Ученые перешли к прямому управлению человеческим геномом

Кажется, что в наши дни все больше процессов идет по беспроводной связи. В их числе — перепрограммирование человеческого генома. Новое исследование специалистов из Университета Буффало (UB) описывает, как исследователи смогли дистанционно контролировать гены в тканях мозга. Данные технологии развиваются в новой области исследований, которую ученые называют "оптогеномикой" или контролем человеческого генома с помощью лазерного излучения и нанотехнологий. "Потенциал оптогеномных интерфейсов огромен", — говорит соавтор исследования Джозеп М. Джорнет, доктор философии, доцент кафедры электротехники в Школе инженерии и прикладных наук UB. "Они могут резко сократить потребность в лекарственных препаратах и ∎∎других средствах лечения некоторых заболеваний, а еще радикальным образом изменить взаимодействие людей с машинами". Идея объединить оптику и генетику уже не так уж нова. Оптогенетика применяется вот уже на протяжении 20 лет  — свет используется для контроля взаимодействия клеток друг с другом. С помощью оптогенетики можно разрабатывать новые методы лечения заболеваний, исправляя ошибки, возникающие на клеточном уровне А вот чего оптогенетика НЕ решает, так это проблемы генетических поломок, которые лежат в основе многих заболеваний. Данный пробел готова восполнить оптогеномика. В настоящем исследовании ученые с помощью света смогли контролировать ген FGFR1 — рецептор фактора роста фибробластов 1. Этот ген далеко не "рядовой" — он оказывает существенное влияние на ~4500 генов, примерно одну пятую часть человеческого генома, согласно оценке проекта Human Genome Project. "В некоторых отношениях FGFR1 похож на ген-авторитет", — говорит Михаил К. Стаховяк, доктор философии, профессор кафедры патологии и анатомических наук в Школе медицины и биомедицинских наук им. Якобса при Университете Великобритании. "Контролируя FGFR1, теоретически можно предотвратить дисрегуляцию активности генов при шизофрении или при раке молочной железы и других типах рака". Исследовательская группа смогла манипулировать FGFR1 через крошечные фотонные имплантанты в мозге. Эти беспроводные устройства содержат нанолазеры и наноантенны и (в будущем — нанодетекторы). Исследователи вживили имплантаты в лабораторные ткани головного мозга, которые были выращены из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и усилены активируемыми светом молекулярными переключателями. С помощью лазера ученые активировали и деактивировали в мозге FGFR1 и связанные с ним клеточные функции — по сути, ген был "взломан". Предполагается, что эта работа в конечном итоге позволит напрямую манипулировать геномной структурой пациентов, предоставив врачам действенный способ предотвращения и исправления генных аномалий. На данный момент разработка далека от применения в больницах, однако исследовательская группа уже предвкушает следующие шаги, которые включают тестирование на 3D "мини-мозгах" и раковых тканях.   

Сегодня

Вы можете получать оповещения от vesti.ru в вашем браузере