Прилавок

Поделиться:

здоровье, советы врача
Поделиться в WhatsApp

CRISPR: генная инженерия в борьбе с вирусами и болезнями

В научном сообществе постоянно происходят новые открытия, позволяющие приблизиться к лечению серьезных болезней или тяжелых и неизлечимых на сегодняшний день, инфекций. Всего за несколько лет исследовательские лаборатории по всему миру освоили новую технологию, которая облегчает внесение определенных изменений в ДНК человека, животных, растений и бактерий. По сравнению с предыдущими методами модификации ДНК этот новый подход намного быстрее и проще трансформирует геном. Эта технология называется CRISPR/Cas-система, и она изменила не только то, как проводятся базовые исследования, но и то, как в будущем можно будет лечить заболевания, вызванные вирусами. Развитие этой технологии в скором времени, возможно, позволит искусственно создавать иммунитет ко многим опасным вирусам.

Что такое CRISPR: роль в борьбе с инфекциями

CRISPR — это сокращенное название Clustered Regulars Interspaced Short Palindromic Repeat (короткие палиндромные повторы, расположенные регулярными группами). Система CRISPR/Cas обнаружена в геномах бактерий и других микроорганизмов. CRISPR-кассета — это название относится к уникальным коротким фрагментам ДНК (до 48 пар нуклеотидов), частично палиндромным и повторяющимся. С ней ассоциированы участки Cas (гены, кодирующие определенные белковые молекулы). Хотя последовательности CRISPR кажутся простыми, они являются важнейшим компонентом иммунной системы бактерии или иных простых форм жизни. Иммунная система отвечает за защиту организма от инфекции и внешней агрессии. Как и тело человека, различные бактерии могут быть заражены вирусами, которые являются еще более маленькими инфекционными агентами.

Борьба бактериальных клеток против вирусов

Если вирусная инфекция угрожает бактериальной клетке, иммунная система CRISPR/Cas может помешать атаке, разрушив геном внедряющегося вируса. Любой вирус имеет внутри себя генетический материал, необходимый для продолжения репликации (размножения) вирионов внутри зараженных им клеток. Таким образом, разрушая вирусный геном, иммунная система CRISPR/Cas защищает бактерии от вирусной инфекции. Это свойство не помешало бы иметь и человеку, учитывая, что ему угрожают многочисленные вирусы, начиная от гриппа, и заканчивая ВИЧ. Если говорить просто, эта относительно небольшая система создает иммунитет, и патогенный вирус просто не может заразить клетки.

Механизмы CRISPR-опосредованного иммунитета

Пока CRISPR/Cas — это области, обнаруженные только в бактериальном геноме, которые помогают защищаться от вторжения вирусов. Их активно изучают, чтобы в дальнейшем проводить попытки создать подобный иммунитет на уровне ДНК и для людей. Структура CRISPR/Cas уникальной области, формирующей иммунитет против вирусной инфекции, состоит из:

• Лидерной последовательности, начальный фрагмент CRISPR-кассеты,
• Спейсеров — участков ДНК, «сфотографированных» у опасного вируса.

Когда ранее неизвестный ей вирус заражает бактерию, новый спейсер, полученный из вируса, внедряется в ДНК-цепочку. При помощи лидерной последовательности запускается считывание последовательности CRISPR, информация обрабатывается, происходит запоминание и хранение информации о перенесенной агрессии.

Гены Cas помогают не только запомнить информацию, но и затем активно ее использовать. Прежде всего, они встраивают новые «фотографии» вирусной ДНК внутрь CRISPR-кассеты. Плюс, они включают механизм уничтожение любых инфекционных агентов, имеющих последовательность ДНК, идентичную имеющейся «фотографии» из архива CRISPR-кассеты. Они же наводят порядок в цепочке кассеты, чтобы все «фотографии» были разделены одинаковыми участками (аналог проводов на елочной гирлянде).

Для уничтожения опасных мишеней используются белки или белковые комплексы, которые атакуют вирусную ДНК, разрушая ее на фрагменты. Другими словами, это своеобразный иммунитет, который позволяет увидеть и уничтожить куски чужой, вирусной ДНК, которые внедрились в клетку.

Как бактерии сопротивляются вирусной агрессии?

Важно отметить, что бактерии могут не только уничтожать незнакомый вирус, но и запоминать данные о нем, чтобы в дальнейшем активно отражать его повторные атаки. Между короткими ДНК-участками бактериальных CRISPR-кассет распределены короткие вирусные спейсеры. Эти спейсеры остались от ДНК вирусов, которые ранее атаковали бактерию-хозяина. Следовательно, спейсеры служат «генетической памятью» о предыдущих инфекциях. Если возникает повторная инфекция тем же вирусом, система защиты CRISPR/Cas немедленно уничтожит любую вирусную ДНК-последовательность, соответствующую спейсеру, и таким образом защитит бактерию от вирусной атаки.

Иммунная система CRISPR/Cas защищает бактерии от вирусных инфекций формируя иммунитет. Это происходит последовательно:

• Бактериальная клетка, имеющая CRISPR/Cas систему, заражается новым вирусом, который ей не знаком. Cas-белки режут ДНК из вторгающегося вируса, берут из нее короткие сегменты, вставляют в последовательность CRISPR-кассеты как новые спейсеры-«фотографии».
• Формируется иммунитет к этому вирусу, так как клетка его запомнила и хранит о нем в «архиве» информацию.
• Cas-белки выбирают из вирусной ДНК наиболее информативный участок, который максимально точно характеризует вирус. И этот участок всегда ставят в начало, рядом с лидерной частью цепочки. Таким образом бактериальная клетка приобретает устойчивость к определенным вирусам, передавая информацию всем последующим своим поколениям.
• На основе информации, имеющейся в CRISPR-кассете, синтезируется РНК, которая затем режется на кусочки, образуя комплексы с Cas-белками. Каждый такой комплекс РНК+ Cas-белок это своего рода «антитела» против определенной инфекции. Они следят за повторными заражениями и немедленно их устраняют.

Помочь в лечении болезней человека

Специфичность иммунитета на основе CRISPR/Cas в распознавании и уничтожении вторгающихся вирусов годится не только для бактерий. Применение этой системы крайне полезно для медицины и борьбы с болезнями человека, которые провоцируют вирусы. Кроме того, технологи пользуются в промышленности, для защиты полезных бактерий, используемых в производстве продуктов и лекарств.

Первоначальное открытие иммунитета CRISPR было сделано исследователями компании, занимающейся производством пищевых продуктов (йогурты и сыры).

Ученые используют технологию CRISPR/Cas в лаборатории для формирования точных изменений в генах мух-дрозофил, рыб, мышей, растений и даже клеток человека. Гены — это конкретные последовательности ДНК, которые дают инструкции о том, как строить и поддерживать клетки организма, устранять определенные болезни. Изменение в последовательности даже одного гена может значительно повлиять на работу клетки и, в свою очередь, на здоровье организма. Система CRISPR/Cas позволяет ученым модифицировать определенные гены, сохраняя при этом все остальные, таким образом, проясняя связь между данным геном и определенными болезнями организма.

Если говорить образно, эта технология — своеобразный текстовый редактор, в котором ДНК — это последовательность слов, из которой вырезаются определенные фрагменты и оценивается итоговый результат. Так выявляются болезни, закодированные в том или ином гене, и ищутся методы его активации или блокировки.

По материалам: medaboutme.ru

Let’s block ads! (Why?)

Поделиться:

здоровье, советы врача
Поделиться в WhatsApp

Хронический лейкоз: возможно ли излечение?

Лейкоз является одним из самых распространенных форм онкогематологических заболеваний. Хроническая форма этого недуга наиболее распространена среди представителей европеоидной расы, но редко встречается и среди населения Восточной Азии. Для дебюта заболевания характерен пожилой возраст пациента: в среднем, оно встречается в 65-72 года, при этом представители сильного пола болеют в несколько раз чаще. У детей и подростков хронический лейкоз встречается менее чем в 0,5% случаев. Достижения современной медицины позволяют поддерживать состояние пациентов на должном уровне, но существует ли возможность полного излечения?

Что такое хронический лейкоз и почему он возникает?

Хронический лейкоз представляет собой первичную опухолевую патологию кроветворной системы, в качестве субстрата которой выступают созревающие или зрелые клеточные элементы лимфоидного или миелоидного ряда. Для заболевания характерно накопление измененных зрелых CD5, CD19, CD23 B-лимфоцитов в печени, лимфатических узлах, крови, костном мозге, селезенке. В своем развитии недуга проходит три стадии: начальную, развернутую, терминальную, каждая из которых имеет определенные особенности.

В настоящее время причины, вызывающие развитие болезни, до конца не изучены. За последние несколько лет высокую популярность получила вирусно-генетическая теория происхождения недуга. Считается, что некоторые разновидности вирусных возбудителей (ретровирусы, вирус Эпштейна-Барр) могут проникать в незрелые клетки крови и провоцировать их бесконтрольное деление, формирующее патологическую клеточную колонию. Также известно, что немаловажную роль в развитии недуга играет наследственность: заболевание может носить семейный характер.

К другим значимым факторам, увеличивающим вероятность возникновения онкогематологических патологий, относят воздействие излучения, высоких доз радиации, токсичных химических веществ (пестицидов, гербицидов), медикаментозных препаратов (антибактериальных и цитостатических средств), а также стаж курения более 20 лет. Также считается, что в патогенезе заболевания важную роль может играть нарушение работы иммунной системы пациента.

Миелоидный лейкоз: симптомы

В начальном периоде хронический миелоидный лейкоз характеризуется полным или частичным отсутствием проявлений. Обнаружить изменения в клеточном составе крови можно лишь во время случайного обследования. Для доклинического периода характерны следующие симптомы: незначительное повышение температуры, тянущие и ноющие боли в области левого подреберья, слабость, вялость, потливость, адинамия.

Развернутая стадия заболевания сопровождается резким увеличением размеров печени и селезенки, снижением массы тела вплоть до полного истощения, интенсивными диффузными болями в костях и суставах. На коже и слизистых оболочках могут образовываться инфильтраты. Появляется геморрагический синдром, для которого типично появление крови в моче и кале, межменструальных кровотечений, большой кровопотери после удаления зубов.

Для терминальной стадии болезни характерно нарастание всех симптомов, а также выраженная интоксикация. Нередко развивается бластный криз — увеличение количества бластных клеток в периферической крови. Для него типично появление агрессивной симптоматики: присоединение тяжелых инфекционных поражений кожи, разрывов селезенки, обильных кровотечений.

Как проявляется лимфоидный лейкоз

Начальная стадия лимфоидного лейкоза также протекает бессимптомно, единственные изменения можно обнаружить в анализе крови, а также могут быть увеличены 1-2 лимфатических узла. В развернутый период течения для недуга характерно появление интоксикации, что сопровождается лихорадкой, потливостью, анорексией, а также анемии (одышка, предобморочное состояние, головокружение). Нередко возникает увеличение в размерах печени и селезенки, что может стать причиной сдавления общего желчного протока и развития желтухи. Также лимфоидный лейкоз характеризуется увеличением лимфатических узлов сразу нескольких групп. Пациенты предъявляют жалобы на боли в костях, кожный зуд, склонность к инфекционным заболеваниям.

Терминальная стадия недуга сопровождается присоединением иммунодефицита и геморрагического синдрома. Развивается тяжелая интоксикация, формируются множественные подкожные кровоизлияния. Иммунодефицит становится причиной развития легочных инфекций (пневмония, плеврит), а также грибкового поражения кожи и слизистых, гнойных заболеваний мягких тканей. У пациентов быстро развивается полиорганная недостаточность, что становится причиной летального исхода.

Лечение болезни и прогнозы

На начальном этапе болезни лечение не приносит ожидаемого эффекта, поэтому пациентам назначается только посещение физиопроцедур, укрепление иммунитета и правильное питание. Хронический миелоидный лейкоз в развернутый период лечится с помощью химиотерапии (эффективны препараты гидроксимочевины, бусульфан), а при значительном увеличении селезенки в размерах проводится ее облучение. Такая тактика не обеспечивает выздоровление пациента, но тормозит прогрессирование недуга. В отдельных случаях показана трансплантация костного мозга от донора. При переходе заболевания в терминальную стадию применяется полихимиотерапия с высокими дозами препаратов. Средняя продолжительность жизни больных после подтверждения диагноза составляет около 3-6 лет, но в отдельных случаях она может увеличиться до 15 лет.

Лимфоидный лейкоз также требует проведения терапии цитостатиками (циклофосфамид или хлорбутин), также может быть назначено применение стероидов. Если увеличение селезенки нарушает работу других органов, проводится спленэктомия. Потенциально эффективным методом лечения хронического лейкоза может считаться трансплантация стволовых клеток. При лимфолейкозе средняя продолжительность жизни составляет 3-4 года (при быстро прогрессирующих формах) и до 25 лет (при благоприятном течении).

По материалам: medaboutme.ru

Let’s block ads! (Why?)