Return to Video

Как можно отредактировать ДНК с помощью CRISPR — Андреа М. Хенл

  • 0:07 - 0:09
    От самого маленького
    одноклеточного организма
  • 0:09 - 0:11
    до крупнейших созданий на Земле —
  • 0:11 - 0:15
    каждое живое существо
    определяется своими генами.
  • 0:15 - 0:20
    ДНК в наших генах действует
    подобно инструкции для клеток.
  • 0:20 - 0:25
    Четыре элемента, или основания, связанные
    между собой в определённом порядке,
  • 0:25 - 0:27
    обуславливают поведение клетки
  • 0:27 - 0:30
    и генетические признаки человека.
  • 0:30 - 0:33
    Но благодаря последним достижениям
    генной инженерии
  • 0:33 - 0:38
    учёные научились изменять основные
    свойства организмов в рекордные сроки.
  • 0:38 - 0:41
    Они могут создать
    засухоустойчивые зерновые культуры
  • 0:41 - 0:43
    и яблоки, которые не темнеют на срезе.
  • 0:43 - 0:46
    Они могли бы даже предотвратить
    вспышки инфекционных заболеваний
  • 0:46 - 0:50
    и создать лекарства
    от генетических заболеваний.
  • 0:50 - 0:54
    CRISPR — самый быстрый, простой и дешёвый
    из инструментов модификации генов,
  • 0:54 - 0:57
    играющий большу́ю роль
    в развитии этой науки.
  • 0:57 - 0:59
    Как появилось это медицинское чудо?
  • 0:59 - 1:00
    Как оно работает?
  • 1:00 - 1:03
    И на что оно способно?
  • 1:03 - 1:07
    Удивительно, но CRISPR на самом деле
    является естественным процессом,
  • 1:07 - 1:10
    служащим бактериям
    в качестве иммунной системы.
  • 1:10 - 1:15
    Этот процесс был впервые обнаружен
    в одноклеточных бактериях и археях
  • 1:15 - 1:17
    при отражении ими вирусов.
  • 1:17 - 1:21
    CRISPR, возникающий в естественных
    условиях, состоит из двух компонентов.
  • 1:21 - 1:25
    Первый компонент — короткие фрагменты
    повторяющихся последовательностей ДНК,
  • 1:25 - 1:26
    которые называются
  • 1:26 - 1:30
    короткие палиндромные повторы,
    регулярно расположенные группами,
  • 1:30 - 1:32
    или просто CRISPR.
  • 1:32 - 1:34
    Второй компонент — Cas,
  • 1:34 - 1:36
    или CRISPR-ассоциированные белки,
  • 1:36 - 1:40
    которые расщепляют ДНК,
    как молекулярные ножницы.
  • 1:40 - 1:43
    Когда вирус проникает в бактерию,
  • 1:43 - 1:46
    белки Cas вырезают часть вирусной ДНК
  • 1:46 - 1:50
    и вшивают его в область CRISPR,
  • 1:50 - 1:53
    делая химический снимок инфекции.
  • 1:53 - 1:58
    Эти вирусные коды затем копируются
    в короткие фрагменты РНК.
  • 1:58 - 2:01
    В наших клетках эта молекула выполняет
    множество функций,
  • 2:01 - 2:03
    но в случае CRISPR
  • 2:03 - 2:07
    РНК соединяется
    со специальным белком Cas9.
  • 2:07 - 2:10
    Образуемые комплексы действуют
    подобно разведчикам,
  • 2:10 - 2:13
    цепляясь за свободно плавающий
    генетический материал
  • 2:13 - 2:16
    в поиске ДНК, идентичных ДНК вируса.
  • 2:16 - 2:21
    Если вирус снова атакует, образуемые
    комплексы-разведчики сразу его распознáют
  • 2:21 - 2:25
    и Cas9 незамедлительно
    уничтожит вирусную ДНК.
  • 2:25 - 2:28
    Подобный тип защитного механизма
    присутствует у многих бактерий.
  • 2:28 - 2:32
    И вот в 2012 году учёным
    удалось раскрыть секрет CRISPR
  • 2:32 - 2:35
    и начать использовать его
    не только против вирусной ДНК,
  • 2:35 - 2:39
    но применительно к любой ДНК
    почти в любом организме.
  • 2:39 - 2:40
    При соблюдении необходимых условий
  • 2:40 - 2:42
    эта противовирусная иммунная система
  • 2:42 - 2:45
    становится точным инструментом
    редактирования генов,
  • 2:45 - 2:48
    способным изменять ДНК и определённые гены
  • 2:48 - 2:51
    почти так же легко,
    как мы исправляем опечатку в тексте.
  • 2:51 - 2:53
    Вот как это происходит в лаборатории:
  • 2:53 - 2:55
    учёные создают ведущую РНК,
  • 2:55 - 2:58
    соответствующую гену,
    который они хотят изменить,
  • 2:58 - 3:00
    и присоединяют его к Cas9.
  • 3:00 - 3:03
    Как и вирусная РНК
    в иммунной системе CRISPR,
  • 3:03 - 3:07
    ведущая РНК направляет Cas9
    к заданному гену,
  • 3:07 - 3:11
    и молекулярные ножницы белка
    вырезают участок ДНК.
  • 3:11 - 3:14
    Успех технологии CRISPR заключается в том,
  • 3:14 - 3:19
    что введя эндонуклиазу Cas9, связанную
    с небольшим фрагментом ведущей РНК,
  • 3:19 - 3:23
    учёные могут отредактировать
    практически любой ген в геноме.
  • 3:23 - 3:25
    Как только ДНК вырезается,
  • 3:25 - 3:27
    клетка пытается восстановить её.
  • 3:27 - 3:29
    Как правило, специальные белки нуклеазы
  • 3:29 - 3:33
    обрабатывают разорванные концы
    и соединяют их между собой.
  • 3:33 - 3:35
    Но в процессе репарации,
  • 3:35 - 3:37
    который называется
    негомологичным соединением концов,
  • 3:37 - 3:38
    случаются ошибки,
  • 3:38 - 3:42
    в результате чего наблюдаются лишние
    или недостающие основания.
  • 3:42 - 3:46
    Образуемый ген часто оказывается
    более непригодным и отключается.
  • 3:46 - 3:50
    Но если учёные добавят отдельную
    последовательность матричной ДНК
  • 3:50 - 3:52
    в смесь CRISPR,
  • 3:52 - 3:56
    клеточные белки смогут выполнить
    иной процесс репарации ДНК,
  • 3:56 - 3:59
    а именно гомологичную репарацию.
  • 3:59 - 4:03
    Эта матричная ДНК
    используется для руководства
  • 4:03 - 4:05
    процессом репарации дефектного гена
  • 4:05 - 4:08
    или даже вставки нового гена.
  • 4:08 - 4:10
    Способность исправлять
    ошибки ДНК означает,
  • 4:10 - 4:12
    что с помощью технологии CRISPR
  • 4:12 - 4:14
    мы можем разработать
    новые методы лечения заболеваний,
  • 4:14 - 4:16
    являющихся результатом
    генетических ошибок,
  • 4:16 - 4:19
    например кистозного фиброза
    или серповидноклеточной анемии.
  • 4:19 - 4:22
    И поскольку область её применения
    не ограничивается человеком,
  • 4:22 - 4:24
    то и возможности почти беспредельны.
  • 4:24 - 4:26
    С помощью CRISPR учёные могут создать
  • 4:26 - 4:27
    высокоурожайные растения,
  • 4:27 - 4:30
    комаров, которые не будут
    переносить малярийных паразитов,
  • 4:30 - 4:33
    или даже перепрограммируют
    лекарственно-устойчивые раковые клетки.
  • 4:33 - 4:36
    CRISPR также является
    мощным инструментом изучения генома,
  • 4:36 - 4:40
    позволяющим учёным наблюдать за тем,
    что происходит в организме,
  • 4:40 - 4:42
    когда гены отключаются или изменяются.
  • 4:42 - 4:44
    Метод CRISPR пока далёк от совершенства.
  • 4:44 - 4:48
    При его использовании могут случаться
    и непреднамеренные изменения,
  • 4:48 - 4:52
    и, поскольку бывает трудно предсказать
    долгосрочные последствия метода CRISPR,
  • 4:52 - 4:55
    использование этой технологии требует
    решения важных этических вопросов.
  • 4:55 - 4:58
    Именно нам предстоит определить
    дальнейшую судьбу метода CRISPR,
  • 4:58 - 5:02
    вышедшего за пределы иммунной системы
    одноклеточных организмов
  • 5:02 - 5:06
    и проникшего к нам в лаборатории,
    фермы, больницы
  • 5:06 - 5:09
    и организмы по всему миру.
Title:
Как можно отредактировать ДНК с помощью CRISPR — Андреа М. Хенл
Speaker:
Андреа М. Хенл
Description:

Просмотреть урок полностью: https://ed.ted.com/lessons/how-crispr-lets-you-edit-dna-andrea-m-henle

От самого маленького одноклеточного организма до крупнейших созданий на Земле — каждое живое существо определяется своими генами. Благодаря последним достижениям науки учёные научились изменять основные характеристики организмов в рекордно короткие сроки, используя инструменты редактирования генов, такие как CRISPR. Но откуда взялось это чудо медицины и как оно работает? Андреа М. Хенл исследует новую технологию с научной точки зрения.

Урок — Андреа М. Хенл, мультипликация — Адам Уэллс.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:11

Russian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.