Биоинженерство или новата еволюция

[Joro-01]

Инженере.. Не казвай че не можеш да се сетиш защо природата се е отказала от ротационния двигател.

[Last roman]

пичове, само не окепазвайте тая тема с фантасмагории /демек отворете си нова за 'ротационния двигател'/, защото просто ще Ви трия спама

[Joro-01]

Дерзай

Може би ще отворя тема "Бионика" в технологии.

[Last roman]

Учени създадоха синтетични рибозоми:

Highly sophisticated and common to all organisms, ribosomes – the tiny machines that make proteins in cells – are fundamental to life and are one of the most ancient cellular players. Their job is so critical that their structure and function are consistent across all life-forms on Earth, and some portions have even been found to be identical in all organisms examined so far. Needless to say, they’re a pretty big deal. And amazingly, scientists have just managed to create one in the lab.

But that’s not even the most exciting part – the synthetic nanofactory even worked inside living cells and didn’t interfere with the native protein-making machinery. What’s more, it did a remarkably good job, functioning almost as well as the real thing. This could mean that in the future, scientists might be able to use these designer machines to create molecules of interest, such as therapeutic substances.

To recreate these protein-making factories, rather than attempting to make a carbon copy of the native structures found inside cells, scientists from the University of Illinois at Chicagoand Northwestern University actually added a new feature not found in nature. Normally, when cells need to make a protein, DNA first gets transcribed into a blueprint called messenger RNA (mRNA). This is then fed through the ribosome, a functional unit made up of two constituent parts – a small and a large subunit – which together translate the instructions contained within the mRNA in order to string together the protein building blocks.

When this process is finished, the subunits go their separate ways, ready to come back together for round two. But this was a problem for biologists trying to get artificial copies to work inside living cells, as the synthetic versions would partner up with the natural counterparts, interfering with normal protein synthesis and thus harming the cell. To get around this, researchers created artificial ribosomes, dubbed “Ribo-T,” in which the subunits are tethered together and thus inseparable. The scientists were actually skeptical that this would work, since it was long believed that subunit separation was pivotal for the process of protein synthesis.

Remarkably, it seems that this assumption was wrong: Ribo-T retained the functionality of a native ribosome, successfully creating proteins in the test tube, the scientists report inNature. Moreover, it was even able to act in place of the real thing in bacteria lacking natural ribosomes, churning out enough proteins to keep the microbes alive. Of course, it isn’t as efficient as its natural counterpart, but as The Verge points out, those factories have had billions of years to perfect their role.

Although synthetic ribosomes have actually been made before, they had a limited spectrum of use because they were restricted to certain mRNA sequences. But Ribo-T holds the potential to work on an array of sequences, possibly allowing the synthesis of a wide range of desirable proteins and thus opening up applications in medicine and biomaterials. And on top of that, scientists could use them to enhance our understanding of protein synthesis, possibly taking us a step closer to artificial life, although we are still far from that futuristic stage.

http://www.iflscience.com/health-and-medicine/scientists-create-synthetic-protein-making-factory-works-cells

[Last roman]

Революционен експеримент с човешки ембриони

Модифициране на човешки ембрион

Британски учени се подготвят за революционен експеримент с човешки ембриони.

Генетичната манипулация на човешки ин витро ембриони ще бъде извършена за първи път във Великобритания в опит учените да разберат защо някои жени страдат от повтарящи се спонтанни аборти, пише в. "Индипендънт", цитиран от БГНЕС.

Ако лицензът за научното изследване бъде предоставен, то това ще бъде едва вторият познат случай в историята, в който хромозомите на човешки ембриони са генетично манипулирани с помощта на революционна техника, наречена „Crispr / Cas9”.

Когато китайски учени обявиха по-рано тази година, че са променили генетично "неизползваеми" ин витро ембриони, чрез метода Crispr / Cas9, критиците сметнаха, че учените са достигнали твърде далеч.

Изследователите от Великобритания, които имат намерение да проведат проучването, увериха, че ембрионите ще бъдат унищожени след края на експеримента.

„Няма да има дизайнерски бебета, защото проектът е насочен единствено към фундаментални изследвания в областта на генетиката на ранното развитие на човека”, настояха учените.

Въпреки това, критиците на манипулирането на човешки ембриони ин витро, дори за изследователски цели, твърдят, че това е хлъзгав наклон на генетично-усъвършенствани "дизайнерски бебета", които биха могли да бъдат проектирани с желаните черти като интелигентност или физически дадености.

Учените, които стоят зад предложеното проучване в Обединеното кралство заявиха, че нямат намерение да променят ДНК-то на бъдещите поколения.

Въпреки това, те приемат за възможно в някакъв момент в бъдеще това да бъдебезопасно и медицински оправдано, например за избягване на наследствени заболявания или за придаване устойчивост на болести.

Ако получат лиценз, учените ще изследват ембриони, дарени от двойки, които страдат от безплодие и са се подложили на ин витро процедура.

За целта на експеримента ще бъдат използвани ембриони, които не могат да бъдат износени.

„Ние не планираме да променяме гените за клинични цели. Ние се интересуваме от основните механизми на ембрионалното развитие. Ако някой от нашите открития предполагат начини за подобряване на развитието на ембриона след ин витро или за предотвратяване на спонтанен аборт, то те ще включват конвенционални подходи, а не манипулация на гени ", каза д-р Ниакан от институт "Франсис Крик" в Лондон.

Наскоро френски учени създадоха сперматозоиди с помощта на ин витро технология на базата на незрели клетки от тестиси, съобщи Франс прес, цитирана от БТА.

Според учените това се случва за пръв път в света и ще допринесе до няколко години за революционизиране на лечението срещу безплодие на хиляди мъже.

В експериментите с ин витро технология са създадени сперматозоиди от плъхове, маймуни и хора. За целта са били нужни 20-годишни проучвания.

http://smart.dir.bg/it/news/20066212/

[Last roman]

Пионер на генното инженерство: Не ме е страх от бебета по поръчка, въпросът е как ще изпълним поръчката

Революционните пробиви в ДНК технологията проправят пътя към нашето потенциално бъдеще на "свръхчовеци". Пионерът в генното инженерство Джордж Чърч (George Church) твърди, че няма от какво да се страхуваме. В следващото интервю той ни излага своята гледна точка, гледната точка на един специалист по генетика, на един смел футурист и на един човек взиращ се с надежда в бъдещето:

Напоследък се наблюдава засилен интерес към новата генна технология за редактиране, CRISPR. Но как работи тя?

Генната редакция се състои в изрязването на конкретна ДНК последователност и заместването ѝ с друга. До скоро това беше ужасно бавен и неточен процес, но сега можем да редактираме генома на всяко живо същество, с помощта само на компютър, с който да подберем определения участък от ДНК. Водещи последователности направени от поръчкови РНК фрагменти насочват компонентите на CRISPR към конкретната цел, където ензимът извършва срязването. Това или унищожава функцията на ДНК в този участък, или ни позволява да изменим функциите ѝ като манипулираме начина, по който клетките ремонтират липсващия участък, като например добавим последователност по наш избор.

И какво ще ни позволи да правим този нов CRISPR метод?

На този принцип може да се извършва генетична терапия, която би позволила да се лекуват генетични заболявания, включително някои типове слепота, заболяването на кръвтабета таласемия и невродегенеративното заболяване на Тай-Сакс. Това също би позволило разработването на нови методи за лечение на различни видове рак и вирусни инфекции, включително и СПИН.

Други технологии могат да дадат възможност полезни ДНК участъци да се разпространят сред популациите на диви животни - например такива, които да ни позволят да изкореним редица инфекциозни заболявания като маларията.

По рано тази година възникнаха много спорове, когато екип от китайски учени се опита да използва CRISPR, за да редактира гените на нежизнеспособни човешки ембриони. За някои хора този акт прекрачи етичната граница на научните изследвания. Вие какво мислите по този въпрос?

Когато дадена област тъкмо прохожда и ти вземеш, че оплескаш нещата достатъчно, реално не прецакваш само своята лаборатория - прецакваш ВСИЧКИ лаборатории. Не смятам, че целия този шум в общественото пространство ще навреди на генното редактиране - все пак китайските учени не са наранили никакви пациенти. Те просто са били изключително небрежни.

От техническа гледна точка, съществуват няколко добре известни метода, за които е доказано, че подобряват специфичността и ефективността на CRISPR генното редактиране, някои от които са разработени в моята лаборатория. От китайската група е трябвало да осъзнават, че работата им ще привлече огромно внимание, така че е ужасно разочароващо, че са избрали да не използват тези методи. Вероятно са смятали, че ако се забавят, за да проведат опитите си както трябва, през това време друга лаборатория би ги изпреварила и би публикувала преди тях. На практика тези други лаборатории, включително и моята, не извършват изследвания с CRISPR върху човешки ембриони, така че просто не разбирам от какво са се притеснили.

Посредствената наука не е синоним на наука на злото - все пак експериментите, които те са извършили са напълно легални в повечето държави.

Значи вие не сте притеснен за етичните въпроси, които това изследване повдигна?

За мен, въпросите за сигурността са истинските етични въпроси, а те не са по същество различни от тези, възникващи при което и да е ново лечение. Методите за генно редактиране се тестват активно при животни - както при гризачи, така и при примати - и в крайна сметка те ще бъдат тествани и при хора.

В основата на моята работа е да се притеснявам ("I’m a professional worrier" - ориг.текст). Но аз се притеснявам активно. Когато някой заяви пред мен, че нещо, според него, би било грешно за света или за науката, аз казвам "Ами хайде да поработим над това". Така можем да подобрим методите за безопасност.

Някои хора са против манипулациите в генетичния пул - като за пример дават все по-популярната идея за бебета по поръчка.

Ние хората вече сме се заиграли с генетичния пул, например с наследствени заболявания като Тай-Сакс: генетичното консултиране преди или след зачеване може да помогне на родителите да вземат решения за здравето на своите бъдещи деца.

Манипулираме генетичния пул и всеки път, когато летим на голяма височина, което повишава честотата на случайните мутации в развиващите се сперматозоиди и яйцеклетки. Тези неща са позволени. Ако не харесваме концепцията за манипулация на генетичния пул, тогава трябва да забраним всички подобни неща, а не да правим изключение само за CRISPR.

И тогава трябва да преценим какво наистина ценим. Дали ценим дълголетието, интелигентността, атлетичността и красотата? Дори в момента нашите деца са много по-образовани от техните предшественици и обикновено ние "организираме" това без да се допитаме до тях. Хората плащат луди пари за продукти, които да ги направят по красиви или по-атлетични. Ако не смятате това за разумно, то би следвало и то да бъде забранено. Но нека бъдем справедливи, а не да заклеймяваме нещо просто така, освен ако не застрашава здравето.

А дали неродените деца имат правото да откажат на родителите си да определят генетично какви ще бъдат в бъдеще или това е изцяло избор на родителя?

Родителите трябва да предоставят на децата си най-добрите условия. Образование, грижи, изхранване, начин на обличане, религия и вечерен час са все неща, които се налагат от родителите в името на доброто на децата. А родителите днес вече използват генетични консултации при взимането на решения преди и след зачеването, за това дали децата им имат шанс да са обременени с някое тежко генетично заболяване. Веднъж след като тези деца пораснат, те могат на свой ред да изберат съдбата на своите деца, спрямо получената през това време нова информация за генетиката и най-добрите начини, по които да отгледаш поколението си.

Има опасения, че генетичните модификации, които засягат сперматозоидите и яйцеклетките ще доведат до изменния, които са необратими и могат да се предават в поколенията.

Аргументът за необратимостта силно ме озадачава, тъй като, очевидно, генното редактиране не е необратимо на ниво цялостна популация.

Ако популацията се изменя, тъй като определени индивиди взимат решения, то тези промени могат да се променят отново ако правителството или други индивиди вземат алтернативни решения. Всъщност, тази обратна промяна може да протече още по-бързо, защото технологията се усъвършенства непрекъснато и разходите намаляват. Разбира се, може да се окаже, че хората не желаят да се противопоставят на тези промени, но това идва само, за да покаже, че те са полезни по някакъв начин за тях.

CRISPR методиката в действие: Ензими (светло синьо) разрязват ДНК (червено), насочвани от РНК (жълто). Снимка: Bang Wong

Дали хората няма да пропуснат златна възможност, ако не се възползват от възможността да усъвършестват генното инженерство при хора?

Абсолютно! Този въпрос трябва да се задава по-често. При 7 млрд. човека, които непрекъснато нарастват, да си стоим просто така не е особено адекватно решение. Например, можем да изкореним маларията с използване на т.нар. gene drive - техника, която позволява генът за устойчивост на малария да се разпространи изключително бързо сред популацията на комарите.

Това може да е рисковано...

Някои от нас може да твърдят, че тази технология е прекалено рискована като цяло поради неясни неясноти ("unknown unknowns" - ориг.текст) - като например изчезването наопределен вид комари. Но ако това наистина се случи е малко вероятно да повлияе значително на някакъв друг вид животно. И всяка година, в която се колебаем, 600 000 души умират безсмислено от малария и още няколко милиона се разболяват и не могат да си вършат работата. Това си е доста сериозна цена, която плащаме.

Вие се интересувате също т.нар. "генетично подсилване" ("genetic augmentation"): Не е ли доста спорно използването на генетична терапия по този начин, независимо дали става дума за физическо или умствено подобрение?

Напротив, дори е по-малко спорно, тъй като това би се извършвало с възрастни, които могат да дадат своето съгласие. Ако мнозинството хора се съгласни, че възрастните могат да се подлагат на подобрения - като нов медикамент, устройство или генетична терапия - то докато то задоволява нормативните изисквания за безопасност и ефективност определени от FDA, поне по мое мнение нищо не би могло да попречи на бързото му и дори масово приложение.

Вие сте известен с вашия списък с 10 особено интересни полезни, но изключително редки генетични варианти, от които всички бихме могли да се възползваме.

Да. Например, PCSK9 те защитава от сърдечно-съдови заболявания и е "свръхчовешки" в смисъл, че хората, които го имат са много по-облагодетелствани от средностатистическия човек по отношение на риск от сърдечносъдови заболявания. Други три в списъка са - MSTN, LRP, APOE. Те могат да доведат до терапии за предотвратяване на мускулна дегенерация, остеопороза и деменция.

Ами гените, които не са свързани със заболявания? Ако започнем да редактираме и тези гени, в какво общество смятате, че ще се превърнем?

Всичко опира до това какво цени обществото и това какво искат индивидите.

Не смятам, че всички ще искат едно и също: няма изведнъж всички да станем по 1,80м. високи, с руса коса и сини очи. Смятам, че подобренията всъщност ще повишават разнообразието.

Някои ще бъдат мотивирани от нужда или амбиция. Хора, които искат да отидат в космоса може да искат свръхздрави кости, които да ги предпазват от остеопороза при ниската гравитация, докато хора, които решат да живеят на дъното на океана може да искат съвсем различни модификации. А хора, които искат да бъдат супербанкери вероятно ще се нуждаят от напълно различни модификации в сравнение с хора, които искат да станат суператлети. Няма най-добър и универсален тип хора, точно както няма най-добър тип кола.

Ако трябва да се притесняваме за нещо - което аз всъщност правя през цялото време - бих се притеснил за модификациите при възрастни, тъй като това би се разпространило ужасно бързо. Ако например аз реша да модифицирам ембрион, би отнело поне 20 години, за може това да има някакъв съществен ефект върху обществото.

Но ако ми хрумне за модификация, която подобрява интелигентността при възрастни, новината за това ще премине през интернет със скоростта на светлината и много хора ще пожелаят да опитат. И ако е успешна при първия милион от тези които го опитат, изведнъж ще се появяват още милиард, които също ще искат да пробват.

През 2012 г. публикувахте книга, озаглавена Регенезис и в нея говорите за лабораторията си като за център за нови технологии насочени към адаптиране на сътворението, така че да служи на хората. Като се вземе предвид, че в книгата си вие се появявате под собственото си име, мисля че не е особено странно, че хората ви обвиняват, че си играете на Господ?

Със сигурност това не е моето намерение. Но ние сме инженери - да подобряваме света около себе си е нашата основна цел. Това е основната цел и на хората като цяло. Израза "играя си на Господ" се използва основно, за да се намекне, че правиш нещо отвъд твоите възможности.

Съгласен съм, че трябва да сме внимателни и всъщност смятам, че човечеството наистина върви напред стъпка по стъпка. Може да изглежда много бързо, а понякога може да става и под формата на гигантски скокове - като кацането на Луната и изкореняването на едрата шарка - но тези неща се вършат внимателно.

И въпреки това технологията напредва с чудовищни темпове.

Айнщайн е казал, че технологията превъзхожда човечеството. Аз не се връзвам на това. Смятам, че дори когато технологията напредва много бързо, ние сме развили редица традиционни методи да обуздаваме този процес. Не се нуждаем от специални забрани и мораториуми - имаме си Агенцията за Защита на Околната Среда, имаме си FDA. Просто трябва да мислим мащабно и все пак да го правим внимателно.

-------------------------------------------------------------------------------------------

Профил: Джордж Чърч е професор по генетика в Harvard Medical School. Той е и директор на Center for Causal Consequences of Variation, център за високи постижения в геномните науки към NIH (National Institutes of Health) и управител на PersonalGenomes.org

http://nauka.offnews.bg/news/Новини_1/Пионер-на-генното-инженерство-Не-ме-е-страх-от-бебета-по-поръчка-въпросът-е-как-ще-изпълним-поръчката_21455.html

[Last roman]

Прасето - най-добрият приятел на човека:

Researchers massively edit the genome of pigs to turn them into perfect human organ donors

https://richarddawkins.net/2015/10/researchers-massively-edit-the-genome-of-pigs-to-turn-them-into-perfect-human-organ-donors/

[Last roman]

 http://smart.dir.bg/it/news/20372445/ 

Създадоха ГМО кучета с 2 пъти повече мускули

Китайски учени създадоха чрез генно инженерство кучета с два пъти повече мускулна маса.

Кучетата са от породата Бигъл и те могат да тичат повече, което е много полезно за ловни и полицейски цели, каза Лансюе Лай от екипа, цитиран от Discovery и БТА.

Целта на учените от Фармацевтичния научно-изследователски институт в Гуанчжоу обаче не е била да създадатсуперкучета, а да разработят технология за генно инженерство, с която да получават мутации, наподобяващи човешки болести, като паркинсонизъм, и така по-добре да ги изучават.

Кучетата са много близо до хората по метаболитни, физиологически и анатомични характеристики.

За да създадат кучетата с по-големи мускули, учените са използвали техникатаCRISPR-Cas9, с която са премахнали от ембрионите на бигълите гена миостатин, който произвежда протеин, пречещ на растежа на мускулите.

Генът е открит през 1997 г., когато генетици създадоха с него супермишки.

Същият метод за генно редактиране неотдавна е използван за приспособяване на органи от прасета за трансплантация на хора.

 

 

[Last roman]

Генна терапия излекува бебе от левкемия:

 

Gene editing beat a baby’s leukaemia. Are other cancers next?

https://www.newscientist.com/article/mg22830475-000-gene-editing-beat-a-babys-leukaemia-are-other-cancers-next/

 

Редактирано Ноември 11, 2015 от Last roman

[Last roman]

CRISP отново в действие - този път резултатът е повече от впечатляващ - възрастни мишки, страдащи от генетично обусловена мускулна дистрофия, са излекувани чрез генно редактиране. Да се готвят хората:

CRISPR GENE EDITING SUCCESSFULLY STOPS MUSCULAR DYSTROPHY IN LIVING MICE

Hundreds of children per year are born with Duchenne muscular dystrophy (DMD), a genetic disorder that leads to muscle weakness and atrophy—those numbers make it the most common fatal genetic disorder. Better care for the heart and lungs has extended the average lifespan of a patient with DMD to27, but there is still no known cure for the disease. By harnessing the power of gene editing enzyme complex CRISPR, several teams of researchers have been able to tweak the genes of mice with the condition in order to treat it. Atrio of studies, each with nearly identical experiments, was published last week in the journal Science.

 

People with Duchenne muscular dystrophy don’t produce a protein called dystrophin that keeps muscles from breaking down. That’s because they have mutations on a gene in the X chromosome that provides the blueprint for the protein. The genetic errors can look a little different—some people are missing most parts of that gene, so the body can’t produce the protein at all, while others have so many errors in the that the body eliminates the flawed protein as soon as it’s produced—but the researchers turned their attention to those genes that were full of errors, which made the body stop reading the blueprint so that it didn’t produce the protein.

In order to correct the errors in the genetic code, the researchers decided to simply cut them out. That would allow the body to keep reading the gene and create a shorter protein that still sort of works to protect muscles and prevents them from breaking down as quickly—just like patients with Becker muscular dystrophy, who retain their muscle function for longer than patients who don’t make any usable dystrophin protein.

In their experiments, the researchers loaded the CRISPR complex into a virus and injected it into mouse fetuses that had Duchenne muscular dystrophy mutations. And each time, the researchers found that, by using it to snip away the hindering mutations on that one gene, the mice started to make the truncated protein. That helped the mice retain the use of their muscles, effectively treating the disease.

Though the results are promising, they don’t necessarily mean that the treatment will be foolproof for humans. Though CRISPR can snip away additions to the dystrophin gene, it’s still not clear if it could help fix other types of mutations, such as filling in the gaps where mutations have caused genetic information to be dropped. That means that it might not be a viable treatment for all patients with the disease. The researchers are also unsure about how the virus, used to deliver the CRISPR complex, may react with the human immune system. Plus, there are still lots of ethical concerns about using CRISPR on humans.

This isn’t the first time researchers have tried to use gene therapy for Duchenne muscular dystrophy. But with additional research, there’s a chance that this could be the first time it succeeds—researchers are hoping to position themselves to start clinical trials within the next few years, according to the New York Times.

http://www.popsci.com/for-first-time-crispr-treats-genetic-disease?src=SOC&dom=fb

[Last roman]

на прага на новия еволюционен скок:

British Scientists Could Be Genetically Editing Human Embryos Within Months

The genetic modification of human embryos remains a controversial issue, but a British scientist is hoping to become the first in the U.K. to gain approval to perform the process. It could be used to reduce miscarriages and increase the success rate of IVF.

Dr. Kathy Niakan, from the Francis Crick Institute, is currently awaiting a decision from the Human Fertilisation and Embryology Authority (HFEA) to find out if she is able to go ahead with the technique, first proposed last year. The decision is expected next week and, if approved, gene editing is expected to begin by the summer.

"We would really like to understand the genes needed for a human embryo to develop successfully into a healthy baby,” Dr. Niakan told the BBC. "The reason why it is so important is because miscarriages and infertility are extremely common, but they're not very well understood."

The experiment will focus on the first seven days of embryonic development, when the single cell that is the fertilized egg turns into a structure made of 200 to 300 cells called a blastocyst. During this period, parts of our DNA are very active and they cause certain cells to become specialized: part of the blastocyst will become the placenta, another the yolk sac, and the rest, eventually, us.

Dr. Niakan hopes to use the latest advancement in genetic research, called CRISPR gene editing, to turn off genes one by one during the single-cell stage and study how the blastocyst develops. Most of these genes are unique to humans, so animal experiments are not suitable to understand the subtleties of human development.

^{Image Credit: Tefi/Shutterstock}

According to New Scientist, gene editing has been carried out on human embryos in China before, but if approval is granted this will become the first time it has been performed anywhere else. 

Although several researchers are looking at embryonic gene activation in mice, so far only the Chinese research team has published a paper regarding genetic engineering of human embryos. The research has caused a lot of controversy, and groups around the world have called for a strict ethical approach when it comes to the study of human embryos.

Experiments involving modified embryos in the U.K. are legal but under strict supervision from the HFEA. Scientists need to apply for a license before any study can be performed, and the embryos are destroyed after the experiment is concluded. 

http://www.iflscience.com/health-and-medicine/scientist-make-case-edit-embryos

 

[Южняк]

На прага, или на ръба. Ама на кое от двете? Но да, сингулярността е във въздуха.

[Last roman]

Учени са използвали генно редактиране (CRISPR), за да поправят дефект предизвикващ слепота

Учени са успели да поправят генетичен дефект, който причинява слепота за първи път използвайки метода за генетично редактиране CRISPR за подмяна на дефектен ген, свързан със сетивно заболяване. 

Изследването, което е довело до успешното редактиране на дефектни гени, отговорни за заболяването пигментен ретинит (retinitis pigmentosa - RP)* в стволови клетки от тъкан на пациента е проведено от учени от Медицинския Център на Университета на щата Колумбия (CUMC) и Университета на Айова.

^{* - наследствено заболяване, което предизвиква деградация на ретината и води до слепота при поне 1,5 млн. случая по света.}

Изследването, публикувано в научното списание Scientific Reports, проправя пътя за терапевтичното приложение на CRIPSR при лечение на очни заболявания. Учените са създали стволови клетки от проба от кожа, която е взета от пациент с пигментен ретинит. Клетките на пациента вече са имали мутацията, предизвикваща заболяването, a учените са използвали CRISPR, за да поправят дефектния ген.Стивън Цанг (Stephen Tsang), доцент по офталмология и доцент по патология и клетъчна биология в CUMC и един от старшите автори в публикацията твърди, че тези редактирани стволови клетки могат да се трансформират в здрави ретинални клетки и да се трансплантират обратно в същия пациент, като форма на лечение за слепота.

"Свързаната с X-хромозомата форма на пигментен ретинит е чудесен кандидат за прилагането на прецизен медицински подход, тъй като една обща мутация е отговорна за 90% от случаите," обяснява Цанг. Използвайки CRISPR, който лесно може да се адаптира към различни последователности на ДНК и позволява бързо и точно редактиране, учените могат да вземат от собствените клетки на пациента и да извършат необходимите поправки специфични за генома на конкретния индивид.

Тъй като корекции се правят в клетки получени от собствените тъкани на пациента, лекарите могат да ре-трансплантират клетките без опасения за отхвърляне от имунната система. Предишни клинични изпитвания са показали, че генерирането на ретинални от ембрионални стволови клетки и използването им за трансплантация представлява безопасна и потенциално ефективна процедура.

В тази публикация, учените са се прицелили в един от най-честите варианти при пигментния ретинит, който се причинява от единична грешка (грешка в една нуклеотидна база) в ген наречен RGPR (retinitis pigmentosa GTPase regulator). Последователността на гена RGPR, който съдържа множество повтори от нуклеотидни двойки - го прави труден за редактиране. Учените твърдят, че затова този успех с RGPR е изключително обещаващ, що се отнася до лечението на други форми на заболяването, предизвикани от мутации в други гени.

Сегашната терапия на пигментен ретинит, препоръчана от Националните Институти по Здравеопазването, включва консумацията на високи дози витамин А, който забавя загубата на зрение, но не лекува заболяването.

Други типове генна терапия за пигментен ретинит в момента се подлагат на клинични изпитвания. За разлика от CRISPR-базираните методи, тези терапии добавят участъци от ДНК, които компенсират някои от дейностите на дефектния ген, но не поправят директно оригиналната мутация. Допълнителни проследяващи изследвания са показали, че ползите за зрението от тези генно-компенсаторни терапии отшумяват с времето.

Прецизният CRISPR-базиран подход за лечение на пигментния ретинит може да представлява значително подобрение спрямо наличните терапии и може да възстанови зрението на пациента, тъй като CRISPR, със своята изключителна точност може да коригира самия генетичен дефект отговорен за заболяването. Въпреки това, CRISPR технологията все още не е одобрена за употреба при хора.

Наскоро, друга група използва CRISPR, за да поправи мутация, предизвикваща заболяването при плъхове с пигментен ретинит. Това изследване подчертава потенциала на терапевтичната употреба на CRISPR при хора, а изследователските групи от CUMC и Айова сега работят, за да демонстрират, че техниката не предизвиква нежелани генетични модификации в човешките клетки и че редактираните клетки са безопасни за трансплантация.

Цанг и колегите му вярват, че първата клинична употреба на CRISPR може да бъде за лечение на очни заболявания, тъй като в сравнение с други части от тялото, окото е лесно достъпно за хирургическа намеса, лесно приема нови тъкани и може да се наблюдава неинвазивно.

 

http://nauka.offnews.bg/news/%D0%9D%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D0%B8_1/%D0%A3%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8-%D1%81%D0%B0-%D0%B8%D0%B7%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B7%D0%B2%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE-%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B5-CRISPR-%D0%B7%D0%B0-%D0%B4%D0%B0-%D0%BF%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D1%8F%D1%82-%D0%B4%D0%B5%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82-%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B2%D0%B0%D1%89-%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%BF%D0%BE%D1%82%D0%B0_35571.html

[Южняк]

Римлянин, не съм сигурен дали е за същата тема, но е осъществен фантастичен пробив по отношение на генетичната база на шизофренията. Категорично е установен един конкретен вариант на  ген от имунната система, наричан С4а, който предизвиква заболяването, както и конкретния механизъм, който е голяма идиотия. Генът отговаря за редукцията на синапсите и синаптичните връзки в детската възраст, т.е. произвежда протеин, кото целево унищожава излишните мозъчните синапси при подрастващите (дори не знаех, че имало излишни синапси) като оптимизира мозъка;нещо като чистач. Тоя чистач обичайно спира да работи в зряла възраст, когато мозъкът спира да расте, т.е генът замлъква (иначе ще останем без мозък). При някои от вариантите му обаче генът продължава да работи и след навлизане в юношеска възраст и кара синапсите наред, докато превърне носителя си в зеленчук, т.е. редуцира му сивото вещество. Линк : http://www.nih.gov/news-events/news-releases/schizophrenias-strongest-known-genetic-risk-deconstructed

Коментари и обяснение на популярен език: https://www.washingtonpost.com/news/speaking-of-science/wp/2016/01/27/scientists-open-the-black-box-of-schizophrenia-with-dramatic-genetic-finding/

Реакциите на медицинската общност по изследването са драматични, то е много силно (изследвани 1500 души) и не оставя никакво съмнение. Драматични, защото даде отговора на една от на-големите загадки в медицината, с прецизно разкрит механизъм на заболяването на база работата на гена. Респективно, широко отваря врати за лечението на едно от на-тежките възможни заболявания, което обръща болния в мицел,  грубо и грозно казано. Фантастичен пробив.

Подозренията ми са, че не е изключено генетичните механизми на неща като дефицит на внимание, паркинсонова болест и алцхаймер да подобни или дори свързани с друг вариант на точно същия ген, защото и там има редукция на сивата материя и самоубиства на мозъчни клетки, но обикновено в по-малка степен.

[Last roman]

Учените конструираха функционираща клетка. която носи само 473 гена:

SCIENTISTS BUILD A LIVING CELL WITH MINIMUM VIABLE NUMBER OF GENES

AND THEY STILL DON'T UNDERSTAND WHAT A THIRD OF THEM ARE FOR

Humans have somewhere around 20,000 genes, and scientists don’t know what most of them do. Even simpler bacterium commonly used in scientific experiments have 4,000 to 5,000 genes. If scientists could figure out the minimum number of genes necessary for life, they reasoned, that is the perfect starting point to determine the functions of those genes.

Now a team led by scientists from the J. Craig Venter Institute in California has synthesized a cell with what they've determined is the smallest number of genes necessary for life: 473. Their research, published today in Science, answers a fundamental question in biology, and may soon make a la carte synthetic cells available for medical and industrial applications.
This research builds upon the scientists’ 2010 work in which they created the first self-replicating synthetic bacterium, which had almost twice the number of genetic base pairs as the new cell does. But reaching the lowest number of genes necessary in a cell took longer than they expected.
The researchers had somewhat specific criteria for their new cell: It needed to be self-replicating, and needed to do so fast enough that they could observe it in the lab. Starting with the genetic code from the Mycoplasma mycoides bacteria, the researchers divvied the genes into eight sections that could be assessed independently.
Little by little, the researchers knocked out the genes they suspected to be non-essential. To their surprise, they found a number of genes they called quasi-essential, pairs of genes that typically work in tandem. These genes can still accomplish the same function if just one gene is knocked out, but can’t if both are eliminated. The researchers compared these types of genes to the engines on an airplane—“If you remove the engine on the right wing, the plane can still fly and land, but you don’t know it’s essential until you remove the other one,” said Craig Venter, one of the study authors, in a press conference yesterday.
In the end, the researchers ended up with a cell that had 473 genes, each of which produces RNA or a protein molecule. That’s not the minimum number, they say, but a minimum, since they could have chosen one or the other quasi-essential gene, or changed their parameters to let the cells grow more slowly.
But even from this minimum number, the researchers still don’t know the function of about a third of those genes. That shows them that scientists still have a lot more to learn about the fundamentals of biology, which could shed light on our understanding of evolution and someday help treat genetic diseases.
In the future, the researchers plan to investigate further into those poorly understood genes. They also plan to soon offer synthetic cells on demand, using their basic cell as a simpler chassis to create cells that could be used to help edit pig genomes to make their organs transplantable in humans, or to concoct new antibacterial compounds, or to help them adapt to a specific environment.
It's a bit of a stretch to think that this understanding can help us directly treat diseases lurking in the human genome. But as scientists work to understand the basic function of more genes, it could be possible in the distant future. “This is the start of a new era, but it won’t happen overnight,” Venter said.

http://www.popsci.com/scientists-create-living-cell-with-minimum-number-genes?src=SOC&dom=fb

[Last roman]

Cello - езикът, с който се програмират живи клетки

Нов език за програмиране, много подобен на компютърните езици за програмиране, дава възможност да се създават биологични логически схеми, които действат директно в живите клетки.

Засега, използвайки този език, наречен Cello, са създадени само прости биологични вериги, но по-късно ще могат да се създават много, много по-сложни вериги и схеми, които да позволяват на микроорганизмите да диагностицират заболявания, самостоятелно да произвеждат необходимите лекарства и да се самоунищожават след изпълнение на задачите, пише порталът Discovery.

Taзи технология може да бъде полезна и в много други области, включително в селското стопанство. Насажденията могат да бъдат третирани с предварително програмирани бактерии, които да произвеждат инсектициди при нужда.

"Може да използвате този текстов програмен език точно както програмирате компютър", заяви Кристофър Фогт (Christopher Voigt), професор от Масачузетския технологичен институт, в съобщение до медиите. "След това вземате този текст и го компилирате и се превръща в ДНК последователност, която се поставя в жива клетка и веригата тече вътре в клетката".

Кристофър Фогт и колегите му от Бостънския университет и Националния институт за стандарти и технологии (National Institute of Standards and Technology), с помощта на езика Cello създадоха редица биологични логически вериги, трансформиращи бактерии в сензори за осветеност, температура, рН, концентрация на кислород и други параметри на околната среда. Освен това те са създали най-голямата по рода си биологична логическа верига, включваща седем основни логически елементи и поредица от 12 хиляди ДНК бази.

Новият език за биологично програмиране Cello е един от първите по рода си и има добри шансове да стане стандарт в областта на разработката на биологически схеми. Благодарение на него схемите ще се създават бързо. И още един плюс в полза на езика Cello е, че е с отворен код и достъпен за всички, които се нуждаят от такъв инструмент.

http://nauka.offnews.bg/news/Tehnologii_7/Cello-ezikat-s-kojto-se-programirat-zhivi-kletki_42868.html

[Joro-01]

Става все по-интересно.

[Last roman]

On 5/8/2014 at 20:39, Last roman said:

полусинтетични организми вграждат нови азотни бази /d5SICS и dNaM/ в ДНК-то си:

 

 

http://phys.org/news/2014-05-scientists-transmits-added-letters-dna.html

 

развитие по темата;

За първи път създадоха стабилен полусинтетичен организъм

Международна група от учени е успяла да създаде стабилен полусинтетичен едноклетъчен организъм, чийто генетичен код съдържа елементи, които не се срещат се в природата, съобщи The Scientist.

Резултатите от работата са публикувани в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Генетичната информация на всички живи организми е кодирана в ДНК, благодарение на четири бази или "букви на генетичния код", образуващи две естествени двойки: аденин-тимин (a-t) и гуанин-цитозин (g-c).

Такива двойки се свързват при синтеза на двойната спирала на ДНК.

Различното подреждане на тези бази води до всички разлики в огранизмите - бактерии, мравки, пеперуди, птици, делфини и хора.

Въвеждането в генетичния код на две допълнителни синтетични бази, които образуват трета, неестествена, синтетична двойка (unnatural base pair - UBP), на теория, може да увеличи капацитета информацията на ДНК.

Организми съдържащи такива ДНК, се наричат полусинтетични - (semisynthetic organism - SSO).

^{Структура на природната ДНК с две двойки бази: Wikimedia Commons}

През 2014 г. учени създадоха полусинтетичен организъм, в който има неестествена базова двойка, разширяваща генетичната азбука от четири букви до шест. Но организмът нарастваше слабо и загуби неестествените базови двойки с течение на времето в следващите поколения.

Важното за този нов организъм е, в който има две допълнителни синтетични бази, наречени X и Y , добавени към генетичния код към четирите естествени бази, може да запази своята синтетична базова двойка като в същото време продължава да се размножава.

В продължение на повече от 5 години сътрудници на Изследователския институт Скрипс (Scripps Research Institute) в Ла Джола, Калифорния, търсят подходяща двойка бази и накрая намират, dNaM - d5SICS (d значава нуклеозид, в който базата се свързва с дезоксирибоза - захар, част от структурата на ДНК). За разлика от естествените бази, в които нуклеозидите се съединяват с водородни връзки, тази UBP (неестествена двойка) се формира за сметка на хидрофобни взаимодействия.

 

Азотна база	Нуклеозид	Дезоксинуклеоид
Аденин	Аденозин A	Дезоксиаденозин dA
Гуанин	Гуанозин G	Дезоксигуанозин dG
Тимин	5-Метилуридин m5U	Тимидин dT
Урацил	Уридин U	Дезоксиуридин dU
Цитозин	Цитидин C	Дезоксицитидин dC

^{Източник: Wikimedia Commons}

^{Неестествените базови двойки dNaM-d5SICS и dNaM-dTPT3, най-горе за сравнение е естествената двойка dC—dG Източник: Yorke Zhang et al., PNAS, 2017}

Изследователите работят с Ешерихия коли (Escherichia coli), в които се прибавя с мембранен транспортер PtNTT2 взет от силициевото водорасло Phaeodactylum tricornutum. Той е способен да доставя в клетката от околната среда синтетични бази под формата на трифосфати, които се разграждат и включват в ДНК на клетките.

Въпреки някои подобрения като модифицират транспортера PtNTT2, полученият полусинтетичен организъм все пак губи вградената неестествената базова двойка, когато организмът нараства в хранителна среда. За да се справят с този проблем, учените използват системата за генно редактиране CRISPR, за да "имунизират" полусинтетичния организъм срещу загубата на неестествената базова двойка, обяснява съавторът Флойд Ромесберг (Floyd Romesberg).

 

За да осигурят запазването на UBP след деленето на бактериите, изследователите използват естествената система за корекция на бактериалния геном CRISPR/Cas9, който по начало е създаден за защита срещу вграждащите се в ДНК вируси. Тя търси в генома чужди последователности, съдържащи се в "библиотеката" на CRISPR и ги изрязва с нуклеазата Cas9.

Учените допълва CRISPR по токъв начин, че системата отделя загубилата неестествените си бази ДНК.

Синтетичните бази сега се задържаха след 60 деления и изследователите смятат, че базовите двойки могат да се запазят за неопределено време, пише steemit.com.

Засега пози полусинтетичен организъм няма практично приложение. В следващия етап на работа ученте планират да се намери начин за производство на синтетичните "букви" на генома РНК, която служи като матрица за синтез на протеини.

http://nauka.offnews.bg/news/a_1/a_68831.html?preview=ok

[Last roman]

Бактерии успяха да захранят батерия за 13 поредни дни

Учени постигнаха следващата стъпка в областта на бактериалните горивни клетки като генерираха енергия за 13 поредни дни.

Удължаването на живота на батерията е осъществено чрез симбиозни взаимовръзки на два вида бактерии от няколко капки мръсна вода. 

За достигане на търговско ниво ще е необходима още много работа, но това е първият път, в който бактериална синергия генерира енергия. 

Успехът е постигнат от учени от Университета на щата Ню Йорк в Бинхемтън (Binghamton University) и е обявен в Biosensors and Bioelectronics.

Това всъщност не е нова идея. През 1911 г. М.С. Потър (M.C. Potter) изобретява бактериалните горивни клетки и успява да генерира енергия от E. coli. Идеята е микробите да преобразуват химическата енергия в електрическа.

Големият плюс е, че микробите емитират малко количество въглероден диоксид. Фототрофните бактерии се нуждаят от слънчева светлина, въглероден диоксид и вода, за да произведат енергия, също като растенията. Хетеротрофните бактерии се нуждаят от поглъщане на органична материя или други бактерии, за да оцелеят. 

Seokheun Choi и Lin Liu смесват двата вида бактерии в малка клетъчна кухина, една пета от размера на чаена лъжичка. След което ги излагат на слънчева светлина и прибавят малко храна, за да захранят хетеротрофната бактерия и да ги карат да растат. Хетеротрофната бактерия произвежда въглероден диоксид, от който фототрофната бактерия се нуждае, за да създаде собствена храна, след което хетеротрофната бактерия изяжда фототрофната. Не се дава повече храна. Този кръг обаче продължава да се осъществява и създава енергия за 13 поредни дни. 

^{Източник: MFCGuy2010}

Метаболизмът на бактерията непрекъснато създава електрически ток от 8 микроампера на кв.см от клетката. За сравнение, един 42-инчов телевизор с висока резолюция се нуждае от около половин ампера електрически ток, за да работи. Тоест един телевизор ще се нуждае от 62 500 от тези бактерийни клетки, за да работи.

Това е само първата стъпка в разработването на енергия, произвеждана от бактерии. Малкият им размер позволява да започнат да действат без много електрическо съпротивление. В практиката тези клетки не биха се използвали за захранване на домашния тостер, но могат да предоставят енергия в отдалечени или опасни райони. Устройствата не изискват много енергия, като например болнични монитори и диагностични сензори биха могли основно да се захранват по този начин.

"Има някои предизвикателства при използването на тази техника. Балансирането на растежа на двата вида микроорганизми, за да се извлече максималната мощност на устройството, а също и необходимостта да се осигури, че тази затворена система ще генерира постоянно енергия без допълнителна поддръжка. Затова са необходими дългосрочни експерименти", обяснява Seokheun Choi.

^{Seokheun Choi; Снимка: Binghamton University}

_{Нова разграждаща се батерия, която се отваря като нинджа звезда, може да захрани биосензори и други малки устройства при полеви условия. Източник: Binghamton University}

Ако името на Seokheun Choi е познато на читателите, то е защото ученият е този, който е разработил други иновативни батерии, базирани на бактерии. През миналата година той създаде соларни панели с фототрофни бактерии вътре в тях, които създават енергия. Той е разработил и хартиена батерия, която се отваря като оригами и използва микроби от мръсни води или слюнка за захранването й.

http://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Bakterii-uspiaha-da-zahraniat-bateriia-za-13-poredni-dni_76238.html

[Last roman]

Биохибриден морски охлюв готов за действие. Credit: Dr. Andrew Horchler, CC BY-ND

Ако си мислите за традиционен робот, най-вероятно си представяте нещо, изработено от метал и пластмаса. Такъв тип роботи са изработени от твърди материали. Тъй като роботите поемат повече роли извън лабораторията, такива твърди системи могат да представляват рискове за безопасността на хората, с които взаимодействат. Например, ако промишлен робот се залюлее към човек, има риск от синини или нараняване на костите.

Изследователите все по-често търсят решения, които да направят роботите по-меки или по-съвместими – по-малко като твърди машини, повече като животни. С традиционните механизми – като двигатели – това може да означава използване на „въздушни мускули” или добавяне на пружини паралелно с моторите. Например, роботът Whegs има пружина между мотора и крака на колелото (wheel + leg = Wheg), което означава, че ако роботът попадне на нещо (като човек), пружината абсорбира част от енергията, така че човекът да не се нарани. Бронята на прахосмукачката робот Roomba е още един пример; тя е с пружина, така че Roomba да не поврежда нещата, в които се блъска.

Но областта на научни изследвания, които търсят по-различен подход, става все по-обширна. Чрез комбиниране на роботиката с тъканното инженерство, ние започваме да изграждаме роботи, задвижвани от жива мускулната тъкан или клетки. Тези устройства могат да бъдат стимулирани с електричество или със светлина, за да бъдат накарани клетките да се съкращават и да задвижват скелетите, към които са прикрепени, карайки робота да плува или да пълзи. Получените биоботи могат да се движат и са меки като животни. Те са по-безопасни за хората и обикновено по-малко вредни за околната среда в която работят, отколкото традиционният робот може да бъде. Както животните, те се нуждаят от хранителни вещества за захранване на своите мускули, вместо батерии, а освен това биохибридните роботи са по-леки.

Тъканно-инженерни биоботи върху титаниеви матрици. Karaghen Hudson and Sung-Jin Park , CC BY-ND

Изграждане на биобот

Изследователите измайсторяват биоботите с отглеждане на живи клетки, обикновено от сърце или скелетните мускули на плъхове или пилета, върху матрици, които не са токсични за клетките. Ако субстратът е полимер, създаденото устройството е биохибриден робот – хибрид между естествени и изкуствени материали.

Ако просто поставите клетки върху монолитен скелет без никакви насоки, в крайна сметка те ще заемат случайни позиции. Това означава, че когато изследователите прилагат електричество, за да ги накарат да се движат, съкращаващите сили на клетките ще се прилагат във всички посоки, което прави устройството най-малкото неефективно.

Така че за по-добро обуздаване на енергия на клетките, учените се обръщат към микромоделирането. Ние отбелязваме или отпечатваме микролинии върху скелета, направен от вещества, към които клетките предпочитат да се прикрепят. Тези линии насочват клетките, така че докато растат, те се наместват по отпечатания модел. Когато клетките са подредени, учените могат да определят как да се прилага тяхната съкращаваща сила към субстрата. Така че вместо една бъркотия от съкращаващи се клетки, всички те могат да работят в унисон, за да преместят крака или перката на устройството.

Тъкнно-инженерен мек робот, който се контролира със светлина. Karaghen Hudson and Michael Rosnach , CC BY-ND

Биохибридни роботи, вдъхновени от животни

Освен широка гама биохибридни роботи, изследователите са създали някои напълно органични роботи, използвайки естествени материали, като колаген от кожата, вместо полимери за тялото на устройството. Някои могат да пълзят или да плуват, когато са стимулирани от електрическо поле. Някои са вдъхновени от инженерни техники за медицински тъкани и използват дълги правоъгълни ръце (или конзоли), за да се издърпат напред.

Други са взели своите черти от природата, създавайки биологично вдъхновени биохибриди. Например, група, водена от изследователи в Калифорнийския технологичен институт, разработва биохибриден робот, вдъхновен от медузи. Това устройство, което те наричат медузоид, има ръце, подредени в кръг. Всяка ръка е микромоделирана с протеинови линии, така че клетките да растат в модели, подобни на мускулите в жива медузи. Когато клетките се съкращават, ръцете се сгъват навътре, задвижвайки биохибридния робот напред в богата на хранителни вещества течност.

Съвсем наскоро изследователите са показали как да се насочват биохибридните творения. Една група в Харвард използва генетично модифицирани сърдечни клетки, за да направи плуващ робот, вдъхновен от рибата скат. Сърдечните клетки били променени да се свиват в отговор на специфични честоти на светлината – от едната страна на робота има клетки, които отговарят на една честота, а клетките от другата страна отговарят на друга.

Когато изследователите осветяват предната част на робота, клетките там се съкращават и изпращат електрически сигнали към клетките по-нататък по тялото му. Съкращаването се разпространява по тялото на робота, премествайки устройството напред. Изследователите могат да завъртят робота надясно или наляво, променяйки честотата на светлината. Ако пуснат повече светлина на честотата, на която клетките от едната страна реагират, съкращаването на тази страна на „ската” ще е по-силно, което позволява на учените да насочат движението на робота.

Заздравяване на биоботите

Докато се правят вълнуващи разработки в областта на биохибридната роботика, все още има значително количество работа за вършене, за да се извадят устройствата от лабораторията. Устройствата в момента имат ограничена продължителност на живота и не притежават достатъчно голяма сила, което ограничава тяхната бързина и способност за изпълнение на задачи. Роботите, направени от клетки на бозайници или на птици, са доста придирчиви относно условията на околната среда. Например, температурата на околната среда трябва да бъде близо до биологичната телесна температура и клетките се нуждаят от редовно хранене с богати на хранителни вещества течности. Една от възможните мерки е да се опаковат устройствата така, че мускулите да са защитени от външната среда и постоянно да се къпят в хранителни вещества.

Друг вариант е да се използват по-стабилни клетки като задвижващи механизми. В университета Case Western Reserve, наскоро започнали да разследват тази възможност, като се обърнали към жилавия морски охлюв Aplysia californica . Тъй като А. californica живее в приливна зона, може да изпитва големи промени в температурата и солеността на околната среда в рамките на един ден. Когато има отлив, морските охлюви може да се озоват в капан в приливните басейни. Слънчевото греене може да изпари водата и температурата ще се повиши. От друга страна, в случай на дъжд, солеността на водата наоколо може да се понижи. Когато дойде приливът, морските охлюви са освободени от приливните басейни. Морските охлюви са развили много жилави клетки, за да издържат на това променливо местообитание.

Вдъхновен от морска костенурка биохибриден робот, задвижван от мускули на морски охлюв. Dr. Andrew Horchler, CC BY-ND

Екипът успял да използва тъкан от Aplysia, за да задейства биохибриден робот, което предполага, че можем да произвеждаме по-здрави биоботи с използването на тези еластични тъкани. Устройствата са достатъчно големи, за да носят малък товар – с дължина около 1,5 инча и широчина един инч.

Друго предизвикателство в разработването на биоботите е, че в момента на устройствата им липсва каквато и да е бордова контролна система. Вместо това, инженерите ги контролират чрез външни електрически полета или светлина. За да се развият напълно автономни биохибридни устройства, ще имаме нужда от контролери, които взаимодействат директно с мускулите и осигуряват сензорни входове към самия биохибриден робот. Една от възможностите е да се използват неврони или групи от неврони, наречени ганглии, като органични контролери.

Това е още една причина, поради която използването на Aplysia е вълнуващо. Този морски охлюв е моделна система за невробиологични научни изследвания в продължение на десетилетия. Вече се знае много за връзките между неговата нервна система и мускулите, което означава, че бихме могли да използваме неговите неврони като органични контролери, които казват на робота по какъв начин да се движи и да му помогне да изпълнява задачи, като например намирането на токсини или да следва светлина.

Докато тази област все още е в начален стадий от развитието си, изследователите предвиждат много интригуващи приложения на биохибридните роботи. Например, малките устройства, използващи тъкан на морски охлюв, могат да бъдат пуснати на рояци във водни съоръжения или в океана, за да търсят токсини или спукани тръби. Благодарение на биологичната съвместимост на устройствата, ако се счупят или бъдат изядени от дивите животни, тези екологични сензори теоретично не биха представлявали същата заплаха за околната среда, както биха били традиционните роботи.

Един ден могат да бъдат произведени устройства от човешки клетки и да се използват за медицински приложения. Биоботите могат да осигурят таргетирана доставка на лекарства, отстраняване на съсиреци или като стентове. Чрез използването на органични субстрати вместо полимери, такива стентове могат да бъдат използвани за укрепване на слаби кръвоносни съдове, за предотвратяване на аневризми – а с течение на времето устройствата ще бъдат реорганизирани и интегрирани в тялото. Отвъд дребномащабните биохибридни роботи, които се разработват в момента, продължават изследванията в тъканното инженерство, например опити да се създадат съдови системи, които може да отворят възможност за отглеждане на големи роботи, задействани от мускули.

[Last roman]

Страничните ефекти на метода за генетично редактиране CRISPR/Cas9 са значително подценени

Снимка: Nature Methods

Стотици нежелани мутации в генома може да въведе използването на нашумялата технология за редактиране на генома CRISPR/Cas9, според ново проучване, съобщи phys.org

Резултатите от работата са публикувани в списание Nature Methods.

Системата CRISPR/Cas9 е намерена при бактериите, където играе ролята на своеобразен антивирусен имунитет, който открива вградените в ДНК вирусни гени и насочено ги отстранят. Тази система позволява бързо и лесно да се правят промени в предварително определена част от генома на всяка клетка по шаблона на специфична нуклеотидна последователност (повече за принципите на CRISPR/Cas9 в "Сензацията CRISPR-Cas9 - нов подход за геномното инженерство"). 

При експерименти с CRISPR/Cas9 се установи, че системата внася не само зададените промени в генома, но и засяга други части от него, което води до нецелеви мутации. Според оценката на учените, броят на тези мутации е относително малък, но във всеки случай налага да се замислим за потенциалните рискове от използването на технологията. При това нейните клинични изпитания вече се провеждат в Китай, а в САЩ са планирани за 2018 година.

За да установят по-точно мащабите на нецелевите действия на CRISPR/Cas9, учени от Колумбийския университет и други университети извършиха секвениране на целия геном на две възрастни мишки, които по-рано са излекувани от слепота чрез тази технология. Геномният анализ отчита всички мутации, предизвикани от използването на метода, включително засягащи единични нуклеотиди.

В генома на всяко животно са открити повече от 1500 мутации на единични нуклеотиди и и повече от 100 големи делеции* и инсерции*. Нито една от тези ДНК мутации не бяха прогнозирани от компютърните алгоритми, които са широко използвани от изследователите за търсене на ефекти извън целевите.

^{*Делеция (лат deletio - унищожаване) - хромозомни преустройства, при които се губи участък от хромозомата.}

^{*Инсерция (от англ. insertion - вмъкване) - генетична мутация, при която в ДНК последователност става вмъкване на друга ДНК последователнос}т.

"Когато изследователите не използват анализ на целия геном, за да търсят нецелеви ефекти, могат да пропуснат потенциално важна мутация. Промяната дори на единичен нуклеотид може да има тежки последици" - заяви един от авторите Стивън Цан (Stephen Tsang).

Учените не откриват нищо нередно с животните. Въпреки откритите мутации, мишките изглеждат здрави, с нормални анатомични и физиологични параметри

"Все още сме оптимисти за CRISPR", заяви д-р Винит Махаджан (Vinit Mahajan), съавтор на работата. "Ние сме лекари и знаем, че всяка нова терапия има потенциални странични ефекти, но трябва да бъдем наясно какви са те".

http://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Stranichnite-efekti-na-metoda-za-genetichno-redaktirane-CRISPR-Cas9-sa_84087.html

[Last roman]

Учени използват CRISPR за да “програмират“ клетки

Учени от Вашингтонския университет създадоха цифрови логически портове (digital logic gates) в живи клетки. Въпреки че те не са първите, успели да направят това, живата верига, създадена от екипа, е най-голямата и сложна досега.

Живи вериги

Благодарение на проекти като Neuralink на Илън Мъск, всички от нас се замислят за едно бъдеще, в което човечеството се слива с машините. Докато мозъчно-компютърен интерфейс, като този, който предлага Мъск, би включил компютърна дейност като част от човешкото тяло, други изследователи поемат по различен път. Вместо да направят така, че машините да имитират биологична дейност, те търсят начин да накарат биологични системи да функционират като компютри.

Един такъв проект е изследването, проведено от екип учени от Университета във Вашингтон, което наскоро бе публикувано в Nature Communications. Те са разработили нов метод за превръщане на клетки в компютри, които обработват информация по цифров път, а не посредством обичайните макромолекулни процеси. Те са постигнали това чрез създаване на клетъчни варианти на логически портове, които обикновено се намират в електрически вериги.

Екипът създал своите NOR портове – дигитални логически портове, които предават положителен сигнал само, когато двата им изхода са отрицателни, в ДНК на дрожди. Всеки един от тези NOR портове е съставен от три програмируеми участъка от ДНК, като два от тях играят ролята на входове, а третият – на изход. Тези специфични ДНК-последователности са били набелязани чрез CRISPR-Cas9, където протеините Cas9 играят ролята на молекулярния пазител, който определя дали определен порт трябва да бъде активен или не.

Контролиране на функциите на клетката

Този експеримент на Вашингтонския университет не е първият, при който се изграждат вериги в клетки, но със своите седем NOR порта в една-единствена еукариотна клетка, е най-големият такъв до момента. Това допълнение е стъпка напред към трансформирането на клетки в биологични компютри с множество потенциални приложения в медицината.

“Докато въвеждането на прости програми в клетки никога няма да достигне бързината или точността на изчисление от силициев процесор, генетичните програми могат да взаимодействат директно със средата на клетката“, обяснява в прессъобщение Ерик Клавинс. “Например, препрограмирани клетки на пациент биха могли да вземат целенасочени, терапевтични решения в най-важните тъкани като така се избягва нуждата от сложна диагностика и широк спектър от методи на лечение.“

Ако имаме възможността да “хакнем“ биологията си по този начин, бихме могли да създадем клетки на имунната система, така че да откликват на сигнал за раково образувание или клетъчни биосензори, които да засичат инфекциозни болести. Това означава, че ще имаме ефективен начин да се справяме с болестите на клетъчно ниво, навлизайки в нова ера на човешкото развитие

https://nauka.bg/ucheni-izpolzvat-crispr-za-da-programirat-kletki/

[Last roman]

Най-малкият касетофон е построен в жива бактерия (видео)

Бактерията е способна да записва данните от мониторинг в собствената си ДНК

Илюстрация: Wang Lab / Columbia University Medical Center

С помощта на системата за редактиране на гени CRISPR/Cas учените успяха "да допълнят" бактериалните клетки със система за записване на околната им среда.

Разработката е описана в статия в списание Science.

Учените модифицират бактерии така, че да реагират на промените на някои фактори на средата - например съдържанието на фруктоза или мед в нея - чрез синтезиране на къси фрагменти от ДНК на плазмидите си*.

(1) Хромозомна ДНК. (2) Плазмиди.

*Плазмидът е физически разделен от бактериалната хромозома генетичен елемент, способен да съществува устойчиво и да се реплицира самостоятелно. Плазмидите са малки, кръгови ДНК-молекули, които се срещнат в клетките на бактериите, но не принадлежат към същинската ДНК на бактериалната хромозома.

 

Също така CRISPR/Cas системата е модифицирана така, че появата на голям брой такива плазмиди се записва в библиотеката CRISPR. Ако например медта не е достатъчно, клетката синтезира други плазмиди, които се "съхраняват" в CRISPR, вместо плазмидите, сигнализиращи за налицието на мед.

"Този подход осигурява стабилен запис в продължение на много дни и точната реконструкция на показателите и времето чрез секвениране последователности на CRISPR", - заявиха изследователите. Учените твърдят, че ако пациентът погълне такава бактерия, тя ще може да записва всички промени, които срещне, преминавайки през храносмилателния тракт.

http://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Naj-malkiiat-kasetofon-e-postroen-v-zhiva-bakteriia-video_98273.html

[ramus]

Нов полусинтетичен организъм се размножава

Стоян Гогов

 

---

Oт мoмeнтa нa пoявaтa нa пъpвия пpapoдитeл нa вcичĸo живo нa Зeмятa пpeди пpимepнo 3,5 милиapдa гoдини, гeнeтичнaтa инфopмaция ce ĸoдиpa чpeз чeтиpи cтpoитeлни ĸoмпoнeнтa, нapeчeни бaзи, вcяĸa oт ĸoитo мoжe дa ce cъeдинявa caмo c eднa oт ocтaнaлитe тpи бaзи. Toвa ca ĸoмпoнeнтитe aдeнин, тимин, гyaнин, цитoзин, ĸoитo ce oбoзнaчaвaт cъĸpaтeнo c A, T, Г и Ц. Xимичecĸият cъcтaв нa бaзитe e тaĸъв, чe тe ce cвъpзвaт в бaзoви двoйĸи в cтpoгo oпpeдeлeн peд, в ĸoйтo нямa излишни вapиaнти. Bъзмoжни ca тoчнo чeтиpи ĸoмбинaции нa cвъpзвaнe и c пoмoщтa нa тaзи чeтвъpтичнa cиcтeмa e ĸoдиpaн цeлият живoт нa Зeмятa.

Глaвнaтa цeл нa cинтeтичнaтa биoлoгия ĸaтo нayĸa, e cъздaвaнeтo нa нoви жизнeни фopми и нoви фyнĸции в cъщecтвyвaщитe opгaнизми, пише Kaldata.

Лoгичният път зa дocтигaнeтo нa тaзи цeл e paзpaбoтвaнeтo нa пoлycинтeтични opгaнизми c paзшиpeн нaбop oт бaзoви двoйĸи. Ocвeн чeтиpитe бaзи нa живaтa пpиpoдa тe мoгaт дa cъдъpжaт двe cинтeтични бaзи, oбpaзyвaщи тpeтa изĸycтвeнa бaзoвa двoйĸa: Х-Y.

Πpeдишнитe oпити зa cъздaвaнeтo нa пoдoбeн пoлycинтeтичeн opгaнизъм дocтигнaxa cвoя aпoгeй пpeз 2016 гoдинa, ĸoгaтo гeнeтицитe cъздaдoxa щaм нa Еѕсhеrісhіа соlі, ĸoятo изличa нeoбxoдимитe cинтeтични тpифocфaти oт oĸoлнaтa cpeдa. Ho тoзи пoлycинтeтичeн opгaнизъм нe бe пълнoцeнeн. Oбиĸнoвeнoтo зaпaзвaнe и пpeдaвaнe нa cинтeтичнaтa двoйĸa нe e дocтaтъчнo. Зa дa имa няĸaĸвa пpaĸтичecĸa пoлзa, тoй тpябвa дa e нaпълнo фyнĸциoнaлeн – тoecт, тpябвa дa e cпocoбeн нa eĸcпpecия нa бeлтъцитe чpeз PHK. И тoвa щe бъдaт бeлтъци, ĸoитo нe мoгaт дa бъдaт cъздaдeни oт нитo eднa ecтecтвeнa фopмa нa живoт c чeтвъpтичнa cиcтeмa.

Ceгa, биoлoзитe нa нayчнo-изcлeдoвaтeлcĸия инcтитyт “Cĸpипc” cтигнaxa мнoгo пo-дaлeч. Te cъздaдoxa пълнoцeннa пoлycинтeтичнa бaĸтepия (cнимĸaтa в нaчaлoтo), ĸoятo ocъщecтвявa тpaнcлaциятa нa изĸycтвeнaтa двoйĸa в мPHK c двa cинтeтични ĸoдoнa и тPHK c poдcтвeни cинтeтични aнтиĸoдoнa – и тяxнoтo eфeĸтивнo дeĸoдиpaнe в pибoзoмaтa зa вĸлючвaнeтo нa ecтecтвeнитe или нeĸaнoничнитe aминoĸиceлини в бeлтъĸa.

“Toвa e възмoжнo нaй-минимaлнaтa пpoмянa, ĸoятo ycпяxмe дa извъpшим в мexaнизмa нa paбoтaтa нa пpиpoдaтa – нo тoвa e нaпpaвeнo зa пъpви път” – ĸaзa пpoфecop Флoйд Poмcбъpг (Flоуd Rоmеѕbеrg) oт инcтитyтa Cĸpипc, вoдeщ aвтop нa нayчнaтa paбoтa.

Учeнитe зaявиxa, чe тeзи peзyлтaти пoĸaзвaт, чe нa вceĸи eтaп oт зaпaзвaнeтo и извличaнeтo нa гeнeтичнaтa инфopмaция мoгaт дa yчacтвaт пpoцecи, paзлични oт вoдopoднaтa вpъзĸa. Oĸaзa ce, чe липcaтa нa вoдopoднa вpъзĸa нe бeзпoĸoи ocoбeнo ĸлeтĸaтa: paзмнoжaвaнeтo нa пoлycинтeтичнaтa ДHK e cъвceм ycпeшнo.

C дpyги дyми, paзпpocтpaнeният oĸoлo нac живoт нe e eдинcтвeният възмoжeн oт xимичнa глeднa тoчĸa. Moжe би пpocтo тaĸa ce e пoлyчилo, чe вcичĸo живo нa Зeмятa e oбpaзyвaнo имeннo oт eдин eдинcтвeн пoдoбeн oбpaзeц, ĸaтo тoй явнo нe e yниĸaлeн.

Hoвият пoлycинтeтичeн opгaнизъм мoжe eднoвpeмeннo и дa ĸoдиpa дoпълнитeлнa гeнeтичнa инфopмaция, и дa я извличa зa изпoлзвaнe. “He биx нapeĸъл тoвa нoвa фopмa нa живoт” – ĸaзa Poмcбъpг – “Ho тoвa e нaй-близĸoтo дo eднa нoвa фopмa нa живoт, ĸoeтo e пpaвeнo дoceгa. Зa пъpви път ĸлeтĸa тpaнcлиpa бeлтъĸ, изпoлзвaйĸи нeщo дpyгo ocвeн G, С, А или Т“.

Чeтиpитe ДHK бaзи мoгaт дa ĸoдиpaт caмo 20 aминoĸиceлини, и живитe фopми нa Зeмятa ca oгpaничeни изĸлючитeлнo в тeзи бeлтъци. C пoмoщтa нa тpeтaтa cинтeтичнa двoйĸa opгaнизмът мoжe дa ĸoдиpa дo 152 нoви aминoĸиceлини.

Учeнитe плaниpaт ca изпoлзвaт нoвocъздaдeния opгaнизъм ĸaтo плaтфopмa зa cъздaвaнe нa нoви жизнeни фopми и фyнĸции. Ha тeopия, нoвитe жизнeни фopми c шecтичнa cиcтeмa, мoгaт дa paзĸpият cъвъpшeнo нoви възмoжнocти в мeдицинaтa и фapмaĸoлoгиятa, дa пoмoгнaт в cъздaвaнeтo нa нoви лeĸapcтвa и oщe мнoгo дpyги.

B тъpceнeтo нa нoви лeĸapcтвa c изпoлзвaнeтo нa бaзoвa Х-Y двoйĸa ce cпeциaлизиpa aмepиĸaнcĸaтa ĸoмпaния Ѕуnthоrх, Іnс.

Учeнитe oтбeлязaxa, чe cъздaдeнaтa oт тяx пoлycинтeтичнa фopмa нa живoт и дpyгитe пoдoбни нa нeя нe мoгaт дa живeят извън лaбopaтopиитe, пoнeжe зa възпpoизвoдcтвoтo нa Х и Y бaзитe, в paзтвopa тpябвa дa пpиcъcтвaт cпeциaлни xимиĸaли.

Hayчнaтa cтaтия бe пyблиĸyвaнa нa 30 нoeмвpи 2017 гoдинa в cпиcaниe Nаturе.

--------

http://it.dir.bg/news.php?id=26647201

Редактирано Декември 2, 2017 от ramus

[laplandetza]

 

Цитирай

 

Нов полусинтетичен организъм се размножава

Стоян Гогов

 

---

Oт мoмeнтa нa пoявaтa нa пъpвия пpapoдитeл нa вcичĸo живo нa Зeмятa пpeди пpимepнo 3,5 милиapдa гoдини, гeнeтичнaтa инфopмaция ce ĸoдиpa чpeз чeтиpи cтpoитeлни ĸoмпoнeнтa, нapeчeни бaзи, вcяĸa oт ĸoитo мoжe дa ce cъeдинявa caмo c eднa oт ocтaнaлитe тpи бaзи. Toвa ca ĸoмпoнeнтитe aдeнин, тимин, гyaнин, цитoзин, ĸoитo ce oбoзнaчaвaт cъĸpaтeнo c A, T, Г и Ц...“““

Ето това е спорно, изобщо не е ясно какво е било от момента и на момента.., а А,Т.Г,Ц , вероятно се еволюционни , т.е след „момента„.....