Механизмы, вызывающие изменения генетической информации. Наследственная изменчивость Классификация мутаций по возможности наследования

В основе практически всех генетических исследований лежит понятие вариации . Это понятие включает в себя все типы изменений последовательностей ДНК (мутаций ), наблюдаемых на хромосомном или генном уровнях. С одной стороны, вариации генома служат объяснением межиндивидульного разнообразия, с другой, мутации могут приводить к патогенным изменениям жизнедеятельности организма, являясь, таким образом, причиной наследственного заболевания. Следует также ввести несколько терминов, использующихся для описания процесса мутационного изменения ДНК: локус - определенный участок хромосомы, содержащий специфические последовательности ДНК или гены, аллель - две или более альтернативных формы гена, расположенных в одном и том же локусе пары гомологичных хромосом. Если различие последовательности ДНК двух аллелей одного локуса наблюдается с частотой более 1% в общей популяции, то данный тип вариации обозначается полиморфизмом . Изменение последовательности ДНК, имеющее меньшую частоту, как правило, называется мутацией . Известно два основных вида мутаций, связанных с наследственной патологией: хромосомные (изменение числа и/или структуры хромосом в клетке) и генные (изменение последовательности ДНК в конкретном гене). Исходя из данной классификации, можно выделить направления генетических исследований нарушений последовательности ДНК, приводящих к наследственным заболеваниям, которые изучает медицинская генетика , а именно, поиск изменений последовательностей нуклеиновых кислот и белков на молекулярном уровне (молекулярная генетика ) и изучение изменений числа, структуры и организации хромосом(медицинская цитогенетика ).

Молекулярно-генетические исследования основаны на современных представлениях об особенностях молекулы ДНК и биохимических процессах транскрипции и трансляции. Основная их цель заключается в выявлении генных мутаций, приводящих к характерным фенотипическим проявлениям. Генные мутации представляют собой изменение расположения, потерю и приобретение ДНК относительно её линейной последовательности, обнаруживаемой в норме. Наиболее частые типы генных мутаций являются замена, потери и/или вставки одного нуклеотида. Последние обозначаются аббревиатурой SNP (single nucleotide polymorphsims) и являются одними из наиболее частых в геноме человека. В среднем, SNP, ведущие к вариации между аллелями у одного индивидуума, встречаются в каждых 1500 пар нуклеотидов. Однако, большинство из них расположены в некодирущих последовательностях и, в основном, не имеют фенотипических последствий. Если изменение последовательности ДНК происходит в гене, кодирующем белок, то оно с высокой долей вероятности будет связано с нарушениями жизнедеятельности организма. Существует следующая классификация генных мутаций:

Миссенс мутации - замена одного нуклеотида на другой или несинонимические изменения последовательности ДНК . Теоретически можно выделить два типа подобных мутаций: консервативные инеконсервативные . Консервативные миссенс мутации приводят к замене одного кодона на равнозначный (кодоны, кодирующие один и тот же аминокислотный остаток) или на кодон другого аминокислотного остатка, который не изменяет физико-химические свойства белка, кодированного соответствующим геном. Неконсервативные миссенс мутации, как правило, изменяют биохимические свойства белка и, следовательно, приводят к нарушению его функциональной активности.

Нонсенс мутации - изменения кодирующей последовательности ДНК, приводящие к образованию стоп-кодона, вследствие чего синтезируется белок, в котором отсутствует какая-то часть его последовательности.

Мутация сдвига рамки считывания - любые изменения последовательности ДНК гена (в основном, потери или вставки нуклеотидов), которые приводят к сдвигу считывания последовательности в ходе транскрипции. Результатом этого является синтез совершенно нового белка или образование матричной РНК, не несущей в себе никакой информации относительно аминокислотной последовательности.

Непатогенные изменения последовательности ДНК - вариации последовательности ДНК, включающие консервативные миссенс мутации, или так называемые синонимические мутации , которые не изменяют закодированную информацию в ДНК гена или не воздействуют на функциональную активность белковых макромолекул.

Мутации также происходят в некодирующих последовательностях ДНК (интронах). Данный тип вариаций, как правило, не имеет фенотипических последствий. Тем не менее, при сдвиге рамки считывания или образовании альтернативных форм белковых макромолекул (альтернативный сплайсинг ), эти вариации могут приводить к нарушению функциональной активности белковых макромолекул и, как следствие, фенотипическим последствиям. В данном контексте сложностью представляется идентификация патогенных мутаций, так как понятие «нормы» в медико-генетических исследованиях достаточно относительно, в силу того, что на молекулярном уровне геном человека является в значительной степени нестабильным. Иными словами, только рекуррентные мутации (наиболее частые повторные мутации, которые выявляются у индивидуумов с известным наследственным заболеванием) могут быть признаны патогенными. В случаях, когда обнаруживается новая мутация, возникает необходимость молекулярно-генетических исследований близких родственников пациента, чтобы определить является ли она причиной заболевания.

Хромосомные мутации (аномалии) связаны либо с различными структурными перестройками хромосом, либо с изменением их числа (n). Численные изменения в наборе хромосом (кариотипе ) могут быть двух типов: полиплоидии - умножение полного хромосомного набора (3n, 4n и т.д.), или генома, кратное гаплоидному числу хромосом (в литературе иногда обозначающиеся, как геномные мутации ); анеуплоидии - увеличение или уменьшение числа хромосом в наборе, некратное гаплоидному. Эти количественные изменения кариотипа обусловлены, как правило, нарушениями мейоза или митоза. Численные хромосомные аномалии в виде анеуплоидии делятся на моносомию (потерю хромосомы или её части - частичная моносомия) и трисомию или полисомию (приобретение одной/нескольких хромосом или её части - частичная трисомия). Данные изменения кариотипа связаны с комплексом врожденных пороков развития и, как правило, с заболеваниями, сопровождающимися умственной отсталостью, или тяжелыми психическими расстройствами. В настоящее время описаны случаи изменений хромосомного набора с участием половых хромосом и некоторых аутосом при шизофрении и аутизме. Например, до 5-15% детей с аутистическими расстройствами имеют хромосомные аномалии. Это позволяет рассматривать хромосомный дисбаланс в организме в качестве одной из возможных причин некоторых случаев психических болезней.

Структурные изменения могут затрагивать всю хромосому, а также сопровождаться изменением количества генетического материала в ядре или его перемещением. Сбалансированные хромосомные аномалии представляют собой перестройки, за счет которых возникают кариотипы с неизмененным набором генов, однако расположение их в пределах хромосом или между хромосомами отличается от нормального. В большинстве случаев носители сбалансированных хромосомных аномалий фенотипически нормальны, но для их потомства возникает большой риск иметь несбалансированный кариотип, но в отдельных случаях носители сбалансированного кариотипа могут иметь различные врожденные пороки и/или микроаномалии, а также нарушения нервно-психического развития. Если при структурных хромосомных мутациях наблюдается потеря или приобретение генетического материала, то они являются несбалансированными хромосомными аномалиями .

Цитогенетически структурные перестройки классифицируют по принципу линейной последовательности расположения генов: делеции (потеря хромосомных участков), дупликации (удвоение хромосомных участков), инверсии (перевертывание на 180° относительно нормальной последовательности хромосомных участков), инсерции (вставки хромосомных участков) и транслокации (изменение расположения хромосомных участков) хромосом.

Большое значение имеет изучение хромосомных мутаций, под действием факторов внешней среды. Показано, что хромосомы человека отличаются высокой чувствительностью к действию радиации и химических веществ, которые принято называть мутагенными факторами (мутагенами ). При анализе воздействия этих факторов следует различать нарушения в соматических и половых клетках. Первые затрагивают непосредственно жизнедеятельность исследуемого организма, тогда как вторые проявляются в последующих поколениях. Мутации хромосом в зародышевых клетках ведут к образованию аберрантных гамет, в результате которых возможны гибель зигот, эмбрионов на ранних стадиях внутриутробного развития, рождение детей со специфическими или неспецифическими хромосомными аномалиями, которые проявляются в виде определенной клинической картины или определенного фенотипа. Мутации хромосом в соматических клетках ведут к образованию неспецифичных хромосомных аномалий в виде хромосомных или хроматидных пробелов, разрывов, обменов в кариотипе, не ведущих к определенному фенотипу, характерному для определенного заболевания. Подобные мутации не наследуются. Следует отметить, что при изучении такого рода воздействия мутагенных факторов представляется возможным оценить качественно и количественно действие ионизирующей радиации, химических веществ, вирусов, но полученные данные не могут быть перенесены на половые клетки, результатом действия на которые являются хромосомные болезни у детей.

Хромосомные аномалии могут проявляться в так называемых мозаичных формах, к которым приводит неправильное деление клеток на различных стадиях эмбрионального и постнатального развития. Это позволяет разделить хромосомные аномалии на мозаичные и регулярные (аномальный кариотип наблюдается во всех клетках организма). Хромосомный мозаицизм представляет собой наличие нескольких популяций клеток с различным друг от друга хромосомным наборам. Как правило, при мозаичных формах хромосомных аномалий наблюдают отсутствие отдельных клинических признаков определенного хромосомного синдрома и более легкое течение заболевания, но некоторые симптомы практически всегда присутствуют. Мозаичные структурные хромосомные аномалии наблюдаются достаточно редко, поэтому, когда речь идет о мозаичных хромосомных аномалиях, имеются в виду, в основном, численные аномалии, мозаичные формы которых имеют достаточно высокую популяционную частоту. Следует также отметить феномен тканеспецифического хромосомного мозаицизма - клетки с аномальным хромосомным набором присутствуют только в определенной ткани организма.

Данная брошюра содержит информацию о том, что такое хромосомные нарушения, как они могут наследоваться, и какие проблемы могут быть с ними связаны. Данная брошюра не может заменить Ваше общение с врачом, однако она может помочь Вам при обсуждении интересующих Вас вопросов.

Для того, чтобы лучше понять, что представляют собой хромосомные нарушения, вначале будет полезно узнать, что такое гены и хромосомы.

Что такое гены и хромосомы?

Наше тело состоит из миллионов клеток. Большинство клеток содержат полный набор генов. У человека тысячи генов. Гены можно сравнить с инструкциями, которые используются для контроля роста и согласованной работы всего организма. Гены отвечают за множество признаков нашего организма, например, за цвет глаз, группу крови или рост.

Гены расположены на нитевидных структурах, называемых хромосомами. В норме в большинстве клеток организма содержится по 46 хромосом. Хромосомы передаются нам от родителей - 23 от мамы, и 23 от папы, поэтому мы часто похожи на своих родителей. Таким образом, у нас два набора по 23 хромосомы, или 23 пары хромосом. Так как на хромосомах расположены гены, мы наследуем по две копии каждого гена, по одной копии от каждого из родителей. Хромосомы (следовательно, и гены) состоят из химического соединения, называемого ДНК.

Рисунок 1: Гены, хромосомы и ДНК

Хромосомы (см. Рисунок 2), пронумерованные от 1 до 22, одинаковые у мужчин и у женщин. Такие хромосомы называют аутосомами. Хромосомы 23-й пары различны у женщин и мужчин, и их называют половыми хромосомами. Есть 2 варианта половых хромосом: Х-хромосома и Y-хромосома. В норме у женщин присутствуют две Х-хромосомы (ХХ), одна из них передается от матери, другая - от отца. В норме у мужчин есть одна X-хромосома и одна Y-хромосома (XY), при этом Х-хромосома передается от матери, а Y-хромосома - от отца. Так, на Рисунке 2 изображены хромосомы мужчины, так как последняя, 23-я, пара представлена сочетанием XY.

Рисунок 2: 23 пары хромосом, распределенные по размеру; хромосома под номером 1 - самая большая. Две последние хромосомы - половые.

Хромосомные изменения

Правильный хромосомный набор является очень важным для нормального развития человека. Это связано с тем, что гены, которые дают «инструкции к действиям» клеткам нашего организма, находятся на хромосомах. Любое изменение количества, размера или структуры наших хромосом может означать изменение количества или последовательности генетической информации. Такие изменения могут привести к трудностям в обучении, задержке развития и другим проблемам здоровья ребенка.

Хромосомные изменения могут быть унаследованы от родителей. Чаще всего хромосомные изменения возникают на этапе формирования яйцеклетки или сперматозоида, или при оплодотворении (вновь возникшие мутации, или мутации de novo). Эти изменения невозможно контролировать.

Существует два основных типа хромосомных изменений. Изменение числа хромосом. При таком изменении существует увеличение или уменьшение числа копий какой-либо хромосомы. Изменение структуры хромосом. При таком изменении материал какой-либо хромосомы поврежден, или изменена последовательность генов. Возможно появление дополнительного или утрата части исходного хромосомного материала.

В данной брошюре мы рассмотрим хромосомные делеции, дупликации, инсерции, инверсии и кольцевые хромосомы. Если Вас интересует информация о хромосомных транслокациях, пожалуйста, обратитесь к брошюре «Хромосомные транслокации».

Изменение числа хромосом.

В норме в каждой клетке человека содержится 46 хромосом. Однако, иногда ребенок рождается либо с большим, либо с меньшим числом хромосом. В таком случае возникает, соответственно, либо избыточное, либо недостаточное число генов, необходимых для регуляции роста и развития организма.

Один из наиболее распространенных примеров генетического заболевания, вызванного избыточным числом хромосом, является синдром Дауна. В клетках людей с этим заболеванием находится 47 хромосом вместо обычных 46-ти, так как присутствует три копии 21-ой хромосомы вместо двух. Другими примерами заболеваний, вызванных избыточным числом хромосом являются синдромы Эдвардса и Патау.

Рисунок 3: Хромосомы девочки (последняя пара хромосом ХХ) с синдромом Дауна. Видны три копии 21-ой хромосомы вместо двух.

Изменение структуры хромосом.

Изменения в структуре хромосом происходят, когда материал определенной хромосомы поврежден, или изменена последовательность генов. К структурным изменениям также относятся избыток или утрата части хромосомного материала. Это может происходить несколькими путями, описанными ниже.

Изменения структуры хромосом могут быть очень небольшими, и специалистам в лабораториях бывает сложно их выявить. Однако даже если структурное изменение найдено, часто бывает сложно предсказать влияние этого изменения на здоровье конкретного ребенка. Это может разочаровать родителей, которые хотят получить исчерпывающую информацию о будущем своего ребенка.

Транслокации

Если Вы хотите больше узнать о транслокациях, пожалуйста, обратитесь к брошюре «Хромосомные транслокации».

Делеции

Термин «хромосомная делеция» означает, что часть хромосомы утрачена или укорочена. Делеция может случиться в любой хромосоме и на протяжении любой части хромосомы. Делеция может быть любого размера. Если утраченный при делеции материал (гены) содержал важную информацию для организма, то у ребенка могут возникать трудности в обучении, задержка развития и другие проблемы со здоровьем. Тяжесть этих проявлений зависит от размеров утраченной части и локализации внутри хромосомы. Примером такого заболевания является синдром Жубер.

Дупликации

Термин «хромосомная дупликация» означает, что часть хромосомы удвоена, и из-за этого возникает избыток генетической информации. Этот избыточный материал хромосомы означает, что организм получает слишком большое число «инструкций», и это может привести к трудностям в обучении, задержке развития и другим проблемам здоровья ребенка. Примером заболевания, вызванного дупликацией части хромосомного материала является моторно-сенсорная нейропатия типа IA.

Инсерции

Хромосомная инсерция (вставка) означает, что часть материала хромосомы оказалась «не на своем месте» на этой же или на другой хромосоме. Если общее количество хромосомного материала не изменилось, то такой человек, как правило, здоров. Однако если такое перемещение приводит к изменению количества хромосомного материала, то у человека могут возникать трудности в обучении, задержка развития и другие проблемы здоровья ребенка.

Кольцевые хромосомы

Термин «кольцевая хромосома» означает, что концы хромосомы соединились, и хромосома приобрела форму кольца (внорме хромосомы человека имеют линейную структуру). Обычно это происходит, когда оба конца одной и той же хромосомы укорочены. Оставшиеся концы хромосомы становятся «липкими» и соединяются, формируя «кольцо». Последствия формирования кольцевых хромосом для организма зависят от размера делеций на концах хромосомы.

Инверсии

Хромосомная инверсия означает такое изменение хромосомы, при котором часть хромосомы развернута, и гены в этом участке расположены в обратном порядке. В большинстве случаев носитель инверсии здоров.

Если у родителя обнаружена необычная хромосомная перестройка, как это может отразиться на ребенке?

Возможны несколько исходов каждой беременности:

• Ребенок может получить совершенно нормальный набор хромосом.
• Ребенок может унаследовать такую же хромосомную перестройку, которая есть у родителя.
• У ребенка могут быть трудности в обучении, задержка развития или другие проблемы со здоровьем.
• Возможно самопроизвольное прерывание беременности.

Таким образом, у носителя хромосомной перестройки могут рождаться здоровые дети, и во многих случаях происходит именно так. Так как каждая перестройка уникальна, Вашу конкретную ситуацию следует обсудить с врачом-генетиком. Часто бывает, что ребенок рождается с хромосомной перестройкой, несмотря на то, что хромосомный набор родителей нормальный. Такие перестройки называют вновь возникшими, или возникшими “de novo” (от латинского слова). В этих случаях риск повторного рождения ребенка с хромосомной перестройкой у этих же родителей очень мал.

Диагностика хромосомных перестроек

Возможно проведение генетического анализа для выявления носительства хромосомной перестройки. Для анлиза берется образец крови, и клетки крови исследуют в специализированной лаборатории для выявления хромосомных перестроек. Такой анализ называется кариотипированием. Также возможно проведение теста во время беременности для оценки хромосом плода. Такой анализ называется пренатальной диагностикой, и этот вопрос следует обсудить с врачом-генетиком. Более подробная информация на эту тему представлена в брошюрах «Биопсия ворсин хориона» и «Амниоцентез».

Как это касается других членов семьи

Если у одного из членов семьи обнаружена хромосомная перестройка, возможно, Вы захотите обсудить этот вопрос с другими членами семьи. Это даст возможность другим родственникам, при желании, пройти обследование (анализ хромосом в клетках крови) для определения носительства хромосомной перестройки. Это может быть особенно важно для родственников, уже имеющих детей или планирующих беременность. Если они не являются носителями хромосомной перестройки, они не могут передать ее своим детям. Если же они являются носителями, то им может быть предложено пройти обследование во время беременности для анализа хромосом плода.

Некоторым людям сложно обсуждать проблемы, связанные с хромосомной перестройкой, с членами семьи. Они могут бояться причинить беспокойство членам семьи. В некоторых семьях люди из-за этого испытывают сложности в общении и теряют взаимопонимание с родственниками. Врачи-генетики, как правило, имеют большой опыт в решении подобных семейных ситуаций и могут помочь Вам в обсуждении проблемы с другими членами семьи.

Что важно помнить

• Хромосомная перестройка может как наследоваться от родителей, так и возникать в процессе оплодотворения.
• Перестройку нельзя исправить - она остается на всю жизнь.
• Перестройка не заразна, например, ее носитель может быть донором крови.
• Люди часто испытывают чувство вины в связи с тем, что в их семье есть такая проблема, как хромосомная перестройка. Важно помнить, что это не является чьей-либо виной или следствием чьих-либо действий.
• Большинство носителей сбалансированных перестроек могут иметь здоровых детей.

С помощью CRISPR прямо сейчас происходит грандиозный прорыв в генной инженерии: ученые планируют скоро научиться избавлять нас навсегда от любых болезней, с перспективой любых контролируемых мутаций и вечной жизни.

На публикацию этого поста нас натолкнуло видео “CRISPR: редактирование генов изменит все и навсегда”, в котором рассказывается о переднем крае науки в части генной модификации человека: речь идет не просто об избавлении от болезней типа СПИД, рак и многие другие, но и о создании безупречного нового вида людей, людей со сверхспособностями и бессмертии. И это происходит прямо сейчас на наших глазах.

Все эти перспективы открываются благодаря недавнему революционному открытию белка CRISPR–Cas9, но обо всем по порядку.

Раньше считалось, что ДНК в каждой нашей клетке – абсолютно идентичны и содержат нашу точную и неизменную копию – какую клетку бы ни взять, но оказалось, что это не так: ДНК в разных клетках немного разные и они меняются в зависимости от разных обстоятельств.

Открытию белка CRISPR – Cas9 помогли наблюдения за выжившими после атаки вирусов бактериями.

Древнейшая война на земле

Бактерии и вирусы соперничают с начала жизни: вирусы-бактериофаги охотятся на бактерии. В океане они убивают 40% от общего числа бактерий каждый день. Вирус делает это, вставляя свой генетический код в бактерию и использует её в качестве фабрики.

Бактерии пытаются безуспешно сопротивляться, но в большинстве случаев их защитные механизмы оказываются слишком слабыми. Но иногда бактерии выживают. Тогда они могут активировать свою самую эффективную противовирусную систему. Они сохраняют часть ДНК вируса в своём генетическом коде, ДНК-архиве “CRISPR”. Здесь она хранится до необходимого момента.

Когда вирус снова атакует, бактерия создает РНК-копию из ДНК архива и
заряжает секретное оружие – белок Cas9. Этот протеин сканирует бактерию на предмет вмешательства вируса, сравнивая каждую часть найденного ДНК с архивом. Когда находится 100% соответствие, он активируется и отрезает ДНК вируса, делая его бесполезным, таким образом защищая бактерию.

Белок Cas9 сканирует ДНК клетки на предмет внедрения вируса и заменяет испорченную часть здоровым фрагментом.

Что характерно, Cas9 очень точен, словно ДНК хирург. Переворот произошел, когда ученые поняли, что система CRISPR программируема – можно просто дать копию ДНК, которую нужно изменить, и поместить систему в живую клетку.

Помимо точности, дешевизны и простоты использования, CRISPR позволяет включать и выключать гены живых клеток и изучать конкретные последовательности ДНК.
Этот метод также работает с любыми клетками, микроорганизмами, растениями, животными или людьми.

Ученые выяснили, что Cas9 можно программировать на любые замены в любой части ДНК – и это открывает практически безграничные возможности для человечества.

Болезням конец?

В 2015-м ученые использовали CRISPR для удаления вируса ВИЧ из клеток пациентов,
и доказали, что это возможно . Годом позже они провели более амбициозный эксперимент с крысами с вирусом ВИЧ в практически всех их клетках.

Учёные просто ввели CRISPR в их хвосты, и смогли удалить более 50% вируса из клеток по всему телу. Возможно, через несколько десятилетий CRISPR поможет избавиться от ВИЧ и других ретровирусов – вирусов, которые прячутся внутри человеческой ДНК, вроде герпеса. Возможно CRISPR сможет победить нашего худшего врага, рак .

Рак является результатом появления клеток, отказывающихся умирать и продолжающих делиться, попутно прячась от иммунной системы. CRISPR дает нам средство редактировать наши иммунные клетки и делать их лучшими охотниками на раковые клетки.

Возможно через некоторое время лечение от рака будет всего лишь парой уколов с несколькими тысячами ваших собственных клеток, созданных в лаборатории, чтобы вылечить вас навсегда.

Возможно через некоторое время вопрос лечения рака – вопрос пары уколов модифицированных клеток.

Первое клиническое испытание такой терапии на пациентах-людях было одобрено в начале 2016-го в США. Менее чем через месяц китайские ученые объявили, что будут лечить пациентов с раком легких иммунными клетками, модифицированными по этой же технологии, в августе 2016 . Дело быстро набирает обороты.

А еще есть генетические заболевания, тысячи их. Они разнятся от слегка раздражающих до крайне смертельных или приносящих годы страданий. С мощными инструментами вроде CRISPR однажды мы сможем покончить с этим.

Более 3000 генетических заболеваний вызываются единственной заменой в ДНК.
Мы уже создаем модифицированную версию Cas9, которая исправляет такие ошибки и избавляет клетку от заболевания. Через пару десятилетий мы может быть сможем навсегда уничтожить тысячи заболеваний. Однако у всех эти медицинских применений один недостаток – они ограничены одним пациентом и умрут вместе с ним, если мы не используем их на репродуктивных клетках или на ранней стадии развития плода.

CRISPR вероятно будет использоваться куда шире. Например для создания модифицированного человека, спроектированного ребенка. Это принесет плавные но необратимые изменения в человеческом генофонде.

Спроектированные дети

Средства изменения ДНК человеческого плода уже существуют,
но технология находится на раннем этапе развития. Однако, ее применяли уже дважды. В 2015-м и 2016-м эксперименты китайских ученых с человеческими эмбрионами достигли частичного успеха на второй попытке.

Они выявили гигантские трудности в редактировании генов эмбрионов, но множество ученых уже работают над решением этих проблем. Это то же самое, что и компьютеры 70-х: в будущем они станут лучше.

Вне зависимости от ваших взглядов на генную инженерию, она коснётся всех. Модифицированные люди могут изменить геном всего нашего вида, потому что их привитые качества будут переданы их детям, и через поколения медленно распространятся, медленно меняя генофонд человечества. Это начнется постепенно.

Первые спроектированные дети не будут сильно отличаться от нас. Скорее всего, их гены будут изменены для избавления от смертельных наследственных заболеваний.
По мере развития технологий все больше людей начнут думать, что неиспользование генетической модификации неэтично, потому что это обрекает детей
на страдание и смерть, которые можно предотвратить.

Как только первый такой ребенок родится, откроется дверь, которую уже не удастся закрыть. Сначала некоторые черты никто не будет трогать, но по мере роста одобрения технологии и наших знаний о генетическом коде, будет расти будет и соблазн.
Если вы сделаете свое потомство иммунным к болезни Альцгеймера, почему бы вдобавок не дать им улучшенный метаболизм? Почему бы до кучи не наградить их отличным зрением? Как насчет роста или мускул? Пышных волос? Как насчет дара исключительного интеллекта для вашего ребенка?

Огромные перемены придут как результат накопления личных решений миллионов людей.
Это скользкий склон, и модифицированные люди могут стать новой нормой. Пока генная инженерия становится все более привычной, а наши знания улучшаются, мы можем подойти к искоренению главной причины смертности – старения.

2/3 из примерно 150 000 человек, умерших сегодня, умерли по причинам, связанным со старением.

Сегодня считается, что старение вызывается накоплением повреждений в наших клетках
вроде разрывов ДНК или износа систем, ответственных за исправление этих повреждений.
Но есть также и гены, которые напрямую влияют на наше старение.

Генная инженерия и прочая терапия могли бы остановить или замедлить старение. Возможно даже обратить его вспять.

Типичная реакция на возможность вечной жизни (как и любой другой привычной сейчас, но революционной несколько сотен лет назад технологии).

Вечная жизнь и “люди икс”

Мы знаем, что в природе есть животные, которые не стареют. Может, мы могли бы занять у них пару генов. Некоторые ученые считают что однажды старение будет искоренено. Мы все равно будем умирать, но только не в больнице в 90 лет, а через пару тысяч лет, прожитых в окружении наших любимых.

Вызов огромен и, возможно, цель недостижима, но можно допустить, что люди, живущие сегодня, могут оказаться первыми, кто вкусит плоды анти-возрастной терапии. Возможно, нужно всего лишь убедить смышленого миллиардера в необходимости помочь решить эту большую проблему.

Если смотреть на это шире, мы могли бы решить множество задач с помощью специально измененных людей, например которые могли бы лучше справляться с высококалорийной едой, и избавиться от таких недугов цивилизации как ожирение.

Владея модифицированной иммунной системой с перечнем потенциальных угроз,
мы могли бы стать неуязвимыми для большинства заболеваний, преследующих нас сегодня. Ещё позже мы смогли бы создать людей для длительных космических перелетов и для адаптации к различным условиям на других планетах, что было бы крайне полезно для поддержания нашей жизни во враждебной вселенной.

Несколько щепоток соли

Есть несколько главных препятствий, технологических и этических. Многие почувствуют страх перед миром, где мы отсеиваем несовершенных людей, а потомство выбираем на основе того, что считается здоровым.

Но мы уже живем в таком мире. Тесты на десятки генетических заболеваний или осложнений стали нормой для беременных женщин во многих странах. Часто одно подозрение на генетический дефект может привести к прерыванию беременности.
Возьмем для примера синдром Дауна, один из самых распространенных генетических дефектов: в Европе около 90% беременностей с установленным наличием этого отклонения прерываются.

Генетический отбор в действии: уже сейчас синдром Дауна диагностируется на ранней стадии развития эмбриона и 90% беременности с этим диагнозом прерывается.

Решение о прерывании беременности является очень личным, но важно понимать, что мы уже сегодня отбираем людей, основываясь на состоянии здоровья. Нет смысла притворяться, что это изменится, поэтому нам необходимо действовать осторожно и этично, несмотря на растущую свободу выбора благодаря дальнейшему развитию технологий.

Однако, все это перспективы отдаленного будущего. Несмотря на мощность CRISPR, метод не лишен недостатков. Могут случиться ошибки при редактировании, неизвестные ошибки могут произойти в любой части ДНК и остаться незамеченными.

Изменение гена может достичь нужного результата и вылечить от заболевания, но вместе с этим спровоцировать нежелательные изменения. Мы попросту недостаточно знаем о сложных взаимосвязях наших генов, чтобы избежать непредсказуемых последствий.

Работа над точностью и методами наблюдения очень важна в предстоящих клинических испытаниях. И раз уж мы обсудили возможное светлое будущее, также стоит упомянуть и более мрачное видение. Представьте, что может страна вроде Северной Кореи сделать с таким уровнем технологий?

Важно, чтобы технология генной модификации не попала в руки тоталитарным режимам, которые гипотетически могут использовать ее во вред человечеству – например, создать армию генетически модифицированных солдат.

Может она навечно продлить свое правление с помощью принудительной инженерии? Что остановит тоталитарный режим от создания армии модифицированных суперсолдат?

Ведь это в теории возможно. Сценарии вроде этого лежат в далеком будущем, если они вообще возможны, но подтверждение работоспособности концепции такой инженерии уже существует. Технология и правда настолько могущественна.

Подобное может стать поводом для запрета инженерии и связанных с ней исследований, но это определенно было бы ошибкой. Запрет на генную инженерию человека только приведёт науку в области с такими правилами и законами, с которыми нам было бы не по себе. Только участвуя в процессе, мы сможем быть уверены, что исследование ведется с осторожностью, разумом, контролем и прозрачностью.

Мы можем исследовать и внедрять в человека любые генные модификации.

Заключение

Чувствуете беспокойство? Почти в каждом из нас есть какое-то несовершенство. Позволили бы нам существовать в подобном новом мире? Технология несколько устрашает, но нам есть что выиграть, да и генная инженерия может быть очередной ступенью в эволюции разумных видов жизни.

Возможно мы покончим с болезнями, увеличим продолжительность жизни на века и отправимся к звездам. Не стоит мелко мыслить, говоря о такой теме. Каким бы ни было ваше мнение о генной инженерии, будущее наступает несмотря ни на что.

То, что раньше было научной фантастикой, вскоре станет нашей новой реальностью.
Реальностью, полной возможностей и препятствий.

Вы можете также посмотреть непосредственно само видео:

Группе российских исследователей Петра Гаряева удалось с помощью метода модуляции доказать, что можно восстановить хромосомы, поврежденные рентгеновским излучением. Биофизики даже смогли выделить информационные паттерны одной ДНК и наложить их на другую. Таким образом, они перепрограммировали клетки второго организма по образу первого генома. Сообщается, что ученые успешно трансформировали эмбрионы лягушки в эмбрионы саламандры, просто облучая их волнами, которые несли информационные паттерны соответствующей другой ДНК. Иными словами, они переписали программу и изменили волновую форму тела животного.

Все это было сделано лишь за счет наложения звуковых колебаний специально подобранных слов на луч лазера, а не устаревшей процедуры вырезания генов. Этот эксперимент научно объясняет «волшебство», когда маг при помощи заклинания превращает одно животное в другое. Однако ученые из группы Петра Гаряева были далеко не первыми из тех, кто провел успешные опыты перепрограммирования ДНК.

Например, в самом начале 60-х годов прошлого столетия китайский исследователь Цзян Каньчжен опытным путем убедился в том, что все живые существа излучают энергию, которая управляет всеми процессами в их организме на клеточном уровне. Эта энергия содержит всю информацию о его генетическом коде. И если в зону действия психической энергии попадает существо другого вида, то ДНК этого существа меняются. Вот что пишет об удивительных опытах Цзян Каньчженя Владимир Бабанин в своей книге «Машины времени»:

«Усиленный поток психической энергии, выходящий через вершину пирамиды, можно было использовать для лечебных целей, для изменения кода генов ДНК… Нет, это не фантазия автора настоящей книги. Это открытие сделал в 60-х годах ХХ века китайский ученый-медик Цзян Каньчжен. Как известно, в современной радиотехнике широкое применение находят всякого рода волноводы, с помощью которых можно направить энергию излучения или сигнал, как воду из пожарного брандспойта, в нужном направлении. Раньше они были в основном металлическими трубочками с круглым или прямоугольным сечением. Сейчас применяют в качестве волноводов и другие материалы, в том числе неметаллические. Интересный вопрос: если по волноводу можно направить световые, акустические, радио- и другие волны, то можно ли направить по нему энергию психического характера, обладающую чрезвычайно высокими частотами? Могли ли волны психической энергии в какой-то мере подчиняться известным законам физики, преломлению и отражению? Странный вопрос… Ведь психическая энергия — более тонкого плана, чем известные нам СВЧ радиоволны. К тому же она — всепроникающая. Но она обладает выдающимися способностями к творчеству и трансформации в другие виды энергии, а потому может проявлять себя по-разному в разных условиях. Это хорошо будет заметно, когда человек овладеет психическими силами своего организма. Ему подчинится гравитационная энергия, и он будет способен летать. Ему подчинится электромагнитная энергия, и он будет способен посылать разящие молнии. Он сможет изменить ход времени и перенестись в другие, параллельные миры… На этом же принципе будут построены звездолеты — вихрелеты, которые преодолеют пространство и время. И все это — возможности психической энергии, ее огромной способности к трансформации и проявлению в других видах энергии. Так можно ли психическую энергию, излучаемую через вершину пирамид или излучаемую телом живого существа, направить в волновод и использовать по своему усмотрению? Надо бы попробовать… Вот здесь и заявил о себе китайский исследователь-медик Цзян Каньчжен. Уже в самом начале 60-х годов 20 столетия он опытным путем убедился в том, что все живые существа излучают энергию, которая управляет всеми процессами в их организме на клеточном уровне, содержит всю информацию о его генетическом коде. И если в зону действия этой энергии попадал растущий зародыш существа другого вида, то у него происходили изменения на генетическом уровне! В результате появилось составное существо — сфинкс. Так, путем «облучения» развивающегося в курином яйце эмбриона курицы энергетическим полем тела утки был получен цыпленок куроутки. В нем присутствовали признаки и курицы и утки. И это без хирургического вмешательства в ДНК зародыша куриного яйца! Затем были проведены опыты на других животных и созданы новые монстры-сфинксы. Когда же в 1963 году была опубликована первая статья с результатами опытов, она произвела в Китае эффект взорвавшейся бомбы. Лишь немногие ученые выразили свое восхищение этим открытием, увидели в нем будущее генетической инженерии, способной преобразовать мир. Другие же ученые и соответственно общественность имели другое мнение. Они увидели в открытии угрозу эволюции человечества и животного мира, возможность создания психотронного оружия, способного подчинить себе человека в интересах честолюбцев, переделать его природу. В конце концов, никому не хотелось в результате чьих-то экспериментов оказаться куроуткой, саблезубым монстром или каким-либо другим сфинксом. Реакция последовала незамедлительно: закрылись исследовательские лаборатории. Мощная волна культурной революции, охватившая в то время Китай, поставила заслон на пути дальнейших изучений. Цзяна отправили в деревню на перевоспитание, где он пас свиней, а после попытки бегства его посадили в тюрьму, где он просидел несколько лет. И только в 1971 году он тайно пересек советско-китайскую границу и осел в Хабаровске, где позднее стал сотрудником медицинского института. По странному совпадению, он сам стал «составным» русско-китайцем: фамилия Цзян Каньчжен у него сохранилась китайская, а имя и отчество стали русскими: Юрий Владимирович. Открытием Цзяна впоследствии заинтересовались советские ученые и продолжили свои исследования в этом направлении. Какие результаты? Они очень важны, но не становятся достоянием общественности. Нас же сейчас интересует, каким образом, с помощью каких технических средств Цзяну удавалось концентрировать и передавать психическую энергию в строго определенном направлении, и для чего он ее использовал. Со стороны вся его конструкция казалась довольно простой. В одном из помещений была расположена просторная замкнутая объемная контур-камера, изготовленная из немагнитного материала — листовой меди. В стенки камеры раструбом внутрь впаяны несколько пустотелых медных конусов — аналогов моделей-колпаков пирамид. Вершины конусов срезаны, и к ним припаяны длинные тонкие медные трубки — волноводы. Они тянулись в соседнее помещение и заканчивались в другой объемной контур-камере. Вот и вся конструкция. Как мы понимаем, первую камеру с ее наружными конусами моделировали в принципе, как обычную пирамиду со срезанной вершиной и камерой внутри. Как же тогда работала эта странная установка? В первой камере — «пирамиде» находился «донор» — «генератор» психической энергии. Здесь не требовалось изобретать какое-нибудь техническое средство, генерирующее волны психической энергии. Да это и сложно при нашем уровне развития науки. Лучшим генератором психической энергии являлось живое существо — человек, животное или растение. Их аура — энергоинформационное поле — и являлась носителем источником этой энергии. Она содержала в себе всю информацию о процессах, протекающих в живом организме на уровне клеток, о сигналах и командах, которым подчинялись клетки. Вот эти команды и программы всех процессов одного организма и подлежали передаче по «биоСВЧсвязи» другому организму находящемуся на удалении. Конусы в установке выполняли функцию пирамид. Вихревой поток внутри них как бы «всасывал» энергию живого существа — «донора» и направлял ее в волновод, а по нему — в другую камеру. В ней размещался живой объект того же или другого вида. Он и подлежал «облучению». Он должен был принять поступившие команды и приказы и исполнить их, даже если они разрушали весь его организм. Какой организм лучше всего выполнял поступившие, часто чуждые команды и приказы? Как заметил в свое время известный русский селекционер И. В. Мичурин, лучше всего приспосабливался к новым условиям молодой растущий организм. Поэтому с целью получения быстрого эффекта во вторую камеру могли помещаться растущие особи животных, яйца птиц, змей, крокодилов с развивающимися эмбрионами, прорастающие зерна растений. В нормальных привычных условиях зародыши растений и живых существ развиваются в соответствии с генетической программой, заложенной в их клетках. Но вот по волноводу от «донора» пришли сигналы с другой генетической программой, даже совершенно другого вида живого существа. И тогда начиналась борьба между программами, итог которой был непредсказуем. Как правило, находился компромиссный вариант, в результате которого менялся генетический код развивающегося зародыша. Так во второй камере вырастало растение или живое существо, содержавшее в себе признаки двух существ — того, кто находился в первой камере, и того, кто находился во второй. Но это уже был монстр, урод, сфинкс! Хорошо, если в эксперименте участвовали растения. Но когда дело доходило до разных видов животных, здесь уже было не только не смешно, но даже преступно, особенно когда в одной камере находился человек, а в другой — животное. Кстати, Цзян ставил и такие опыты: в первой камере в качестве «донора» был он сам, а во второй — яйцо курицы в инкубаторе. В результате облучения выросла курица, тело которой вместо перьев было покрыто… волосами! Но могло быть и еще хуже — птица с человеческой головой. Такие создания — любимые персонажи многих древних легенд. Может быть, они отражают факты, которые действительно имели место в результате неосторожных экспериментов древних генетиков? И самое главное: произведенные сфинксы могли размножаться и давать потомство сфинксов! По сути, установка Цзян Каньчженя была своеобразным психотронным генератором. Как известно, всякая палка имеет два конца. Такие же два конца имело и изобретение Цзяна. Оно полезно, но в допустимых пределах: для создания новых видов растений, дающих нам пищу, для лечения неизлечимых болезней, для многих других целей, не наносящих вред. Но оно же может нести в себе большую угрозу природе человека, если возможностями подобного психотронного генератора воспользуется личность или группы людей, или даже целое государство в политических целях».

Нашим эзотерическим и духовным учителям давно было известно, что человеческое тело можно программировать не только при помощи пирамид, но и с помощью определенных звуков, рифмованных предложений или концентрированной мысли. Сейчас это научно доказано исследователями ДНК и объяснено . Разумеется, что перепрограммирование ДНК необходимо выполнять на соответствующей частоте, и именно поэтому не каждому ученому или эзотерику удается постоянно получать одинаково успешные и глубокие результаты. Воплощенная в тело душа должна постоянно работать над своими внутренними процессами, она должна стремиться установить сознательную связь со своей ДНК и привести ее к гармонии. Ибо духовное сознание человека может и должно переписывать программу ДНК. Ту же самую работу по перепрограммированию ДНК может выполнять и правильная золотосеченная пирамида, если человек ежедневно медитирует в ней около одного часа.
Однако, чем выше развито сознание человека, чем больше раскрыты его душевные и духовные качества, тем меньше у него ощущается потребность в каком-либо внешнем устройстве для перепрограммирования своей ДНК.

Два года назад была изобретена технология изменения генома CRISPR/Cas9. В 2015 году она сделала настоящий переворот в генной инженерии. В основе технологии лежит молекулярный защитный механизм микроорганизмов, благодаря которому можно с повышенной точностью редактировать фрагменты ДНК и вырезать их. Причем делать это можно непосредственно в живых клетках любого организма!

Конечно, сегодня манипуляциями с генами никого не удивишь, однако работа с ними до этого выполнялась в специально оборудованных лабораториях при крупнейших институтах. Но технгология CRISPR/Cas9 может стать доступной каждому. Молекулярный биолог НАСА Джосиа Зайнер намерен разработать набор, который бы позволял проводить эксперименты с изменением генов в домашних условиях. Он позволит у себя на кухне изменять геном дрожжей и микроорганизмов.

Принцип действия технологии

Аббревиатуру CRISPR на русский язык дословно можно перевести как «кластерные регулярно разделяемые короткие палиндромические повторы», в первый раз они были найдены в генах архей и бактерий. Потом было обнаружено, что микроорганизмы, которым удалось пережить нападение вируса, прописывают в собственную ДНК участок гена недоброжелателя. Благодаря этому, сформированные организмом клетки смогут распознать подобный штамм. Если в «базе данных» генов имеются сведения врага, то при встрече с ним микроорганизмы используют специальный молекулярный механизм. Он присоединяется к ДНК вируса в том месте, которое соответствует сохраненному участку. Далее белки группы Cas применяются для разрезания ее и уничтожения вируса. Ученые определили, что подобные ножницы для разрезания молекул можно использовать для любого участка генетического кода млекопитающих, и человек не является исключением. С их помощью можно заменять либо, редактировать различные гены.

Интернет-магазин The ODIN начнет продавать наборы для редактирования генного кода

По мнению господина Зайнера, CRISPR/Cas9 должен стать общедоступным, возможность проводить эксперименты с этим методом должны получить даже начинающие исследователи и любители. С этой целью был разработан интернет-магазин The ODIN. Его цель – помочь в проведении домашних экспериментов с искусственно созданными бактериями. Сегодня компания Зайнера привлекает средства на краудфандинговой площадке Indiegogo, предлагая в качестве «вознаграждения» полноценные наборы и реактивы для редактирования генов.

Доступные наборы

Продаваемая продукция похожа на развивающие наборы для проведения химических опытов школьниками и студентами. За 75 долларов США здесь можно купить комплект, позволяющий добавлять в геном бактерий флуоресцентный белок, в результате чего они начинают светиться в темноте. Для создания генно модифицированного штамма бактерий, который бы смог выжить в экстремальных условиях, необходимо купить комплект за 130 долларов США. А вот набор за 160 американских долларов позволит вносить изменения в генный код дрожжей, добавляя в них красный пигмент.

Компания предлагает и более дорогостоящие наборы. Так, например, за 200 долларов можно получить комплект, который наделяет бактерии способностями удобрять почву и разрушать пластик. За 500 долларов можно купить набор для классной комнаты – клиент может указать вид комплектов, которые будут высланы в количестве 20 штук для группового использования. Инструменты из этого набора могут наделять бактерии свойством светиться в темноте или изменять цвет.

Комплект за 3000 долларов позволит создать настоящую домашнюю лабораторию для проведения опытов по молекулярной и синтетической биологии. В него входят: центрифуги, пипетки, реагенты, гель электрофореза, химические вещества и многое другое. Набор комплектуется позволяет использовать систему CRISPR для проведения различных исследований.

Самым невероятным является предложение за 5000$: авторы проекта обещают возможность создать новый уникальный живой организм. С его помощью можно выделять нужный признак дрожжей или бактерий и изменять его. Владелец такого комплекта может самостоятельно выводить генетически модифицированные организмы. Компания помогает определить параметры, которые содействуют достижению поставленных целей! Детальная инструкция, прилагающаяся к каждому набору, поможет проводить эксперименты без посторонней помощи, хотя автора с готовностью обещают провести консультацию в случае необходимости.

Планы на будущее

Технология CRISPR способна проводить изменения с генами человека. Однако Зайнер не планирует реализовывать наборы, которые бы помогали бороться с облысением либо наращивать дополнительную почку.

Чтобы добиться своей цели, на сайте Indiegogo Зайнером была начата краудфандинговая кампания. Посмотреть компанию можно . Благодаря нарастающему интересу к методу CRISPR, авторам компании удалось раньше установленного срока получить 10 000 долларов США, необходимые для создания портативных наборов. По мнению экспертов Инвестток.ру, до конца компании авторы проекта могут собрать в десять раз больше средств, чем планировали изначально, поскольку интерес аудитории к новой технологии огромен.