Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир

Майк Макгру берет анализы крови у эмбрионов на еще более ранней стадии развития, когда тем всего два с половиной дня от роду. На этом этапе развития в крошечном образце крови содержится сто первичных половых клеток. Далее он проделывает следующую операцию: в течение нескольких месяцев выращивает культуру этих клеток вне эмбриона. Это дает исследователю возможность редактировать гены, используя новый метод для точной модификации, вырезая участки ДНК и вставляя на их место новые.

После внесения всех необходимых изменений первичные половые клетки снова вводятся в куриный эмбрион, который также подвергся генетическим манипуляциям и не производит собственные половые клетки. Как ни странно, далее процесс развития протекает нормально: генетически модифицированные первичные половые клетки перемещаются в яичники или семенники развивающегося цыпленка. Когда он вылупляется и вырастает в курочку или петушка, то его организм производит яйцеклетки или сперматозоиды с измененной ДНК.

Инструмент, позволяющий генетикам вносить точные изменения в геном, носит название CRISPR – это новейший механизм в неонеолитическом наборе инструментов, доступном специалистам в области генной инженерии. Значительно усовершенствованная методика по сравнению с традиционной технологией вирусных векторов, хотя и этот новый инструмент тоже позаимствован у природы и был открыт в результате многолетних обширных исследований способов ведения непрекращающейся войны между вирусами и бактериями.

Некоторые бактерии научились весьма хитроумно отражать вирусные атаки, сформировав систему, обеспечивающую их иммунитет к вирусам. Когда такие бактерии подвергаются нападению вирусов, они копируют участок генетического кода вируса в свой собственный геном. Подобное поведение кажется неразумным – так содействовать вирусу, – но это вовсе не так. Таким образом бактерии «запоминают» патоген и успешно отражают его нападение в будущем. Участок ДНК вируса в геноме бактерии окружается странными повторяющимися участками собственной ДНК бактерии, служащими своего рода закладками для бактерии. Эти закладки известны как CRISPR, от английской аббревиатуры, которая обозначает «группы коротких палиндромных повторов, разделенных регулярными промежутками» (Clustered Regularly interspaced Short Palindromic Repeats). При заражении бактерии вирусом ее клетка ищет нужную закладку и прочитывает короткий участок вирусной ДНК, а именно копирует ее последовательность в несколько иной молекуле, РНК (название расшифровывается как рибонуклеиновая кислота, а ДНК – как дезоксирибонуклеиновая кислота). Эта копия, направляющая РНК (гид-РНК), связывается с ферментом бактериальной клетки, разрезающим ДНК, как молекулярные ножницы. Гид-РНК «наводится на цель», связывается с ДНК атакующего патогена, и тогда фермент разрезает ее, нейтрализуя вирус. Таким образом, если вам необходимо сделать разрез в ДНК в строго определенном месте, будет достаточно обозначить цель, создав соответствующую направляющую РНК, а затем связать ее с ферментом-«ножницами», чтобы сделать разрез в ДНК в нужном месте. При этом разрезов можно сделать столько, сколько вы захотите, и на любом участке ДНК.