознания для получения точной копии человека.

Наследственность 

Обычно ребёнок получает примерно половину генетического материала от каждого из своих родителей. Но не все гены одинаково активны, поэтому невозможно точно сказать, от кого унаследован конкретный. Для того чтобы определённый признак передавался исключительно от матери, кодирующий его ген должен находиться не в ядерной ДНК, а в митохондриальной.

При этом важно не только то, что досталось от родителей, но и как оно работает. Помимо генетических особенностей, есть ещё эпигенетические.

Гены делают вас уникальными, а эпигенетика — неповторимыми

Даниил Задорожный

«Будет ли малыш холериком или флегматиком, в большей степени зависит от самих родителей и его окружения. С генами могут передаваться только некоторые черты характера. Так, однояйцевые близнецы, обладающие одинаковыми генетическими особенностями, могут быть полными противоположностями по характеру, что обусловлено влиянием внешних факторов», — отмечает он.

В отличие от искусственного оплодотворения, у получившегося в результате клонирования организма нет биологических родителей, потому что не было слияния яйцеклетки и сперматозоида Фото: © dpa / picture-alliance / ТАСС

Генетически могут передаваться только некоторые особенности. Например, различные вариации гена DRD4 ответственны за импульсивное поведение и стремление к поиску нового. Что касается интеллекта, то на сегодняшний день известно о 52 отвечающих за умственные способности генах. Они находятся не в митохондриальной ДНК, а в ядерной ДНК. При этом за интеллект отвечают сотни генов, отмечают специалисты, просто принцип работы многих пока не изучен до конца. 

Генетические заболевания 

Иногда сочетание родительских генов может приводить к развитию болезней. Учёным даже известны конкретные хромосомы, ответственные за развитие наследственных патологий. Такие заболевания можно разделить на две основные группы:

• геномные мутации, которые меняют количество хромосом. К таким относятся, например, синдром Дауна, вызванный наличием лишней копии 21-й хромосомы; синдром Клайнфельтера, обусловленный наличием второй X-хромосомы у мальчиков. Патологии в развитии, вызванные аномалиями, заметны уже на 11-й неделе развития плода.
• генные мутации, вызванные изменениями в структуре ДНК клеток. Мутации могут быть безвредными, а могут провоцировать развитие заболеваний вроде гемофилии или серповидно-клеточной анемии. 

В 2023 году в онкологическом центре Бахрейна впервые в истории вылечили пациента с серповидно-клеточной анемией, применив метод генной терапии Casgevy, в основе которого лежит система CRISPR-Cas9

#болезни #ДНК #геном

Технология, изменившая медицину: что такое CRISPR-Cas9?

Читать

Наличие генетической предрасположенности не означает, что заболевание обязательно проявится. Многие всю жизнь носят в себе болезнь и не знают об этом. Ответственные за наследственные заболевания гены могут быть доминантными или рецессивными. Если человек является носителем рецессивного гена, то есть имеет только одну его мутантную копию, то заболевание может не проявиться, но ген болезни будет передан потомству. Для проявления болезни, вызванной рецессивным геном, нужны две мутантные копии — от каждого родителя.

«Мутация может „прятаться“ в клетке и не давать о себе знать десятилетиями, а в некоторых случаях и до конца жизни. Всё зависит от её типа, локализации в геноме, окружающей среды, эпигенетики и других факторов. Например, некоторые мутации являются нейтральными или даже полезными, способствующими адаптации организма, тогда как другие становятся активными под воздействием внешних мутагенных факторов. Узнать о мутациях в своём геноме можно, сдав образец ДНК на полногеномный тест», — говорит Даниил Задорожный.