Как изменить днк волос

В конце XX века тогда еще начинающие британские биохакеры совершили настоящий прорыв в генетике и предоставили любому человеку возможность с помощью ДНК-теста узнать больше о своих далеких предках и загадочной наследственности. Тогда, правда, только избранные могли объяснить, зачем и кому это нужно, — генетика была интересна лишь узкой группе специалистов, работающих с редкими заболеваниями. Но теперь за простым любопытством стоит более глобальная задача — разобраться в своей наследственности. А причина этому — надвигающийся тренд на тотальное оздоровление, исцеление и персонализированную медицину.

Сегодня эксперты уже не сомневаются в том, что генетика — основополагающая наука медицины будущего, хотя ее технологии и без того кажутся чем-то из мира научной фантастики. Перспективы развития генетики в России обсудят на площадках форума «БИОТЕХМЕД», который пройдет 16 и 17 сентября в Геленджике. В преддверии этого события «РБК Стиль» пообщался с одним из экспертов форума — врачом-генетиком Екатериной Захаровой — и узнал у нее, как работает ДНК, какие особенности мы можем унаследовать от родителей и безопасно ли вмешательство генетиков в организм.

Екатерина Захарова
Заведующая лабораторией наследственных болезней обмена веществ ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова», член экспертного совета по редким болезням при комитете Государственной думы по охране здоровья

Как устроена клетка

Со школьных времен всем известно, что организм человека состоит из множества клеток, в каждой из которых есть ядро — именно там хранится генетическая информация. Ее мы наследуем от родителей и дальше передаем своим детям. В материальном обличии эта информация представлена в виде той самой нити ДНК — дезоксирибонуклеиновой кислоты. Эта макромолекула была открыта достаточно давно, но то, что именно в ней хранится генетическая информация, стало известно только в XX веке.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — макромолекула, которая хранит и передает из поколения в поколение генетическую программу функционирования живых организмов. Биологическая информация в ДНК представлена в виде уникального генетического кода, состоящего из последовательности нуклеотидов.

Зачем нужна ДНК

Говоря о том, зачем нам ДНК и что она делает, можно привести аналогию: каждый белок в нашем организме синтезируется по определенному «рецепту». В нем указано, сколько должно быть аминокислот, в какой последовательности они будут соединяться и куда дальше последуют. В таком случае ДНК — это поваренная книга, в которой записаны рецепты всех наших белков, а мутация — это повреждение белка или изменение текста поваренной книги. Если в рецепте появляется опечатка, то белок получается «неправильный» и не выполняет свои функции должным образом, отчего страдает как клетка, так и весь организм, что приводит к развитию заболевания.

Во всех наших клетках хранятся одинаковые гены. Но функции у клеток разные: одни, например, синтезируют гемоглобин, другие занимаются мышечными белками, третьи — нервными. Это обеспечивается с помощью системы регуляции активности генов: она способна «включать» одни гены и оставлять в молчании другие.

Чем генетика отличается от наследственности

Генетика — большая и очень разнообразная наука. Клиническая генетика изучает, как проявляются наследственные болезни, популяционная — наше происхождение и особенности каждого народа. А вот наследственность — понятие уже более узкое. Люди давно заметили, что есть признаки, которые ярко проявляются у представителей одной семьи и передаются из поколения в поколение.

Если вспомнить живопись и портреты членов династии испанских Габсбургов, то многим сразу придут на ум их наследственные приметы: выступающая «габсбургская губа» и гипертрофированная нижняя челюсть, которая, говорят, даже мешала монарху нормально пережевывать пищу. Совершенно очевидно, что эти признаки связаны с изменениями определенных генов в известном роду.

Что еще хранится в ДНК

Информация, закодированная в ДНК, способна рассказать как о заболеваниях, так и о цвете волос, форме глаз, группе крови и даже вкусовых предпочтениях. Например, в ходе генетических исследований ученые обнаружили, что всех людей можно разделить на две категории: тех, кто любит капусту брокколи, и тех, кто ее просто ненавидит. Оказалось, что у второй группы есть определенные повреждения в гене, ответственные за восприятие этого вкуса, — им брокколи кажется горькой и неприятной.

В ДНК также могут быть записаны наши пагубные привычки, склонность к полноте или употреблению алкоголя. Изменения в некоторых генах делают нас более восприимчивыми к этим факторам. Но, как правило, за них отвечает не один, а сразу множество взаимосвязанных генов. Кроме того, врачи уверены, что более существенную роль в данном вопросе играют воспитание и другие социальные факторы.

Можно ли унаследовать интеллектуальные способности

Считается, что интеллектуальные и эмоциональные способности будущего ребенка определяются большим набором генов, и предсказать, какую именно комбинацию они составят, наука пока не в состоянии. Поэтому утверждать, что у гениальных родителей рождаются только гениальные дети, нельзя. Хотя такой миф до сих пор существует: некоторые женщины даже продолжают выбирать себе избранника, исходя из его интеллектуальных способностей, или искать какого-нибудь выдающегося донора — нобелевского лауреата.

Однако есть теория, согласно которой IQ будущего ребенка в большей степени определяется матерью, поскольку в тех областях мозга, которые отвечают за интеллект, чаще активируется ген, наследуемый от нее. А вот за эмоциональное состояние и характер чаще отвечает отец. И в этом случае нобелевский лауреат может оказаться не самым лучшим кандидатом на отцовство.

Как наследуются болезни

Болезни могут наследоваться по-разному. В некоторых случаях патология должна быть у одного из родителей, который, в свою очередь, передает ее детям (с вероятностью 50%). В других болезнь наследуется только по женской линии, и в итоге страдают ей мальчики, а девочки остаются ее здоровыми носительницами. Есть и заболевания, которые переносят оба родителя — у них больной ребенок может появиться на свет только в 25% случаев.

Кроме того, существует множество патологий, которые не наследуются, а появляются случайным образом. Например, в одной половой клетке матери или отца происходят изменения без особых на то причин, и в семье, где никогда не встречались с генетическими заболеваниями, может родиться малыш с синдромом Дауна (хромосомной патологией) или ахондроплазией — моногенным заболеванием, которое проявляется как карликовость. В такой ситуации одна из главных задач врача-генетика — выяснить, как наследуется болезнь, проинформировать семью о возможных рисках рождения больного ребенка, а также рассказать, что можно сделать, чтобы ребенок родился здоровым.

Наследуются ли онкологические заболевания

Большинство онкологических заболеваний — это мутации в генах. Однако они возникают не в половых, а в соматических клетках и не передаются по наследству. В таком случае на их развитие большое влияние оказывают именно внешние факторы: курение, радиация и канцерогенные химические вещества.

Но, к сожалению, есть отдельные виды онкозаболеваний, к которым приводит мутация в генах: они переходят от родителей к ребенку. Самый известный пример — рак молочной железы, за появление которого отвечают гены BRCA1 и BRCA2. В группу риска попадает подавляющее большинство девушек и женщин, у которых в семье были случаи рака молочной железы, поскольку наличие мутации в генах сильно повышает риск развития этого заболевания в определенном возрасте. Это означает, что рак может появиться вне зависимости от образа жизни, занятий спортом и сбалансированности рациона.

Как разгадать свои гены

Попытаться разобрать загадочную ДНК и узнать больше о своих генах можно при помощи генетических тестов. Как правило, их рекомендуют проводить в первую очередь тем семьям, где уже были зафиксированы случаи наследственных заболеваний. Но есть скрининг-тесты, которые проводятся для всех, вне зависимости от того, есть ли вероятность возникновения наследственного заболевания. Например, сейчас у всех беременных женщин есть возможность сдать анализы на определение генетических заболеваний у эмбриона. Скрининг на раннем сроке проводится специально для того, чтобы определить, входят ли будущая мама и ее малыш в группу риска. Дальше назначаются дополнительные обследования, которые подтверждают или опровергают развитие патологии. В ходе беременности не менее важно своевременно делать УЗИ, потому что пороки развития у плода встречаются намного чаще, чем любые наследственные заболевания.

Будущие родители должны осознавать, что комбинации их генов не всегда могут привести к идеальному результату. Но с некоторыми из наследственных патологий ребенок может жить совершенно нормально, поэтому пугаться их не стоит.

Может ли врач исправить наследственность

Если представить, что врач на начальном этапе сможет скомбинировать гены так, чтобы исправить недочеты в хромосомах будущего ребенка, родители, наверное, согласятся. Хотя стоит взять в расчет то, что часто двигателями прогресса, науки и искусства становятся именно неординарные люди. У талантливых художников, поэтов или музыкантов неоднократно были зафиксированы особенности развития, и если бы отбор по таким критериям существовал сотни лет назад, то мир лишился бы практически всех гениев.

Сейчас мы знаем многое о геноме человека и уже научились читать его последовательность. Но вот понять смысл этого «текста» можем далеко не всегда. Так же, как не всегда знаем, повлияет ли положительно наше вмешательство в структуру одного гена на работу других. Больше того, функция многих участков ДНК до сих пор остается не изучена.

ЭКО и дети из пробирки

Когда начинаешь работать с чем-то малоизвестным (а это часто встречается в генетике), всегда возникает вопрос о том, что делать правильно и этично, а что нет. Сегодня в цивилизованных странах накладывается запрет на генетические манипуляции с половыми клетками, потому что мы не знаем, как их изменения могут передаваться дальше и к каким последствиям это приведет. И, конечно, нельзя проводить эксперименты на живых эмбрионах.

Пока что в случае обнаружения какого-либо генетического заболевания врач может только предложить пренатальную или предимплантационную диагностику — метод, позволяющий произвести генетическую экспертизу одной клетки эмбриона перед процедурой ЭКО (экстракорпорального оплодотворения). Задача такой диагностики — предоставить возможность рождения здоровых детей в семьях, где существует высокий риск рождения ребенка с тяжелыми заболеваниями. Но у любых современных технологий, включая ЭКО, есть свои риски. Даже после подсадки эмбрион может не прижиться. При этом среди нас уже растет множество детей, которые появились благодаря искусственному оплодотворению, и они совершенно ничем не отличаются от обычных малышей.

Что происходит с эволюцией

В глобальном плане человеческие гены могут со временем мутировать и видоизменяться. И онкологические заболевания — одна из самых ярких иллюстраций этого процесса. Теперь, когда продолжительность жизни выросла, увеличилась и вероятность появления опухолей. С другой стороны, прогресс тоже не стоит на месте: появляется все больше методов диагностики и лечения, которые помогают справляться с тяжелыми недугами.

Еще до недавнего времени выявление генетических заболеваний было непростой задачей. Однако методы секвенирования уже позволяют «читать» ДНК не по одной букве-нуклеотиду, а разбирать все буквы одновременно. Так можно выявлять и мутации, передающиеся по наследству и новые, от появления которых не застрахован никто. Конечно, некоторые окружающие факторы тоже могут влиять на то, как ведут себя наши гены. Это и экология, и пища, и привычки. Их изучением наука тоже занимается активно.

Куда движется генетика

Генетика становится всеобъемлющей: по одной капле крови теперь можно определить все, что веками записывалось в ДНК человека. Вместо сотрудников диагностикой занимаются математические алгоритмы. Вполне возможно, что через некоторое время генетическая экспертиза станет обычным делом и без нее не будет обходиться даже рядовой прием у врача-терапевта.

И наверняка будет создаваться все больше препаратов, основанных на принципах персонализированной медицины, которые подбираются в зависимости от особенностей метаболизма пациента и его мутаций. Что же касается детей на заказ, то наука должна помогать нам корректировать гены только в случаях тяжелых наследственных заболеваний, а не для того, чтобы выбирать пол ребенка и цвет его глаз или особенности поведения. В этом вопросе нужно позволить природе комбинировать наши гены для появления на свет совершенно неповторимого чудесного существа — человека. 

Если Вы хоть раз интересовались, почему ваши волосы именно такого цвета, вьются, плохо расчесываются или даже седеют – этот текст для вас. Разбираемся, как гены определяют то, как выглядит прическа, и почему по внешности родителей предсказать цвет волос ребенка невозможно.

Содержание

• Откуда у волос цвет?
• Причины появления седины
• Факторы кудрявости
• Генетика и наследование
• На заметку

Откуда у волос цвет

У человека волосы и ногти состоят из мертвых клеток, заполненных прочным белком – кератином. Каждый волос состоит из основных слоев крупных клеток, которые покрывает кутикула – мелкие клетки-чешуйки, которые защищают волос подобно черепице крыши. Корень волоса находится в волосяном фолликуле в коже: именно там образуется кератин,  за счет которого волос растет в длину.

Помимо бесцветного кератина в волосяном фолликуле образуется и пигмент – меланин. Для этого в фолликуле есть клетки меланоциты, которые производят вещество и поставляют его в основную часть волоса, окрашивая ее. В меланоцитах образуется два типа пигмента: феомеланин (красно-желтый) и эумеланин (серо-коричневый). Соотношение всего двух молекул и определяют весь спектр цветов волос: от черного до блонда. Количество же пигментов соответствует глубине цвета. Так, например, черному цвету волос соответствует большее количество эумеланина. Повышенное же количество феомеланина определяет рыжий цвет волос, а у блондинов снижено содержание обоих пигментов.

В меланоцитах образуется два типа пигмента: феомеланин (красно-желтый) и эумеланин (серо-коричневый). Соотношение всего двух молекул и определяют весь спектр цветов волос: от черного до блонда. Количество же пигментов соответствует глубине цвета.

Причины появления седины

Со временем меланоциты теряют свою функцию и производят меньше меланина, что сказывается на цвете волос. Кроме того, с возрастом в волосяных фолликулах накапливается перекись водорода, разрушающая меланин. Это происходит из-за истощения запасов фермента каталазы, который перерабатывает лишнюю перекись. При разрушении пигментов волос становится не блондинистым, как можно предположить – а серебристым. Это происходит потому, что с возрастом в нем не только снижается количество меланина, но и появляются небольшие пузырьки, которые тоже влияют на цвет. Нормальным считается появление седых волос после тридцати лет, а к пятидесяти их количество достигает половины всех волос.

Однако поседеть можно не только из-за возраста, но и из-за сильного стресса. Показано, что медиатор норадреналин, выделяющийся в стрессе в больших количествах, заставляет клетки-предшественники меланоцитов делиться слишком много. Из-за этого они исчерпывают свой потенциал и выходят из строя раньше времени. Этот результат не только связывает стресс и седину на молекулярном уровне, но и показывает – поседеть от стресса за ночь, согласно распространенному представлению, невозможно, ведь таким образом не успевает разрушиться уже существующий в волосе пигмент. К факторам риска раннего поседения также относят курение, ожирение и авитаминоз.

Факторы кудрявости

Несмотря на то, что все волосы состоят из одного и того же белка – кератина – их структура у разных людей отличается. Главной причиной появления кудрявых волос считается строение волосяного фолликула: если активно делящиеся и развивающиеся клетки расположены в фолликуле асимметрично, волос, скорее всего, будет изгибаться при развитии.

Кудрявость сохраняется благодаря связям между молекулами кератина – этот белок содержит большое количество атомов серы, которые способны образовывать прочные дисульфидные мостики. Химическая завивка позволяет разрушить эти связи и полностью сформировать заново – по нужной форме кудрей. Кроме того, молекулы связываются друг с другом через водородные связи. Их можно разорвать при помощи воздействия воды, после чего также восстановить в нужной форме – правда в этом случае прическа продержится не так долго, как при перманентной завивке.

Генетика и наследование

Как цвет волос, так и кудрявость считаются практически полностью определенными генетически – вклад ДНК в развитие этих признаков достигает 97 процентов. Однако представление о «гене цвета волос», который часто упоминают в школьных задачках, ошибочно.

На путь синтеза пигментов влияют десятки генетических факторов. Эти варианты позволяет определить полногеномный поиск ассоциаций – метод, при котором для сотен тысяч участников определяют геномную последовательность и сопоставляют ее с признаком. Так, например, удалось определить более сотни вариантов последовательностей, которые влияют на цвет волос.

Один из самых исследованных генов, связанных с цветом волос, – это ген рецептора меланокортина MC1R. Белок, закодированный в гене, расположен на поверхности меланоцитов и его активация запускает синтез черного эумеланина. Так, мутация в этом гене приводит к отсутствию этого пигмента – то есть к рыжему цвету волос. Этот ген вносит большой вклад в формирование цвета волос – у 80 процентов рыжих людей обнаруживается мутантный тип белка. Мутантный тип гена можно отнести к рецессивным – то есть ребенок будет рыжим, только если получит этот вариант от обоих родителей.

Примером гена, оказывающего влияние на появление кудряшек, может стать ген трихогиалина TCHH.

Трихогиалин – белок, который участвует в процессе «‎сшивания» кератина в волосе. Как показывают исследования, его варианты тесно связаны с формой фолликула, которая впоследствии и определяет форму волоса. Этот ген даже связывают с появлением «‎волос-стекловаты» (spun glass hair): каждый отдельный волос перекручивается вокруг своей оси, из-за чего такую шевелюру становится невозможно расчесать.

Из-за того, что на формирование цвета и формы волос влияет сразу множество генетических вариантов, наверняка определить эти признаки у ребенка по внешности родителей невозможно.

Генетический тест Атлас поможет вам узнать больше о генах, которые повлияли на вашу возможную предрасположенность к ранней седине.

На заметку

1. Все цвета волос формируются всего из двух пигментов – красно-желтого феомеланина и серо-черного эумеланина. Пигменты образуются в меланоцитах волосяного фолликула.
2. С возрастом в волосах накапливается перекись, разрушающая пигменты, и пузырьки воздуха. Из-за этого волосы седеют и становятся серебристыми. Помимо возраста поседению способствуют стресс, авитаминоз и курение. Однако, вопреки распространенному мифу, поседеть за ночь невозможно – весь пигмент просто не успевает разрушиться.
3. Формой волосы обязаны строению фолликула – если активно делящиеся и развивающиеся клетки расположены в фолликуле асимметрично, волос, скорее всего, будет изгибаться при развитии и станет кудрявым.
4. Как синтез пигментов, так и форма фолликулов почти полностью определяются генетически. Тем не менее, “генов прически” насчитывают десятки и предсказать цвет и форму волос ребенка по волосам родителей невозможно.

Ещё о наследственных признаках в блоге Атлас:

Как гены влияют на качество зубов?

Как гены делают тебя эмоциональным?

Как гены влияют на цвет глаз

Сегодня анализ ДНК – это популярная процедура. Ее выбирают в разных случаях:

• определение отцовства и родства;
• выявление патологий, заболеваний, генетических мутаций;
• составление правильной диеты;
• определение причин бесплодия.

Также эти тесты используют для поимки убийц, подтверждения национальной принадлежности, определения пола и резус-фактора будущего ребенка. В стандартных ситуациях для расшифровки генетического кода собирается биоматериал с внутренней стороны щеки. Это абсолютно безопасная и простая процедура, которую можно провести как в лаборатории, так и самостоятельно. Главное, что нужно сделать – проследить за тем, чтоб образец был герметично упакован.

А самый популярный тип нестандартного образца – это венозная кровь. Но ее собирают только у беременных женщин, для ДНК на отцовство во время беременности, определения пола, возраста, заболеваний, патологий эмбриона. Уже на 8-й неделе беременности в крови матери достаточно фрагментов ДНК ребенка, которые дают информацию о развитии малыша. Для анализа нужно 20 миллилитров.

Процедуру можно проводить как непосредственно в самой лаборатории, так и в другом медицинском учреждении, где могут сделать забор крови. Этот неинвазивный метод полностью безопасный, так как врачам не нужно проникать непосредственно к плоду, а значит, нет риска занесения инфекции.

Однако в иногда случается так, что человек по каким-то причинам не может предоставить стандартный образец. И в этой ситуации возникает вопрос: можно ли сдать волосы для получения точного результата?

Как правильно сдавать волос на анализ

Этот тип нестандартного образца – второй по популярности после эпителия с внутренней стороны щеки. В нем содержится достаточно генетических фрагментов для проведения анализа ДНК. При сборе биологического материала клиент должен проследить за тем, чтобы на волоске была фолликула – луковица. Без нее такой образец будет бесполезным. Волосы помещают в герметичный пакет и следят за тем, чтобы туда не попадали частицы из вне.

После того как волосок попадает в лабораторию, специалисты начинают стандартную процедуру. Им не приходится задействовать какое-то дополнительное специализированное оборудование, поэтому цена на анализ остается такой же, как и в случае с обычным образцом.

Другие нестандартные образцы для проведения теста

Чтобы генетики провели расшифровку и дали ответы на интересующие вопросы, в лабораторию также можно отправить:

• одежду с пятнами крови;
• ноги;
• предметы гигиены;
• сперму.

Фрагменты ДНК содержатся практически в большинстве тканей человеческого организма. Поэтому даже если нет возможности собрать мазок для ДНК на отцовство, можно не переживать. Главное, чтобы человек предоставил достаточное количество биологического материала. Если его будет слишком мало, врач просто не сможет выделить фрагменты для анализа. Современное оборудование позволяет получать ДНК даже из небольших объемов образца. Но, все же, лучше собрать максимальное количество. Многие считают, что от объема зависит точность, но это не так. Если врач смог начать работу с фрагментами, заключение гарантированно будет точным на 99,9999 процента.

Анализ по волосам в лаборатории ДНК-тестов ДТЛ

Наша лаборатория занимается анализом ДНК фрагментов по стандартным и нестандартным образцам уже много лет. У нас современное, качественное, сертифицированное оборудование, позволяющее выделить фрагменты из минимального количества биологического материала. Все специалисты лаборатории – профессионалы, которые работали в научно-исследовательских учреждениях. Наши молекулярные биологи постоянно повышают квалификацию, изучают новые технологии и методологии, посещают курсы.

Для получения  результата, точного на 99,9999 процента, во время работы эксперты делятся на две группы. Таким образом, исключается «человеческий фактор». Они проводят расшифровку генетического кода, вносят данные в отчет. В конце результаты сверяются, и делается окончательное заключение. Если у вас возникли вопросы по сбору образца или другим нюансам – звоните нам. Специалисты проведут бесплатную консультацию прямо по телефону. Обращайтесь в нашу лабораторию, и вы получите результат уже через 3-5 дней.

Молекулярно-генетическое исследование волос человека широко применяется в экспертной практике и позволяет решать актуальные идентификационные задачи. Процессы кератинизации и деградации, происходящие в волосяном фолликуле в течение жизненного цикла, отражаются на состоянии корневых концов волос и соответственно на возможности выделения ядерной ДНК (яДНК) и проведении молекулярно-генетического анализа.

Волосяные фолликулы в процессе своего жизненного цикла проходят три фазы: анагеновую, катагеновую и телогеновую [1]. Фаза анагеновая (анагена) — наиболее длительный этап, включающий период формирования нового фолликула и рост волоса. Одновременно происходит процесс кератинизации волоса, приводящий к деградации нуклеиновых кислот и органелл клеток. Фаза катагеновая (катагена) характеризуется остановкой синтеза меланина и постепенным прекращением митотической активности. В результате этого к началу следующей фазы разрушается нижняя часть фолликула, его длина становится меньше на 1/3, а количество яДНК в луковице резко сокращается. Фаза телогеновая (телогена) — период покоя, в течение которого волосы находятся в пределах фолликула с лишенной пигмента атрофированной луковицей в виде колбы. Необходимо отметить, что все волосы, которые выпадают самопроизвольно, — это телогеновые волосы.

Поступающие на экспертизу волосы могут находиться в разных фазах роста. Подавляющее большинство волос человека, изымаемых на месте происшествия, – выпавшие, имеют корневой конец, подвергшийся деградации различной степени. Чаще всего это делает их непригодными или ограниченно пригодными для анализа яДНК. Например, при осмотре и отборе объектов с поступившего при выполнении одной из экспертиз одеяла были изъяты 48 волос человека. После тщательного изучения только 3 из них взяли для дальнейшего исследования, и только в одном случае получили полный генетический профиль по панели Identifiler Plus.

Оценка состояния морфологических структур волосяного фолликула, на наш взгляд, является необходимым этапом определения пригодности волоса для последующего генотипирования.

В литературе [2, 3] предлагают два способа решения этой задачи. Первый основывается на определении фазы роста волоса, а также количества, расположения и степени прозрачности остатков эпителиальных тканей. Другим вариантом предварительной оценки является метод окрашивания корневой части волоса различными красителями для подсчета количества ядерных клеток [4—8].

Цель исследования — создание методики отбора волос, пригодных для молекулярно-генетического исследования яДНК.

Исследовали 708 волос, из них 220 получили от 29 доноров (13 были вырваны, 207 собраны с помощью вычесывания), а 488 поступили в рамках экспертиз с 2013 по 2016 г. и были отобраны после предварительного осмотра с помощью стереоувеличителя Mantis Elite фирмы «Vision Engineering» (Великобритания) как предположительно пригодные для молекулярно-генетического исследования.

Исследование микроморфологических характеристик корневых концов волос проводили в проходящем свете микроскопа DM4000B фирмы «Leica Microsystems» (Германия) при увеличении 100, 200 и 400. Устанавливали фазу роста волоса, наличие влагалищных оболочек и остатков эпителиальных тканей (оценивали их количество, прозрачность, расположение).

Окрашивание корневых концов волос выполняли двумя методами.

1. Окрашивание гематоксилином Гарриса Гистолайн (готовый краситель, ООО «Компания Элемент», Россия). Для окраски ядер клеток корневой конец волоса помещали на предметное стекло, добавляли необходимое для полного покрытия количество 96% этанола и выдерживали в течение 30 мин для фиксации клеток. Затем высушивали и на предметное стекло по каплям наносили краситель в необходимом для покрытия корневого конца количестве, экспонировали 3 мин и ополаскивали волос в деионизированной воде. Количество ядерных клеток подсчитывали в проходящем свете микроскопа.

2. Окрашивание флуоресцентным красителем DAPI фирмы «Sigma» (США). Данный краситель способен в связанном с ДНК состоянии при облучении ультрафиолетом (λ=359 нм) продуцировать интенсивное голубое свечение (λ=461 нм), не влияя на дальнейший анализ яДНК.

На предметное стекло наносили каплю красителя, в которую помещали корневой конец волоса. Препарат накрывали покровным стеклом и непосредственно после окрашивания флуорохромированные препараты изучали на микроскопе Nikon Eclipse Ti-E фирмы «Nikon» (Япония) при увеличении 100, 250 и 400 в отраженном свете с использованием соответствующего флуоресцентного блока (возбуждение 340—390 нм, эмиссия более 410 нм).

Технологии выделения и генотипирования ДНК, использованные наборы, реагенты и оборудование указаны в статье, посвященной особенностям генотипирования волос человека.

Первоначально с помощью световой микроскопии определяли морфологические признаки корневых концов волос и устанавливали фазу их развития. Большинство (484) волос находилось в телогеновой, 115 — в анагеновой и 109 — в катагеновой фазе.

Затем окрашивали корни волос и подсчитывали количество ядер. При окрашивании этими двумя методами практически всегда получали идентичные результаты. На наш взгляд, преимуществом метода окраски DAPI является экспрессность. Кроме того, данный метод дает лучшие результаты при визуализации ядер в сильно пигментированных волосах. По количеству обнаруженных ядер волосы распределяли в группы менее 10, от 10 до 100, более 100 ядер.

После выделения¹ ДНК волосы группировали в соответствии с ее концентрацией: более 0,05, 0,05—0,01 и менее 0,01 нг/мкл.

Результаты последующего генотипирования соотносили с морфологическими особенностями волос, количеством ядер и концентрацией выделенной ДНК в препаратах (см. таблицу).

На основании анализа полученных данных все волосы были разделены на пять групп. Волосы каждой группы объединяют сходная морфологическая картина, единая тактика предварительного исследования, степень перспективности получения результата генотипирования.

1-я группа. Волосы в анагеновой/катагеновой фазе с просвечивающими влагалищными оболочками (рис. 1, на

2-я группа. Волосы в анагеновой/катагеновой фазе без просвечивающих влагалищных оболочек (рис. 2, на

3-я группа. Волосы в телогеновой фазе с большим количеством остаточных эпителиальных тканей, расположенных вокруг колбовидной телогеновой луковицы в виде мешочка (рис. 3, на

4-я группа. Волосы в телогеновой фазе с небольшим количеством остаточных эпителиальных тканей. Это могут быть остатки эпителиальных тканей, расположенные вокруг колбовидной телогеновой луковицы, — остатки «мешочка» (рис. 4, а,

5-я группа. Волосы в телогеновой стадии с полным отсутствием эпителиальных тканей (рис. 5, на

Все волосы 1-й группы являются отличными кандидатами для генотипирования. Для всех образцов получен полный генотип. В 92% случаев полный генотип установлен для волос 3-й группы.

Следовательно, установление микроморфологических характеристик корневых концов волос, позволяющих отнести их к 1-й и 3-й группам, достаточно для принятия прогностического решения об их пригодности для генотипирования, и дальнейшего цитоморфологического исследования не требуется.

Кроме того, на этапе морфологического исследования определяется бесперспективность для генотипирования волос 5-й группы. При окрашивании корневых концов таких волос ядра отсутствуют, в полученных препаратах яДНК не обнаруживается.

Не такими однозначными оказались результаты для волос 2-й и 4-й групп. Количество ядер в их корневых концах значительно варьирует — от 100 и более до полного отсутствия. Нередко при этом наблюдается несоответствие микроскопической картины, наблюдаемой в проходящем свете микроскопа, с количеством ядер, определенных в результате окрашивания. Следовательно, для этих групп окрашивание клеточных структур корня волоса является необходимым этапом. В данном случае прогностическое значение имеет количество ядер. Если количество обнаруживаемых ядер 100 и более, вероятность положительного результата молекулярно-генетических исследований достаточно высока. При низких значениях данного показателя (около 10) волосы обычно непригодны для дальнейших генетических исследований.

При наличии нескольких волос с недостаточным количеством ядер (10—100) эксперт может рассмотреть возможность их объединения в один объект. Следует учитывать, что объединять можно только волосы, отобранные с одного предмета (места) и обязательно имеющие сходные морфологические характеристики. Такой подход в ряде случаев приводил к получению положительного результата. При объединении волос с количеством ядер менее 10, даже если количество волос достигало 7, достаточной концентрации ДНК получено не было. Это подтверждает тот факт, что волосы в достаточно поздней телогеновой фазе роста характеризуются не только малым количеством ядер, но и сильной деградацией ДНК.

Следовательно, объединять в один образец целесообразно морфологически сходные волосы с количеством ядер 10—100, а волосы с количеством ядер менее 10 брать в дальнейшее исследование не следует.

Важно подробнее остановиться на исследовании остатков влагалищных оболочек, которые в отличие от просвечивающих оболочек выглядят темными в проходящем свете микроскопа (см. рис. 3, в, г, на цв. вклейке). Такие структуры могут встречаться в волосах всех групп, кроме 1-й группы. Это кератинизированные или частично кератинизированные оболочки, которые чаще всего оказываются непригодными для генотипирования яДНК. Изредка в них могут встречаться участки, где ядра сохранились (см. рис. 3, д, на цв. вклейке), поэтому такие волосы также подлежат обязательному окрашиванию.

На этапе проведения морфологического исследования корневых концов волос можно сразу отобрать пригодные для генотипирования волосы (отнесены к 1-й и 3-й группам) и исключить абсолютно непригодные (5-я группа). Для остальных волос (2-я и 4-я группы) необходимо определение количества ядер, которое оказывается решающим фактором для выбора дальнейшей тактики исследования.

По итогам проделанной работы разработан поэтапный алгоритм отбора волос для последующего генотипирования:

I. Установление стадии развития волоса, наличия корневых влагалищных оболочек и остатков эпителиальных тканей. Прогностическое решение может быть вынесено примерно для 50% волос. Для остальных потребуется цитоморфологическое исследование.

II. Цитоморфологическое исследование — окрашивание и подсчет ядер. Окончательное установление целесообразности выделения ДНК из корневого конца данного волоса.

III. Рассмотрение целесообразности объединения нескольких волос в один объект.

В соответствии с этим алгоритмом по результатам морфологического и цитоморфологического исследований определяются целесообразность генотипирования исследуемого волоса.

Таким образом, отработанный подход прогностического скрининга позволяет принять объективное решение о необходимости дальнейшего исследования волоса и тем самым, с одной стороны, значительно снижает объем непродуктивных исследований, а с другой — исключает возможность необоснованного отказа от генотипирования.

Авторы заявляют
об
отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: lареnkov@rc-sme.гu, https://orcid.org/0000-0002-5700-7292

Что на роду написано, того не миновать?
Редактирование генома в терапии наследственных заболеваний

Наследственность – это своего рода фатализм нашего времени. Расшифровка последовательности ДНК сродни предсказанию судьбы человека. Нам говорят, что гены определяют все: от цвета глаз до склонности к девиантному поведению. Добавьте к этому болезни, передающиеся по наследству, и мутации, связанные с риском развития таких болезней, как рак. Но можно ли пойти наперекор зловещему року и изменить судьбу, записанную на «скрижалях» ДНК? Да, это возможно, и если не сегодня, то в недалеком будущем. Генетическая инженерия занимается этими проблемами уже несколько десятков лет, однако в последние годы вокруг редактирования геномов возник особый ажиотаж. Что же изменилось? Ответ на этот вопрос – аббревиатура CRISPR/Cas

Все началось в 1987 г., когда в бактериальной ДНК были обнаружены странные нуклеотидные повторы, разделенные небольшими участками уникальных последовательностей. Спустя десять лет было показано, что эти повторенные последовательности, названные CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), являются системой адаптивного иммунитета бактерий – ​способом защиты против чужеродной ДНК, в частности, против бактериальных вирусов (бактериофагов).

Но какое отношение имеет это к наследственным болезням человека? Все дело в механизме действия системы CRISPR. Бактериофаги впрыскивают в клетку бактерии свою ДНК, которая многократно копируется и упаковывается в белковую оболочку за счет «хозяина» – ​таким образом на свет появляются новые бактериофаги. Защитная система бактерии, включающая белок-«ножницы» Cas, распознает чужую ДНК в случае, если она уже встречалась с ней раньше, и разрезает ее. Захватчики побеждены.

Узнавание мишени происходит по знаменитому принципу комплементарности, по которому образуются пары нуклеотидов в двуспиральной структуре ДНК. Этот принцип работает во всех живых организмах на нашей планете, включая клетки человека. Поэтому главное в механизме CRISPR/Cas – ​его простота и универсальность.

Знаковое событие случилось в 2012 г., когда была опубликована совместная работа француженки Э. Шарпентье и американки Д. Дудна, где было показано, что бактериальная система CRISPR/Cas может быть использована для внесения разрывов в последовательность любой ДНК, что свидетельствовало об ее огромном потенциале для редактирования геномов (Jinek et al., 2012). Ведь, зная нуклеотидную последовательность, можно внести разрыв в точно выбранное место любой ДНК.

Так в руках ученых оказался простой и эффективный инструмент, позволяющий направленно вносить изменения в ДНК живой клетки, т. е. переписывать те самые «скрижали». С тех пор вышли сотни научных статей, свидетельствующих о том, что эта система работает в самых различных видах организмов, позволяет вносить разрывы в любые последовательности генов, в том числе несущие мутации, вызывающие наследственные болезни (Немудрый, 2014).

Ремонтируем ДНК направленно

Но вот ДНК разрезана – ​что дальше? Дальше идет «ремонт» (репарация). Вообще разрывы в ДНК не такая уж и редкость: ежесуточно в каждой клетке человека под действием активных форм кислорода их возникает около 10 тысяч, и клетка их тщательно «штопает», восстанавливая целостность ДНК (Helbock et al., 1998). Но эти разрывы случайны, в отличие от действия CRISPR/Cas.

Существуют «терапевтические» мутации, предотвращающие развитие заболеваний. Например, мутации в гене CCR 5 предотвращают заражение клеток ВИЧ (Genovese et al., 2014, Liu et al., 1996), а мутация A673T в гене APP – ​развитие болезни Альцгеймера (Jonsson et al., 2012). С помощью системы CRISPR/Cas можно внести в геном необходимые изменения, «сломав» целевые гены либо внеся целевые замены (Cox et al., 2015)

Направленные разрывы, внесенные CRISPR/Cas, могут быть репарированы по-разному: существует несколько способов, отличающихся механизмом, точностью и т. п. В зависимости от пути репарации можно получить следующие результаты. Во-первых, «сломать» ген, если при репарации ДНК произойдет мутация. Такого эффекта можно добиться, если репарация произойдет, например, по механизму соединения негомологичных концов, для которого характерна неточность. Также возможно добиться крупной делеции (утраты фрагмента ДНК) и удалить участок либо целый ген.

Во-вторых, можно «переписать» определенную последовательность ДНК в клетке. Как известно, при репарации разрывов по пути гомологичной рекомбинации восстановление поврежденного участка ДНК идет по шаблону сестринской хромосомы (в клетках у нас присутствует по две копии каждой хромосомы – ​от отца и от матери). Фокус в том, что клетку можно обмануть, «подсунув» ей вместо сестринской хромосомы искусственно созданную «донорную» ДНК. Если такая ДНК будет «похожа» на поврежденный участок, то клетка может использовать ее в качестве образца.

Сестринская хромосома присутствует в клетке в единичном экземпляре, а копий «донорной» ДНК можно доставить множество, что дает искусственной ДНК конкурентное преимущество, пусть она и отличается немного от поврежденного участка. Таким образом можно «исправить», к примеру, мутацию, или вставить небольшой новый фрагмент ДНК.

И вот здесь мы вплотную подходим к терапии генетических заболеваний. Начнем с того, что все такие патологии отличаются друг от друга: они вызваны мутациями в разных генах, да и сами мутации могут иметь различную природу и давать разный эффект в одном и том же гене. Соответственно, есть разные варианты применения геномного редактирования: ген можно «сломать» или просто удалить мутантный участок, «исправить» мутацию или, напротив, добавить в геном полезные «терапевтические» мутации или даже новый дополнительный трансген.

В теории все это выглядит прекрасно, но вот в чем вопрос: в организме взрослого человека имеются десятки триллионов клеток, и в каждой из них содержится мутантный ген. Как эти подходы применить на практике? Как лечить реального пациента?

Работаем «в пробирке» и в организме

На самом деле в большинстве случаев нет нужды исправлять мутацию в каждой клетке организма. Например, серповидноклеточная анемия вызвана мутациями в гене, кодирующем субъединицу гемоглобина, что приводит к дисфункции только клеток крови – ​эритроцитов. А наследственные нейродегенеративные заболевания, например боковой амиотрофический склероз, связаны с гибелью нейронов определенных типов. Таким образом, мишенями для терапии многих генетических заболеваний могут быть клетки лишь определенных органов или тканей, где специфично синтезируются/не синтезируются продукты мутантных генов.

Суть редактирования геномов ex vivo («вне живого») заключается во введении в организм «здоровых» клеток, в которых, к примеру, будет синтезироваться нужный белок. Но если вводить клетки, взятые даже от здорового донора, то организм пациента с большой вероятностью их отторгнет. Поэтому нужно взять клетки самого пациента и изменить в них мутантный ген, а потом ввести их обратно. Наиболее разработан этот подход для заболеваний крови, поскольку забор и пересадка костного мозга, где идет кроветворение, практикуется с 1959 г.

Но что делать в случае, если «дефектные» клетки не так просто получить? Например, если болезнь проявляется в головном мозге? Вдобавок не все типы клеток способны пережить все процедуры в чашке Петри вне организма. Здесь на помощь приходит другая крайне перспективная технология нашего времени, связанная с получением так называемых индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК).

Плюрипотентные стволовые клетки бессмертны: теоретически они могут делиться бесконечно и при действии определенных стимулов образовывать любые клетки тканей и органов взрослого организма. Используя необходимый набор стимулов, можно направить развитие стволовых клеток в определенный тип клеток, например, в нейроны. Этот процесс называют направленной дифференцировкой

Относительно простой и эффективный способ получения стволовых клеток из клеток кожи в результате репрограммирования был изобретен в 2006 г. японскими исследователями К. Такахаси и С. Яманака (Takahashi & Yamanaka, 2006). Таким образом, появился метод вернуть практически любую клетку организма (крови, кожи, жировой ткани и т. д.) в состояние стволовой.

Возможность использования ИПСК для клеточной терапии наследственных заболеваний была впервые продемонстрирована на модели серповидноклеточной анемии (Hanna et al., 2007). В геном лабораторных мышей были встроены мутантные гены человека, приводящие к развитию этой болезни.

Из клеток кожи этих животных были получены индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, в которых мутация была исправлена с помощью гомологичной рекомбинации. Путем направленной дифференцировки из этих клеток были получены стволовые предшественницы клеток крови, которые трансплантировали в организм животных. Последние не только прижились, но и превратились в здоровые эритроциты. Лечение оказалось успешным.

С тех пор cписок наследственных болезней, для которых успешно был опробован этот подход, пополнился десятками наименований и продолжает расти.

Но зачем тратить время и деньги на извлечение и культивирование клеток, если можно все сделать прямо «на месте»? Ведь система CRISR/Cas в силу своей универсальности теоретически способна работать непосредственно в клетках живого организма. Главная проблема – ​это эффективно и безопасно доставить элементы этой системы в нужное место.

Сегодня наиболее часто для доставки генов CRISPR/Cas в организм используются вирусные частицы. В качестве таких носителей обычно выступают аденоассоциированные вирусы – ​дефектные вирусы, способные размножаться только в присутствии «помощников»-аденовирусов. Эти вирусы эффективно заражают клетки человека, но не вызывают у него никаких патологий. А вирусные частицы, в геном которых встроены гены CRISPR/Сas, после заражения уже не могут размножаться. При этом разные серотипы этих вирусов имеют «склонность» к разным тканям. Например, серотип AAV8 предпочитает ткани печени, а уже сегодня можно создать искусственные серотипы, нацеленные на любой орган.

Активно развиваются и невирусные способы доставки, например, упаковка готовых молекулярных комплексов РНК-белок в липосомы (липидные пузырьки) или полимерные частицы. Это более безопасно, а также обеспечивает более строгий контроль над дозой.

Это все здорово, но…

Всегда есть это «но». Технология CRISPR/Cas начала применяться для редактирования геномов млекопитающих пять лет назад. На сегодня получено колоссальное количество данных, достигнут огромный прогресс на пути к клиническому применению, но все же остается ряд вопросов, которые необходимо будет решить для каждого конкретного генетического заболевания. Например, какая доставка будет оптимальна? Приживутся ли введенные клетки? Какова будет эффективность и безопасность лечения? И etc. …

Возьмем для примера пару вопросов из этого списка и посмотрим, какие конкретные ответы на них уже получены в научном сообществе. Одна из проблем использования CRISPR/Cas связана с возможностью нецелевых эффектов: система может вносить разрывы в участки, отличающиеся от целевого на несколько «букв» – ​нуклеотидов, что чревато риском возникновения нежданных мутаций. Особенно остро вопрос безопасности стоит при редактировании геномов in vivo, когда проверить результат предварительно невозможно.

Для решения этой проблемы лидирующие группы ученых под руководством Д. Дудны, Ф. Чжана и К. Джуна независимо друг от друга создали мутантные «улучшенные» варианты белка Cas9 с повышенной специфичностью, частота нецелевых эффектов которых упала на несколько порядков.

С помощью технологии геномного редактирования можно не только лечить наследственные заболевания, но и создавать «дизайнерских» детей. Ведь если можно исправить ген, вызывающий болезнь, то почему бы не изменить ген, регулирующий цвет глаз, продолжительность жизни, наконец, интеллект? Уже сегодня в Китае с помощью CRISPR/Cas выведены собаки породы бигль, у которых «выключен» ген, кодирующий миостатин – фактор, подавляющий рост мышечной ткани. В результате эти животные отличаются повышенной мускулистостью. А что мешает «выключить» этот ген в эмбрионе человека?

Что касается эффективности терапии, то все зависит от особенностей самого заболевания и мутации, его вызывающей. Возможны три варианта: после исправления мутации жизнеспособность клеток увеличится, не изменится или ухудшится. В первом случае исправленные клетки получают конкурентное преимущество и могут постепенно заместить мутантные. Например, на линии мышей с наследственным заболеванием печени – ​тирозинемией I типа – ​было показано, что при системной доставке CRISPR/Cas непосредственно в организм животного мутация «исправляется» в 6 % клеток печени. Даже такого небольшого количества клеток достаточно, чтобы предотвратить падение веса и привести в норму биохимические показатели печени животных. А более жизнеспособные клетки с исправленной мутацией начинают «обживать» печень.

Но, к примеру, в случае гемофилии B жизнеспособность клеток после исправления мутации не повышается. Тем не менее уже 3—7 % клеток печени, продуцирующих нормальный фактор свертывания крови, достаточно для устойчивого терапевтического эффекта (Ohmori et al., 2017).

Что же касается исправления мутаций в онкогенах, то жизнеспособность и скорость пролиферации таких клеток будет снижаться относительно раковых, поэтому эффективность подобной терапии вызывает сомнения.

Тем не менее пример гемофилии B показывает, что если заболевание связано с отсутствием какого-то фермента или гормона, то небольшого числа клеток, его продуцирующих, может хватить, по крайней мере, для перевода болезни в более мягкую форму, а в некоторых случаях и для полного восстановления утраченных функций.

Классическими же модельными заболеваниями в исследованиях по терапии с помощью геномного редактирования являются гемоглобинопатии и мышечная дистрофия Дюшенна. Именно на этих заболеваниях была подтверждена работоспособность концепций такого лечения, показано, что клетки с исправленной мутацией демонстрируют «здоровый» фенотип. В случае мышечной дистрофии Дюшенна такие клетки не только успешно встраивались в мышечную ткань взрослых мышей, но и улучшали функциональные показатели всей мышцы в целом.

Система CRISPR/Cas9 открывает перед человечеством большие перспективы, но нужно понимать, что это не волшебная палочка для решения всех проблем, а инструмент, такой, как, например, молоток. И нужно учиться применять этот инструмент для каждой конкретной задачи.

Главный шаг, который уже был сделан в этой области, – ​это выход за пределы лабораторий. Уже существует ряд компаний, занимающихся внедрением технологии CRISPR/Cas в практику, и не только медицинскую. Этот подход, к примеру, используется сегодня для получения модифицированных микробов для нужд биотехнологии и модифицированных растений.

Можно ожидать, что уже в ближайшее десятилетие новая технология найдет и клиническое применение. Так, в 2016 г. в Китае стартовали первые клинические испытания нового метода иммунотерапии метастазирующего немелкоклеточного рака легкого, в котором используются T-лимфоциты с «отредактированным» геномом.

С. М. ЗАКИЯН: «НАМ БЫЛ БРОШЕН ВЫЗОВ, И МЫ ДОЛЖНЫ НА НЕГО ОТВЕТИТЬ!» Исследования по применению системы CRISPR/Cas для терапии наследственных заболеваний начались в лаборатории эпигенетики развития ИЦиГ СО РАН под руководством С. М. Закияна в 2013 г., буквально сразу после выхода первых публикаций на эту тему.

Исследования ведутся на лабораторных крысах линии Brattleboro – ​модели генетически детерминированного заболевания, при котором наблюдается дефицит гормона аргинин-вазопрессина. В результате у животных развивается наследственный несахарный диабет с характерным для него чрезмерным потреблением жидкости. На сегодня уже получена линия клеток с исправленной мутацией в гене, кодирующем этот гормон.

В данном случае задача усложнялась тем, что ген вазопрессина по последовательности нуклеотидов схож с геном другого гормона – ​окситоцина. Более того, на участке, в котором возникла мутация у крыс Brattleboro, эти гены практически идентичны. Тем не менее удалось добиться специфичного действия CRISPR/Cas в гене вазопрессина без нецелевых двунитевых разрывов ДНК в гене окситоцина. На следующем этапе предполагается вводить исправленные клетки в организм животных для оценки терапевтического эффекта

Возможности, которые дает нам технология CRISPR/Cas, пугающие и захватывающие одновременно. Сначала китайские исследователи, а затем их коллеги из США смогли внести изменения в эмбрионы человека. Недавно группа американских ученых под руководством Ш. Миталипова «исправила» в человеческом эмбрионе мутацию, вызывающую гипертрофическую кардиомиопатию (Ma et al., 2017). Эти эмбрионы были получены специально в результате искусственного оплодотворения, для которого были использованы здоровая яйцеклетка и сперматозоиды носителя мутации. Согласно современным нормам, зародыши были выведены из эксперимента на стадии бластоцисты. Однако с помощью современных репродуктивных технологий уже сегодня можно было бы имплантировать такие эмбрионы суррогатным матерям.

И здесь возникает очень серьезный этический вопрос: имеем ли мы право вмешиваться в ДНК человека? Или, наоборот, этично ли бездействовать, обрекая будущего ребенка на страдания?

Генетические изменения, внесенные в эмбрионы, сохранятся во всех клетках взрослого организма, и, соответственно, будут передаваться по наследству. Какой эффект окажет распространение таких модифицированных генов на человеческую популяцию в эволюционном аспекте, не говоря уже о риске возникновения новых евгенических движений?

Именно поэтому Д. Дудна, имеющая колоссальный авторитет в научном мире, призывает своих коллег не торопиться с применением этой технологии на эмбрионах человека, пока не будут разработаны международные этические и законодательные нормы для ее регулирования. В наши дни по всему миру проходят встречи, конференции, конгрессы и симпозиумы, на которых обсуждается будущее CRISPR/Cas. Возможно, от решений, которые будут приняты на них сейчас, зависят судьба человечества и то, как будет выглядеть наш мир в будущем.

В сентябре 2018 г. в новосибирском Академгородке также планируется провести международный конгресс по современным технологиям редактирования геномов, на котором будет обсуждаться технология CRISPR/Cas и, в частности, ее будущее в Российской Федерации.

Литература

Немудрый А. А., Валетдинова К. Р., Медведев С. П. и др. Системы редактирования геномов TALEN и CRISPR/Cas – инструменты открытий // Acta Naturae. 2014. Т. 6. № 3(22). С. 20—42.

Cox D. B., Platt R. J., Zhang F. Therapeutic genome editing: prospects and challenges // Nat Med. 2015. V. 21. N. 2. P. 121—131.

Jinek M., Chylinski K., Fonfara I. et al. A Programmable Dual-RNA-Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity // Science. 2012. V. 337. N. 6096. P. 816—821.

Ma H., Marti-Gutierrez N., Park S. W. et al. Correction of a pathogenic gene mutation in human embryos // Nature. 2017. V. 548. N. 7668. P. 413—419.

Как проводится ДНК анализ по волосу

Каждый человек на планете имеет уникальную ДНК, половину хромосом ребенок получает от мамы, а половину от папы. Исследуя ДНК человека возможно получить большое количество полезной информации о здоровье, предрасположенностям, статусе родства или отцовства, этническом происхождении и многое другое. Но для того, чтобы сделать любой ДНК тест нужен генетический материал или иными словами образец ДНК. Давайте же рассмотри какие бывают образцы ДНК, уделив особое внимание волосам и опишем, как же проходит ДНК исследование по волосам на примере ДНК теста на этническое происхождение.

Виды ДНК образцов

Для упрощения понимания и классификации мировым сообществом генетиков было принято разделить образцы на два класса:

Стандартный образец ДНК. Этот образец является соскобом буккального эпителия с образной стороны щеки. Чаще всего его берут медицинской ватной палочкой, но можно сделать забор и обычными «ушными» палочками. Соблюдая правила забора, любой человек может провести эту простую операция и результат будет высокоточный. Из такого образца легче всего выделить ДНК для дальнейших исследований, поэтому его и взяли за стандарт.

Нестандарные образцы ДНК. К данным генетическим материалам относятся абсолютно все остальные биологические образцы, содержащие ДНК. Это может быть: кровь, волосы, ногти, ушная сера, сперма сухая и жидкая, зубная щетка, бритва и т.д. Вообще все что является частью человека или взаимодействовало с ним в плотную. Стоит понимать, что гены во всем теле человека одинаковы, поэтому от вида образца не зависит точность исследования. Если ДНК выделилось, значит тест получится на 100%. Остановимся подробнее на образце волосы и опишем подводные камни этого разрекламированного материала.

Среди ДНК тест по волосам ходит много слухов. Основные и самые важные из них рассмотрим ниже:

Волосы можно незаметно срезать. Это не так, срезанные волосы не имеют ДНК человека, а следовательно и провести тест невозможно. Волосы из человека нужно вырывать с корнем чтобы анализ можно было выполнить.

Волосы с расчески. Этот вариант подойдет, но с оговорками. Если расческой пользовались несколько человек, то есть вероятность, что на расческе будет ДНК двух и более людей и тест не получится.

Выпавшие волосы с пола или волосы в сливе. Про волосы в сливе сразу можно забыть, а вот у волос на полу есть ряд ограничений. В-первых, на этих волосах может быть чужая ДНК или волосы могут быть от разных людей (отличить на глаз очень сложно). Во-вторых, в выпавших волосах может не содержаться луковиц или частичек кожи и тест также может не получится.

Как проходит тест ДНК по волосам

Волосы, желательно вырванные из человека, поступают в ДНК лабораторию. Генетики извлекают в раствор ДНК из этих волос. Далее количество участков ДНК копируется для проведения анализа. Образец помещается в генетический анализатор и после на компьютере получается результат. Квалифицированные специалисты интерпретируют результаты и выдают экспертное заключение.

Голосов: 0