BIOHACK | БИОТЕХНОЛОГИИ

​​🧬 ​​Российские ученые усовершенствовали метод лечения гепатита В с помощью молекулярных ножниц Предложенный учеными метод позволяет полностью избавить зараженные клетки печени от вируса с помощью молекулярных методов, рассказывают в официальном Telegram-канале Минздрав России. С помощью молекулярных методов коллектив исследователей создал систему CRISPR/Cas9, нацеленную на замкнутую кольцевую ДНК вируса, которую не способны обнаружить обычные препараты. После этого специалисты протестировали ее работу в искусственных условиях — в культуре клеток человека. Эксперимент продемонстрировал, что «молекулярные ножницы» уничтожают более 98 процентов соответствующих молекул ДНК, при этом сам комплекс CRISPR/Cas9 уже через сутки распадается. Ученые пришли к выводу — если применять его в организме человека, он не сможет повредить нецелевые участки в человеческой ДНК. «Уже сейчас наш коллектив разработал новый, эффективный способ доставки CRISPR/Cas9 в клетки печени, при котором система будет попадать только в пораженные вирусом клетки. Кроме того, нам предстоит большое количество клинических испытаний, чтобы однозначно убедиться в безопасности такого лечения для человека», — заявил заведующий лабораторией генетических технологий в создании лекарственных средств Сеченовского университета Минздрава России Дмитрий Костюшев.

​​Нейротрофины — молекулы, помогающие нейронам поддерживать жизнедеятельность. Один представитель семейства нейротрофинов — нейротрофин BDNF — активно синтезируется в ЦНС и оказывает важное влияние на нейроны, которые расположены в зоне, участвовавшей в восприятии памяти. BDNF и его рецептор TrkB необходимы для долговременной потенциации, обучения и так далее. Известно, что нарушение функции BDNF способствует появлению различных заболеваний головного мозга (болезни Альцгеймера, шизофрении). Желая найти природные соединения, восстанавливающие функции BDNF, исследователи из Австралии обратили внимание на гриб ежовик гребенчатый (Hericium erinaceus) и выделили из него несколько соединений. Оказалось, что экстракты ежовика усиливают рост и ветвление нейритов, улучшают память распознавания. С наилучшей стороны показало себя вещество герицен А: он смог улучшить память распознавания даже в низких концентрациях. Ссылка на источник

​​Ученые создали новый материал для «выращивания» органов и тканей Ученые НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Томского политехнического университета предложили способ модификации биополимеров для тканевой инженерии. Добавление в материал небольшого количества частиц восстановленного оксида графена способствует улучшению механических свойств и эффекта памяти формы. В будущем такой материал может использоваться для регенерации мягких тканей, например для нервной ткани и кожных покровов. Статья с результатами исследования опубликована в журнале «European Polymer Journal». В настоящее время биополимеры широко используются в медицине. Значительный объем исследований сосредоточен как на создании полимерных композиционных материалов, характеризующихся биосовместимостью и биодеградацией, так и на производстве полимерных скаффолдов — «каркасов», которые служат основой, матриксом для клеток и используются для реконструктивной хирургии. К материалам, используемым для создания таких каркасов, предъявляется целый ряд требований, поскольку они должны быть биологически совместимыми с организмом человека, обладать соответствующими биомеханическими свойствами, иметь развитую микроструктуру и способствовать процессу регенерации ткани. Поэтому одной из основных задач тканевой инженерии является изучение и создание новых материалов для различных применений. Биосовместимые полимеры полилактид и поликапролактон хорошо подходят под описанные критерии, более того, полилактид обладает ярко выраженным эффектом памяти формы, который может улучшить адаптивность медицинских конструкций и способствовать самоустановке имплантатов. Ученые научно-образовательного центра биомедицинской инженерии Университета науки и технологий МИСИС совместно с исследователями Томского политехнического университета модифицировали скаффолды (каркасы) из комбинации полилактида и поликапролактона путем добавления в состав частиц восстановленного оксида графена, которые имеют выдающиеся электро- и теплопроводные свойства.

​​Ученые создали материал для восстановления роговицы Российские ученые разработали импланты для восстановления поврежденной роговицы. Специалисты российской компании "Имтек" предложили новый подход к разработке биоматериалов на основе коллагена — структурного белка организма, служащего каркасом для всех его тканей. Исследование, в котором приняли участие специалисты НИЦ "Курчатовский институт" и Сеченовского университета, подтвердило эффективность и безопасность изделия на животной модели. После пересадки имплантат начинает прорастать собственными клетками организма и не препятствует восстановлению иннервации роговицы. В результате формируется здоровая ткань зрительного органа, а сам имплант разлагается, не оставляя следов. То есть можно говорить о полноценной регенерации поврежденной части глаза. Специалисты придали материалу физические и оптические свойства, сопоставимые с естественной здоровой роговицей. По мнению экспертов, его применение для восстановления роговицы во многих случаях позволит спасти поврежденный глаз от гибели. Сотрудники Курчатовского института в рамках проекта исследовали биомеханические свойства мембраны. Для этого учеными был проведен эксперимент на установке Instron, предназначенной для определения разрывной нагрузки. На центр коллагенового импланта оказывали механическое воздействие до тех пор, пока материал не разрушался. При этом датчики измеряли потребовавшееся усилие. На основе полученных данных была построена кривая деформации, которая показала, насколько продавился материал до момента прорыва. Как рассказал заместитель руководителя по научной работе Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Тимофей Григорьев, результаты измерений показали, что имплант примерно в 3 раза слабее естественной оболочки глаза. Однако этих свойств достаточно, чтобы мембрана выполняла свою функцию по регенерации роговицы.

Создан первый искусственный опылитель растений В то время как одни исследователи озадачены вопросом сохранения видового разнообразия живых существ, другие придумывают им замену. Так, исследовательская группа из Финляндии совместно с коллегами из Германии изобрели робота из полимерных материалов, который летает за счёт ветра и управляется светом. Благодаря своей структуре и форме робот может летать на большие расстояния с помощью ветряных потоков, а зарядка или управление происходят лазерным лучом или светодиодом. В дальнейших исследованиях разработчики научат устройство работать от солнечного света и транспортировать микроэлектронные устройства или биохимические соединения. Это позволит управляемому роботу переносить пыльцу к участкам с необходимыми растениями, обеспечивая опыление. Ссылка на источник

​​Биологи научились управлять скоростью роста нейронов Нервные клетки человека развиваются намного медленнее, чем у других млекопитающих. Новые эксперименты показали, что этот темп определяется активностью митохондрий. Стимулируя или подавляя ее, ученые смогли ускорить рост человеческих нейронов и замедлить рост мышиных. Нервная система человека растет исключительно медленно, созревание нейронов растягивается на годы. При этом у большинства других животных оно занимает куда меньше времени: например, нейронам мышей достаточно нескольких недель. Эта разница считается важной для развития особо сложного мозга. Однако создающие ее механизмы лежат в базовых процессах клеточного метаболизма и связаны с активностью митохондрий. К таким выводам пришли авторы новой работы, опубликованной в журнале Science. Причины различий в скорости роста нейронов оставались загадкой не одно десятилетие. Еще десять лет назад Пьер Вандерхаген (Pierre Vanderhaeghen) и его коллеги из Свободного университета Брюсселя пробовали помещать нервные клетки человека в мозг мыши. Однако выяснилось, что даже в новом окружении они развивались с прежней замедленной скоростью. Это заставило ученых искать корни проблемы глубже, внутри самих нейронов. Для начала им пришлось найти индикатор, позволяющий определять и отслеживать возраст нервных клеток. Подходящим маркером оказался фактор транскрипции NeuroD1 — участок генома, который «включается» при переходе клетки из состояния стволовой на путь развития зрелого нейрона. Поэтому биологи создали белковые метки, позволяющие зафиксировать активацию NeuroD1. Далее они определяли активность митохондрий до и после этого момента. Напомним, митохондрии — это органеллы, которые проводят окисление глюкозы, вырабатывая молекулы АТФ, служащие основным источником энергии для всех остальных процессов внутри клетки. Для мониторинга их активности ученые отслеживали потребление кислорода. Такая работа показала, что к двум неделям после рождения митохондрии в нейронах мышей утилизируют примерно вдесятеро больше кислорода, чем у человека. Гипотезу об их влиянии на скорость роста нейронов следовало проверить. Поэтому Вандерхаген и его коллеги химически ускорили митохондриальный метаболизм нервных клеток человека in vitro, «в пробирке». И действительно, их созревание происходило намного быстрее обычного. Дополнительное подтверждение дало повторение экспериментов с пересаживанием человеческих нейронов мышам. Если в таких клетках митохондрии заранее стимулировали, то эти клетки созревали с «мышиной» скоростью, на протяжении недель. И наоборот, замедление активности митохондрий у нейронов мышей заставляло их расти с той же неторопливостью, что и человеческие.

​​ИИ-бот ChatGPT успешно сдал экзамен по управлению людьми и корпорациями Профессор Уортонской школы бизнеса Кристиан Тервиш «предложил» боту ChatGPT пройти итоговые тесты на освоение специальности MBA (магистра бизнес-администрирования). Профессор рассказал об оценке, которую получил ИИ, а также о главных ошибках «абитуриента». Степень MBA позволяет человеку работать менеджером среднего или высшего звена, поэтому большинство вопросов теста связано с управлением людьми и бизнес-процессами. По словам Тервиша, бот правильно и подробно отвечал на задаваемые ему вопросы. В результате профессор «поставил зачёт» ИИ-алгоритму с условной оценкой между 4 и 4- (B и B- в США). Специалист отметил, что получить более высокий балл «студенту» помешали элементарные ошибки в относительно простых арифметических расчётах, с которыми справился бы даже шестиклассник. Кроме того, ИИ не мог ориентироваться в неточных определениях вроде колебания спроса на рынке. При этом он исправлял ответ после соответствующих подсказок. Основываясь на результатах эксперимента, Тервиш отметил, что ChatGPT может стать полезным инструментом в сфере образования, но преподаватели должны отдавать себе отчёт в том, на что способен ИИ (и на что не способен), прежде чем включить его в учебную программу.

​​Измененные с помощью CRISPR клетки рака убивают труднодоступные опухоли Ученые сконструировали раковые клетки таким образом, чтобы одновременно доставлять как терапевтические агенты, так и вакцину к опухоли. Успешные результаты получены в рамках весьма спорной, на первый взгляд, идеи — вернуть в организм живые раковые клетки вместо инактивированных. Группа исследователей из США стремилась разработать лечение против рака с использованием уникальных свойств опухолевых клеток. Ученые знали, что опухолевые клетки, подобно почтовым голубям, способны преодолевать большие расстояния внутри мозга и возвращаться к очагу рака, поэтому решили воспользоваться этой особенностью. О результатах работы сообщается на сайте Гарвардского университета. Придерживаясь своей идеи, ученые взяли живые раковые клетки вместо инактивированных и модифицировали их с помощью генного редактирования CRISPR/Cas9. Внесенные изменения позволили клеткам нести и высвобождать лекарство, а также запускать экспрессию определенных факторов, чтобы иммунная система могла обучаться и запускать долгосрочный противоопухолевый ответ. Иными словами, удалось одновременно создать лекарство и вакцину внутри самих клеток В экспериментах на моделях мышей с глиобластомой были получены впечатляющие результаты, как с точки зрения эффективности, так и безопасности. Примечательно, что ученые также изучали модели грызунов с использованием различных типов клеток человека, чтобы оценить перспективность подхода на будущее. Их усилия оправдались — терапевтическая стратегия может быть применена к широкому спектру солидных опухолей, показали эксперименты. О других многообещающих методах лечения рака, разработанных в прошлом году, можно прочитать в большом отчете-2022.

​​Открыта новая разновидность системы CRISPR Международная группа ученых открыла новую разновидность системы CRISPR, которая помогает бактериям защищаться от вирусов. У Cas12a2 есть потенциал для использования как в терапии, так и в диагностике. Два исследования опубликованы в журнале Nature. Бактерии и археи, так же, как и люди, могут быть заражены вирусами — бактериофагами или просто фагами. Поэтому у них выработался собственный аналог иммунной системы — различные иммунные стратегии, которые позволяют защищаться от фагов. Одной из таких систем является CRISPR, которая получила большое распространение как инструмент для генетической инженерии. За ее открытие в 2020 году даже была присуждена Нобелевская премия. Система CRISPR состоит из гидовой РНК и из фермента-нуклеазы Cas. Гидовая РНК позволяет ферменту узнавать нужные участки генома, например, ДНК вируса. В таком случае нуклеаза Cas может разрезать свою мишень, действуя как молекулярные ножницы. В результате такого действия можно «выключать» гены, что и сделало CRISPR полезным инструментов для генной инженерии. Теперь ученые открыли новую разновидность системы CRISPR — Cas12a2. Она похожа на более известную Cas9, но механизм действия отличается. Гидовая РНК Cas12a2 комплементарна посторонней РНК. Когда Cas12a2 распознает постороннюю РНК, то разрезает ее, при этом открывается активный сайт фермента. В результате нуклеаза может разрезать любой генетический материал — РНК, одно- и двуцепочечную ДНК. Из-за этого нарушается рост клетки, что приводит к ее гибели. С помощью криоэлектронной микроскопии ученые смогли установить структуру Cas12a2 при ее взаимодействии с молекулой ДНК. Как оказалось, фермент способен изогнуть ДНК под прямым углом, чтобы разрезать ее, что показалось ученым удивительным. При этом Cas12a2 можно модифицировать так, чтобы она разрезала не все нуклеиновые кислоты, а только некоторые — например, только одноцепочечную ДНК. Cas12a2 является медиатором так называемой абортивной инфекции. Это механизм, который используется бактериями для защиты от фагов. Если клетка заражена, то она убивает сама себя, чтобы помешать размножению и распространению вирусов. Cas12a2 способствует этому процессу. Ученые считают, что благодаря способности находить поврежденные или зараженные клетки и уничтожать их Cas12a2 имеет потенциал для использования как в терапии, так и в диагностике. В диагностике, например, эта система будет не хуже ПЦР. Причем разработка диагностических платформ на основе Cas12a2 будет несложной, так как для этого нужно всего лишь знать геном патогена и разработать нужную гидовую РНК.

​​Создано покрытие для кожи, которое наносится с помощью спрея, и позволяет дистанционно управлять компьютером. Исследователи из Стэнфордского университета разработали умную кожу, с помощью которой можно печатать на невидимой клавиатуре и распознавать объекты на ощупь. Крошечная электронная сеть растягивается и изгибается, а ИИ распознает жесты. Технология подойдет для приложений виртуальной реальности, телемедицины и робототехники. Умная кожа состоит из напыляемой электрически чувствительной сети, встроенной в полиуретан — прочный и эластичный материал, который используется, например, при изготовлении колес для скейтборда. Сетка состоит из миллионов нанопроволок из серебра, покрытых золотом, которые контактируют друг с другом, образуя динамические электрические пути. Покрытие наносится непосредственно на кожу с помощью спрея, как защитных крем от загара. Она точно соответствует морщинам и складкам на коже человека. Она биосовместима, воздухопроницаема и остается на месте, пока ее не смоют водой с мылом. Взаимодействие с компьютером обеспечивается с помощью небольшого модуля Bluetooth. Для распознавания жестов технология использует ИИ. Компьютер отслеживают изменяющиеся параметры и сопоставляет эти изменения с конкретными физическими движениями и жестами. В экспериментальном прототипе ученые обучили алгоритм распознавать нажатие клавиш на клавиатуре. После этого человек смог печатать текст без использования физического устройства, просто по воздуху. Аналогичный подход можно использовать для распознавания жестов или идентификации объектов при ощупывании, объясняют авторы. По словам ученых, технология не требует больших вычислительных ресурсов и огромных объемов данных. Обучающая схема использует для вычислений минимальный объем данных и быстро адаптируется под конкретного человека после короткого обучения.

​​Вирусы занимаются доставкой CRISPR бактериям CRISPR — это инструмент, который позволяет ученым точно копировать и вставлять геномы живых клеток. Это стало возможным благодаря ферменту, который вырезает участок ДНК из мишени и позволяет заменить его чем-то более полезным. Использование этой мощной технологии позволило ученым не только найти новые способы лечения болезней, но и создать более здоровые культуры, бороться с вредителями, удалять аллергены с домашних животных и превращать клетки в крошечные компьютеры. В природе CRISPR изначально использовался бактериями в качестве защитного механизма от вирусов, которые охотятся на них, но в новом исследовании исследователи изменили ситуацию. Они разработали вирусы, охотящиеся за бактериями, бактериофаги (или фаги), которые могли нацеливаться на определенные штаммы бактерий и вводить им ДНК CRISPR, чтобы внести определенные изменения в их геном. В лабораторных тестах фагам, обозначенным как T7 и лямбда, было поручено доставить гены E. coli, которые заставили бактерии флуоресцировать и изменить их устойчивость к антибиотику. И, конечно же, эти изменения были замечены в ошибках, что указывало на то, что это работает. В следующем тесте команда использовала фаг лямбда для транспортировки редактора оснований цитозина. Этот инструмент не вырезает ДНК цели, а изменяет одну букву в последовательности, обеспечивая более мягкое редактирование для деактивации определенных генов. «Здесь мы использовали базовый редактор в качестве своего рода программируемого переключателя для генов E. coli», — сказал Мэтью Нетери, ведущий автор исследования. «Используя подобную систему, мы можем вносить в геном высокоточные однобуквенные изменения без разрыва двухцепочечной ДНК, обычно связанного с нацеливанием CRISPR-Cas». Последний тест был разработан для имитации более естественной среды с использованием искусственной экосистемы (EcoFAB). Это включало загрузку резервуара синтетической почвой из песка и кварца, некоторой жидкостью и тремя различными типами бактерий, включая кишечную палочку. Цель состояла в том, чтобы проверить, насколько хорошо фаги могут выследить свои цели в более реалистичной среде и могут ли они выделить кишечную палочку среди других видов. Когда лямбда была введена в EcoFAB, и они добились приличного успеха в редактировании E. coli, команда сообщила об эффективности до 28% в популяции бактерий. Исследователи говорят, что при дальнейшей работе этот метод может в конечном итоге найти применение в крупномасштабном редактировании генов почвенных бактерий или даже кишечного микробиома. «Мы рассматриваем это как механизм, помогающий микробиому», — сказал Родольф Баррангу, соответствующий автор исследования. — «Мы можем внести изменения в конкретную бактерию, а остальная часть микробиома останется невредимой. Это доказательство концепции, которую можно использовать в любом сложном микробном сообществе, что может привести к улучшению здоровья растений и желудочно-кишечного тракта — среды, важной для питания и здоровья.»

​​Онкологи впервые применили систему CRISPR для вставки «антираковых» генов в иммунные клетки Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и компании PACT Pharma впервые использовали технологию CRISPR для вставки генов, которые позволяют иммунным клеткам эффективнее находить и уничтожать раковые клетки. Результаты опубликованы в журнале Nature. В исследовании приняли участие 16 пациентов с различными видами солидных (твердых) опухолей, включая рак толстой кишки, молочной железы и легких. У пациентов выделили иммунные клетки крови. Иммунные клетки человека имеют молекулы-рецепторы на поверхности, которые могут специфически распознавать раковые клетки и отличать их от нормальных. Рецепторы различны для каждого пациента. Ученые расшифровали последовательность генов, кодирующих эти рецепторы, а затем полученные последовательности были вставлены в геном иммунных клеток пациентов с помощью системы CRISPR. После проведения химиотерапии пациентам ввели до трех доз клеток с отредактированным геномом. У двух пациентов наблюдались побочные эффекты, которые могли быть вызваны клетками с отредактированным геномом: у одного — лихорадка и озноб, у другого — спутанность сознания, но оба быстро поправились. Лечение замедлило прогрессирование рака у пяти пациентов. Биопсия подтвердила, что иммунные клетки преимущественно атаковали опухоль, а не здоровые ткани. Работа ученых может расширить возможности персонализированного лечения рака, эффективного и с минимальным воздействием на здоровые ткани.

​​Использование систем CRISPR-Cas существенно расширяет возможности генной инженерии В новом исследовании учёные из Университета штата Северная Каролина (North Carolina State University) описывают ряд молекулярных инструментов для переписывания больших фрагментов ДНК организма. Инструменты основаны на системах CRISPR-Cas, связанных с транспозонами. Транспозоны — участки ДНК организмов, способные к передвижению (транспозиции) и размножению в пределах генома. Транспозоны также известны как «прыгающие гены» и являются примерами мобильных генетических элементов. Транспозоны чаще всего формально относятся к так называемой некодирующей части генома — той, которая в последовательности пар оснований ДНК не несёт информацию об аминокислотных последовательностях белков, хотя некоторые классы мобильных элементов содержат в своей последовательности информацию о ферментах, транскрибируются и катализируют передвижения; например, ДНК-транспозоны и ДДП-1 кодируют белки транспозаза, БОРС1 и БОРС2. У разных видов живых существ транспозоны распространены в разной степени: у человека они составляют до 45% всей последовательности ДНК, у плодовой мухи Drosophila melanogaster — лишь 15—20%, а у растений транспозоны могут занимать основную часть генома. Так, у кукурузы (Zea mays) с размером генома в 2,3 миллиарда пар оснований по крайней мере 85% составляют различные мобильные элементы. Авторы статьи, опубликованной в журнале Nucleic Acids Research, изучили различные системы CRISPR-Cas и применили их для добавления генетического груза — до 10 000 дополнительных букв генетического кода — к грузу транспозона, чтобы внести желаемые изменения в организм. Конкретно — в бактерию E. coli. Бактерии используют CRISPR-Cas в качестве адаптивной иммунной системы, чтобы противостоять атакам врагов, таких как вирусы. Учёные адаптировали эти системы для вырезания и замены определённых последовательностей генетического кода в различных организмах. Сочетание же систем CRISPR-Cas с транспозонами позволяет экспоненциально увеличить перемещаемые с их помощью объёмы кода. Исследование показало эффективность метода как in vitro, на лабораторном стенде, так и in vivo, на E. coli. Чтобы проверить эффективность метода, исследователи отобрали десять различных транспозонов, ассоциированных с CRISPR. Подход сработал со всеми десятью. Исследование также показало, что ничто не мешает использовать несколько разных транспозонов одновременно. Глобальный руководитель отдела исследований семян компании Syngenta Гусуй Ву (Gusui Wu) впечатлён результатами исследования. «Мы, — сказал он, — в восторге от результатов и видим потенциал применения этих недавно открытых систем на культурных растениях для ускорения выведения более устойчивых и высокоурожайных сортов».

​​Ученые внедрили в иммунные клетки гены, важные для борьбы с раком Ученые впервые показали, что с помощью технологии CRISPR/Cas9 можно внедрять в иммунные клетки гены, важные для борьбы с раком. Безопасность и эффективность подхода авторы продемонстрировали на 16 пациентах. Исследование опубликовано в журнале Nature. На поверхности клеток иммунной системы человека находятся особые рецепторы, благодаря которым они могут отличать опухолевые клетки от нормальных. Многообразие этих рецепторов отличается от пациента к пациенту. Поэтому необходимо разработать персонализированную терапию для лечения рака, чтобы можно было изолировать нужные рецепторы и внедрить их в иммунные клетки пациента. Американские ученые обратились к технологии CRISPR/Cas9 для решения этой проблемы. CRISPR/Cas9 — инструмент генной инженерии, который еще называют «молекулярными ножницами». С помощью этой системы можно удалять гены, т. е. производить «нокаут» генов. Ранее с помощью CRISPR/Cas9 ученые уже удаляли определенные гены, чтобы сделать иммунные клетки более агрессивно настроенными относительно рака. В новой работе исследователи показали, что помимо «нокаута» генов можно производить и «нокин», то есть на место удаленных генов вставлять новые. В исследовании приняло участие 16 пациентов с раками кишечника, молочной железы или легких. Ученые изолировали из их крови некоторые иммунные клетки. Для этого они использовали специальные реагенты, на поверхности которых были представлены продукты 350 мутаций, встречающихся при определенном типе рака. Всего исследователи протестировали 5 тысяч таких мутаций. Далее ученые определили генетические последовательности, которые кодировали рецепторы в иммунных клетках пациентов, и изолировали 175 новых рецепторов, связанных с раком. Затем с помощью CRISPR/Cas9 ученые удалили гены существовавших рецепторов из иммунных клеток и встроили гены новых. Благодаря этому иммунные клетки могли специфично распознавать опухолевые. После кондиционирующей химиотерапии с пациентами проводили описанную процедуру до трех раз. Суммарно 16 пациентов получили 37 новых рецепторов, до трех на человека. Они испытывали побочные эффекты от химиотерапии, но всего у 2 из 16 участников исследования были побочные эффекты от внедрения генетически модифицированных клеток. К ним относятся жар, озноб и рассеянность, однако эти симптомы быстро прошли. У пациентов также отбирались биопсии, и анализы показали, что генетически модифицированные иммунные клетки, направленные специфически против рака, входили в 20% наиболее представленных иммунных клеток. Как отметили ученые, их исследование показало, что система CRISPR/Cas9 может быть использована для внедрения в иммунные клетки новых генов, кодирующих рецепторы, нацеленные на опухолевые клетки. Также работа показала, что встраивать до трех таких генов безопасно, а генетически модифицированные клетки действительно могут избирательно распознавать раковые.

​​Бактерии заразили вирусами, чтобы справиться с устойчивостью к антибиотикам Исследователи показали, что справиться с антибиотикорезистенцией можно с помощью генного редактирования бактерий. Точечные изменения помогают управлять свойствами микроорганизмов. Система CRISPR развилась как механизм защиты бактерий от вирусов. Исследователи из университета Северной Каролины использовали этот механизм против бактерий. Они разработали два бактериофага — вируса, заражающих бактерии — для доставки полезной нагрузки CRISPR-Cas и целевого редактирования генов кишечной палочки. В ходе лабораторных испытаний бактериофаги доставляли в бактерии E. coli гены, которые заставляли ее светиться и управляли устойчивостью бактерий к антибиотикам. Исследователи также продемонстрировали способность вирусов доставлять в клетки бактерий цитозинового базового редактора. Этот инструмент не разрывает цепочку ДНК, как Cas 9, а изменяет только одну букву в последовательности ДНК. Такая система позволяет вносить точечные изменения, отключая отдельные бактериальные гены, не нарушая целостность остального генома. Генетики также протестировали систему CRISPR-Cas в моделируемой природной среде. Они использовали искусственную экосистему (EcoFAB), загрузив резервуар синтетической почвой из песка и кварца, жидкостью и тремя различными типами бактерий, включая кишечную палочку. Исследование показало, что бактериофаги могут эффективно находить свою добычу, заражая до четверти популяции всех бактерий. Это означает, что предложенную концепцию можно использовать для массового редактирования генов в сложных природных сообществах, считают ученые.

​​Ученые РФ создали платформу для экспресс-тестов на основе CRISPR-Cas12 Системы из генного участка CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), накопителя информации о ранее встреченных вирусах, и белка-нуклеазы семейства Cas (CRISPR associated protein) обеспечивают иммунитет бактерий, защищая от повторного заражения теми же вирусами. Программируемость этих систем и высокая специфичность распознавания генетической мишени позволяют использовать их в разработках по редактированию геномов. А в последние годы CRISPR-Cas системы начали применять и в биосенсорах, с высокой чувствительностью распознающих определенные последовательности ДНК или РНК. Российские ученые создали новую платформу, сочетающую CRISPR-Cas технологию, универсальный ДНК-белковый зонд и мембранный экспресс-тест, которая решает задачи бесприборной диагностики лучше существующих аналогов. Белок Cas12 в комплексе с гидовой РНК распознает ДНК-мишень в пробе, сверяя ее последовательность с гидовой РНК — аналогично тому, как в бактериальной клетке проводится сверка с данными о ранее встреченных вирусах. Затем комплекс CRISPR-Cas12 разрезает ДНК-мишень и приобретает способность многократно расщеплять любые одноцепочечные ДНК. Используя одноцепочечные ДНК с присоединенной меткой (ДНК-зонд), можно регистрировать высвобождение этой метки, например, с помощью мембранного теста. В результате весь процесс тестирования протекает без сложного оборудования и с минимальными действиями оператора, что позволяет его проводить во внелабораторных условиях. Однако в ранее предлагавшихся разработках нерасщепленный ДНК-зонд также связывался тестом, что могло искажать результаты анализа. Для преодоления этой трудности авторы работы создали биосенсор, в котором на носителе закреплен зонд, состоящий из ДНК-части (одноцепочечной ДНК с флуоресцеиновой меткой) и белковой части (мышиные антитела против флуоресцеиновой метки). Активированный ДНК-мишенью белок Cas12 разрезает зонд. Высвобожденная конструкция (репортер) детектируется иммунохроматографическими тест-полосками благодаря специфическому связыванию антитела с анти-мышиными антителами, расположенными на мембране и на поверхности золотых наночастиц. Платформа получила название DIRECT2 (сокращенно от DNA-Immunoglobulin Reporter Endonuclease Cleavage Test).

​​Стартап Science будет возвращать людям зрение с помощью встраивания в глаза электроники и генной терапии Созданная в 2021 году компания Science анонсировала свой первый продукт, который со временем начнёт возвращать зрение пациентам с рядом фатальных заболеваний глаз. Разработанный в компании электронный блок с microLED экраном будет встраиваться прямо в глазное яблоко, что позволит страдающим слепотой пациентам возвращать зрение сначала частично, а в перспективе всё полнее и полнее. Существует множество причин для потери зрения. Предложенное компанией Science решение облегчит жизнь пациентам с такими болезнями, как пигментный ретинит (RP) и сухая возрастная дегенерация жёлтого пятна (AMD). В обоих случаях зрение теряется по причине деградации фоторецепторов в глазах людей, хотя нервные окончания и зрительные нервы остаются в полном порядке. Имплантат Science Eye способен возбуждать эти нервные окончания — так называемые ганглионарные клетки — и передавать в мозг путь сильно упрощённые, но зрительные сигналы. В каждом глазу человека примерно по 100 млн клеток фоторецепторов. Нервных окончаний, которые передают весь этот массив информации, всего по 1 млн на глаз. Нетрудно понять насколько будет упрощена передаваемая в мозг нервная информация, основанная на возбуждении всего одного миллиона нервных окончаний. Но это будет определённо лучше полной слепоты и, в перспективе, учёные научатся передавать зрительные данные в более полном объёме. Созданный в Science имплантат представляет собой электронный блок с процессором и блоком питания, который вживляется под веко на верхнюю поверхность глазного яблока, и экран microLED, который заводится внутрь глаза и устанавливается напротив нервных окончаний в его сетчатке. И это была самая лёгкая часть. Операция займёт около двух часов и может быть сокращена до одного часа после отработки технологии. Самое сложное, точнее — самое труднопреодолимое препятствие будет заключаться в том, чтобы наделить нервные окончания глаза световой чувствительностью. Проделать это можно с помощью генной терапии. Учёные давно работают с флуоресцентными белками, которые могут светиться и воспринимать фотоны. Чтобы Science Eye работал, в нервные окончания глазного нерва необходимо будет ввести инородные для человека гены. Нетрудно представить, что эта необходимость вызовет бурную дискуссию как в научном сообществе, так и среди обычных людей. В компании предупреждают, что получаемое с помощью Science Eye и генной терапии зрение будет совсем не таким, как мы его обычно воспринимаем. Однако это реальный шанс вернуть потерявшему зрение человеку возможность самостоятельно и лучше ориентироваться в пространстве. Впрочем, до этого пройдут годы работы по улучшению технологии. Сегодня она испытывается на кроликах и до работы с людьми ещё довольно долго. Добавим, компанию Science создал бывший соратник Илона Маска — Макс Ходак (Max Hodak). До 2021 года он возглавлял компанию Маска Neuralink, которая разрабатывает мозговой имплантат. Весной 2021 года он покинул Neuralink и создал свой стартап Science, который к сегодняшнему дню привлёк финансирование в объёме около $160 млн. Имплантат Science Eye назван флагманским продуктом Science. Будет интересно узнать, что ещё есть в её портфеле разработок.

​​Новый метод прайм редактирования Система для редактирования включает каталитически ослабленную нуклеазу Cas9, сшитую с обратной транскриптазой (RT), и особую гидовую РНК — prime editing guide RNA (pegRNA), которая не только направляет нуклеазу к нужному сайту ДНК, но и является матрицей для «переписывания» этого участка. Конструкция, направляемая pegRNA, садится на ДНК и разрезает одну цепь ДНК. Свободный конец pegRNA, содержащий праймерную последовательность, связывается со свободным концом ДНК, а затем обратная транскриптаза достраивает нить в месте разреза, используя pegRNA в качестве матрицы. Новый фрагмент ДНК занимает место исходной последовательности, и затем включаются клеточные механизмы репарации ДНК. Поскольку обычно репарируется разрезанная нить, иногда используют другую CRISPR-конструкцию, которая разрезает вторую, неотредактированную нить, чтобы она «переписывалась» по первой. Системы прайм-редактирования показали высокую точность и эффективность, но размер белковой конструкции, объединяющей два фермента, очень велик, и это создает трудности при доставке кодирующих последовательностей в вирусных векторах. Теперь группа исследователей из США и Германии установила, что для праймированного редактирования необязательно ковалентно сшивать два фермента. Они исследовали на клетках в культуре конструкцию PE2 — никазу Cas9 бактерии Streptococcus pyogenes (nSpCas9), к С-концу которой пришита обратная транскриптаза вируса мышиного лейкоза Молони (MMLV-RT). Сравнивали различные конфигурации, например, прикрепление MMLV-RT к N-концу или ее помещение внутрь кодирующей последовательности Cas9. Оказалось, что не связанные между собой белки nSpCas9 и MMLV-RT функционируют в человеческих клетках так же эффективно, как и другие варианты PE2 — точность редактирования осталась высокой как для замен, так и для инсерций и делеций. В одном векторе можно доставлять кодирующую последовательность nSpCas9, в другом — РНК и обратной транскриптазы. Эту систему, которую авторы назвали Split-PE, можно использовать для быстрого поиска и оценки новых вариантов прайм-редакторов. Это, в частности, позволит расширить набор используемых обратных транскриптаз. Авторы проверили шесть укороченных мутантных форм MMLV-RT и нашли компактный вариант, не менее активный, чем родительский, а также оценили потенциал обратной транскриптазы Marathon-RT из Eubacterium rectale, которую часто используют в экспериментах in vitro. Также исследователи показали, что PE2 можно разделить не между никазой и обратной транскриптазой, а внутри никазы, и снабдить интеинами (участками, необходимыми для белкового сплайсинга). Такую конструкцию тоже можно доставить в клетку в двух аденоассоциированных векторах, и в результате восстановится функциональный белок. Статья Gruenewald et al. Engineered CRISPR prime editors with compact, untethered reverse transcriptases опубликована в журнале Nature Biotechnology.

Нейротехнологии доступные каждому Нейротехнология, метод НейроБОС — это новая технология в образовании, но с многолетней историей использования в клинической практике, основанная на использовании оборудования ЭЭГ (энцефалограмма), которое регистрирует деятельность мозга каждого человека и передает на монитор в удобной интересной форме. С его помощью, выполняя задания и наблюдая за мозгом в режиме реального времени получается быстрее нарабатывать желаемый навык. На что раньше могли уходить месяцы обучения, теперь можно пройти за курс занятий. Метод БОС активно применяют для повышения эффективности сотрудников в ведущих университетах мира (MIT, Cambridge University и др.), компаниях Facebook, Google, Apple, Skolkovo. С его помощью готовят спортсменов олимпийского уровня и даже астронавтов NASA. Часть российских компаний также применяет нейротехнологии для повышения эффективности сотрудников, чтобы: 1. Снижать стресс, избавлять от тревожности и прокачать стрессоустойчивость и самоконтроль. 2. Улучшать внимание, память, ускорить обучение новым навыкам 3. Повысить творческий потенциал, способность находить нестандартные решения в любых ситуациях. *задача со звездочкой. Научившись управлять ритмами своего мозга, человек может легко переключаться в состояние, необходимое для появления инсайтов и креативных идей. Протестировать данный метод на себе и понаблюдать за своим мозгом можно 20, 21, 25 и 26 ноября в центре развития с использованием нейротехнологий «Нейромир» на дне открытых дверей. Участие бесплатное по предварительной записи. Количество мест ограничено. Зарегистрироваться 📆 20, 21, 25, 26 ноября 🕓 По предварительной записи 📍 м. Шаболовская, ул. Хавская, д.11, офис 401