ГЛАВНАЯ // NEWS


Искусственные хромосомы: новое слово в лечении рака и наследственных заболеваний?

В сфере биотехнологий совершен прорыв, который может коренным образом изменить подходы ученых к лечению наследственных болезней и рака. Исследователи Пенсильванского университета разработали новое поколение искусственных хромосом , способных доставлять терапевтические гены и инструменты редактирования генома в клетки человека.

Хромосомы — это плотно упакованные структуры ДНК, несущие наш генетический код, своего рода план строительства организма. В нормальных человеческих клетках содержится 46 хромосом. При делении клетки хромосомы удваиваются и распределяются в дочерние структуры, обеспечивая стабильность генома и передачу наследственной информации из поколения в поколение.

Впервые искусственная человеческая хромосома была создана учеными в 1997 году. После введения в культуру человеческих клеток в чашке Петри она вела себя так же, как и обычные хромосомы – реплицировалась при делении.

Однако на пути широкого внедрения этой перспективной технологии возникли серьезные препятствия. Короткие сегменты ДНК, используемые для сборки искусственной хромосомы, имели склонность слипаться, что затрудняло контроль за поведением и работой встроенных в них генов. Кроме того, ранние версии искусственных хромосом обладали ограниченной вместимостью.

Исследователи решили полностью пересмотреть свой подход. Используя более длинные сегменты ДНК, они создали хромосомы, которые не слипаются внутри клеток. Их «грузоподъемность» поистине колоссальна — теоретически они могут переносить генетический материал размером с крупнейшую хромосому дрожжевых грибов.

В отличие от естественных Х-образных хромосом человека, новые искусственные хромосомы были созданы в форме кольца. Это кольцо содержит 760 000 пар оснований ДНК — примерно 1/200 часть размера целой хромосомы человека.

Внутри кольца содержатся генетические «инструкции» для построения более надежной центромеры — своего рода «скрепки», удерживающей хромосому в целости и позволяющей ей правильно реплицироваться. После считывания этих инструкций внутри тестовой дрожжевой клетки выстраивалась устойчивая искусственная хромосома.

Чтобы доставить хромосому в человеческие клетки, ученые прибегли к процессу слияния. Химическая обработка позволила удалить «оболочки» дрожжевых клеток, а их содержимое объединили с целевыми структурами.

Внутри человеческих клеток круговые искусственные хромосомы удвоились, образовав конструкцию в виде цифры 8, где центромера удерживала окружности вместе. Они мирно сосуществовали с природными Х-образными хромосомами, не нарушая их нормальные функции.

Одним из ключевых достоинств новых искусственных хромосом является их способность сохраняться и передаваться потомству при делении. Это критически важное свойство для успешной генной терапии быстроделящихся клеток, таких как раковые. Если, например, искусственная хромосома содержит гены-супрессоры опухолевого роста, она сможет эффективно сдерживать развитие рака на протяжении многих клеточных поколений.

По словам доктора Р. Келли Дэйва из Университета Джорджии, это открытие может возродить интерес к инженерии искусственных хромосом как для человека, так и для растений. В перспективе технология позволит точнее моделировать заболевания, производить лекарства и вакцины, а также решать глобальные проблемы в области здравоохранения, сельского хозяйства и обеспечения продовольственной безопасности.

Искусственные хромосомы потенциально более безопасны, чем вирусные переносчики, часто используемые для доставки генной терапии и редактирования генов. В отличие от вирусов, искусственные хромосомы не способны внедряться в геном и нарушать его организацию.

Однако у этой перспективной технологии все еще есть определенные уязвимости — генно-инженерные хромосомы могут теряться при делении отдельных клеток. Также гены, расположенные слишком близко к центромере, рискуют повлиять на ее работу и, соответственно, нормальную репликацию и распределение всей хромосомы при клеточном цикле.

Тем не менее, эта технология открывает поистине революционные возможности для лечения наследственных заболеваний и онкологических недугов с помощью генной терапии. Она также может пролить свет на загадочные некодирующие участки нашего генома, над которыми ученые ломают голову еще с прошлого века.

Источник: SecurityLab


Powered by Отряд им. 7-го МАЯ