Попытка китайцев создать устойчивые к ВИЧ эмбрионы
Китайские биологи в 2016 году сделали попытку использовать систему CRISPR/Cas9 для редактирования генома человеческих эмбрионов, попробовав внести в него изменения, делающие Т-лимфоциты устойчивыми к заражению ВИЧ. Не смотря на невысокий процент удачных мутаций, авторы считают успешным эксперимент, результаты которого опубликованы в Journal of Assisted Reproduction and Genetics. [11]
Юн Фань и его коллеги по Медицинскому университету Гуанчжоу использовали зиготы, которые приготовлялись медиками для процедур ЭКО, однако были забракованы из-за серьезного нарушения кариотипа (количества и характеристик их хромосом). Такие аномалии нередко возникают при искусственном оплодотворении и могут вести к появлению в зиготах трех «протоядер», пронуклеусов, содержащих каждый по одному гаплоидному набору хромосом. Трипронуклеарные (3PN) зиготы развиваются в эмбрионы с триплоидным генотипом, и имплантация таких зародышей всегда развивается патологично, поэтому медики их не используют. [11]
Получив 3PN-зиготы, ученые с помощью CRISPR/Cas9 вносили изменения в гены, находящиеся на третьей хромосоме и кодирующие рецептор CCR5. Этот белок располагается в мембране Т-лимфоцитов и некоторых других клеток иммунной системы и используется ВИЧ для проникновения в них. Известны случаи естественного возникновения таких мутаций (CCR5-Δ32): гетерозиготное состояние резко уменьшает вероятность инфицирования клетки ВИЧ, а гомозиготное, возможно, совсем исключает такую возможность. [11]
|
|
|
Из 26 3PN-зигот, подвергнутых процедуре, измененная аллель CCR5-Δ32 появилась лишь в четырех, да и то не во всех копиях их третьей хромосомы: они остались либо изначального «дикого» типа, либо получили ошибочно внесенные случайные изменения. [11]
Создание российскими биологами устойчивых к ВИЧ человеческих эмбрионов
Ученые из нескольких московских институтов провели первый в России эксперимент по редактированию человеческих зигот при помощи системы CRISPR-Cas9 и получили эмбрионы, несущие мутацию в гене CCR5, которая определяет устойчивость к заражению вирусом иммунодефицита человека. Результаты исследования описаны в собственном научном журнале РНИМУ имени Пирогова (Вестник РГМУ). [12]
Вирус иммунодефицита заражает клетки, а именно, CD4+ лимфоциты, через взаимодействие с рецептором на их поверхности, который кодируется геном CCR5. Небольшая часть человеческой популяции имеет мутацию в этом гене (делецию 32 нуклеотидов, CCR5-Δ32), которая блокирует взаимодействие вируса с рецептором и делает ее носителя устойчивым к заражению. [12]
Идея использовать эту мутацию в терапевтических целях появилась после истории с «берлинским пациентом», когда человек с ВИЧ, которому сделали пересадку костного мозга от донора с мутацией, вылечился от инфекции. Разработанные с тех пор инструменты редактирования генома (цинково-пальцевые нуклеазы и CRISPR-Cas9) позволяют довольно эффективно «выключать» CCR5 в лимфоцитах, и методы терапии ВИЧ с использованием собственных отредактированных лимфоцитов пациента уже проходят клинические испытания. [12]
|
|
|
В 2015 году китайские ученые впервые провели эксперимент по редактированию эмбрионов человека с использованием системы CRISPR-Cas9, а в 2016 году китайцы попытались внести мутацию CCR5-Δ32 в эмбрионы. Эффективность редактирования в этом эксперименте составила всего пять процентов (один эмбрион из 20 содержал нужную мутацию). [12]
Ученые из Исследовательского центра акушерства, гинекологии и перинатологии имени Кулакова, МГУ и медицинского университета имени Пирогова повторили эксперимент китайских коллег, но модифицировали условия эксперимента и получили бластоцисты, гомозиготные по нужной мутации (то есть содержащие ее во всех копиях гена) в 62 процентах случаев. [12]
Как и в предыдущем эксперименте, ученые работали с дефектными трипронуклеарными (несущими три набора хромосом) зиготами (оплодотворенными яйцеклетками), полученными в результате искусственного оплодотворения и непригодными для дальнейшей имплантации матерям. В зиготы вводили не матричную РНК Cas9, а готовый комплекс белка Cas9 с РНК-затравкой (гидовой РНК) и ДНК-матрицей для внесения нужной мутации. Пара наиболее эффективных гидовых РНК была подобрана заранее в эксперименте по редактированию in vitro. Из 16 инъецированных комплексом зигот 8 развились «в пробирке» до стадии бластоцисты (около 250 клеток), после чего их использовали для генотипирования. Анализ показал, что пять из восьми эмбрионов содержат нужную мутацию. [12]
|
|
|
V. Практическая часть
Методика исследования
Проектная работа, направленная на изучение мутации CCR5-Δ32, проводилась в период с сентября 2019 по декабрь 2019 года.
При выполнении проектной работы был дан анализ полученных результатов на основании изучения источников литературы по данной проблеме, графический метод для их иллюстрации.
Расчёты проведены автором данного проекта на основании исследований учёных из университета Корнелла и КазНМУ им. С.Д. Асфендиярова.
Расчёт
Распространённость мутации CCR5-Δ32 среди русских и украинцев:
|
|
|
В процентах – 21%; [13]
Население:
России – 146 780 720 чел.[15]
Украина – 41 840 426 чел.[16]
Общее – 188 621 146 чел.
Полиморфизм CCR5-Δ32: 188 621 146 × 21% = 39 610 440 чел.
Распространённость мутации CCR5-Δ32 среди населения Европы:
В процентах – 5 – 14% [13]
Население – 694 500 000 чел.[17]
Полиморфизм CCR5-Δ32: 694 500 000 × 5% = 34 725 000 чел.
694 500 000 × 14% = 97 230 000 чел.
Распространённость мутации CCR5-Δ32 среди населения Азии:
В процентах – 1,3% [14]
Население – 4 164 252 000 чел. [18]
Полиморфизм CCR5-Δ32: 4 164 252 000 × 1,3% = 54 135 276 чел.
Население с CCR5-Δ32:
Общее для России и Украины – 39 610 440 чел.
Европа – 
.
Азия – 54 135 276 чел.
Общее – 54 135 276 + 39 610 440 + 
= 161 723 216 чел.
161 723 216 = 100%
1% = 1 617 232,16
Общее для России и Украины – 39 610 440 ÷ 1 617 232,16 = 24,49 %
Европа – ÷ 1 617 232,16 = 42,04 %
Азия – 54 135 276 ÷ 1 617 232,16 = 33,47 %
Результаты расчётов обработаны и сведены в таблицы.
Диаграмма 1. Полиморфизм мутации CCR5-Δ32 среди разных регионов мира? (%) ( см. приложение 2).
Данные диаграммы «Полиморфизм мутации CCR5-Δ32 в разных регионах мира» свидетельствуют о том, 24,49 % – населения России и Украины имеет мутацию CCR5-Δ32, 42,04 % – населения Европы имеет мутацию CCR5-Δ32, 33,47% – населения Азии имеет мутацию CCR5-Δ32.
VI. Заключение
Изучив литературу и соответствующую информацию по теме исследования, были сделаны следующие выводы:
1. ВИЧ-инфекция — медленно прогрессирующее заболевание, вызываемое вирусом иммунодефицита человека, которое угнетает иммунную систему, впоследствии развивается СПИД и организм человека теряет возможность защищаться от заболеваний;
2. CCR5-Δ32 – мутация, которая защищает организм от ВИЧ;
3. Профилактика ВИЧ снижает риск заражения.
Результаты расчётов показали, что больше всего носителей мутации CCR5-Δ32 в Европе.
Изучив литературу и интернет-ресурсы по данной теме, была составлена памятка «Профилактика ВИЧ» с помощью, которой любой человек может снизить риск заражения ВИЧ (см. приложение 3).
VII. Список литературы
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Вирус_иммунодефицита_человека ;
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/ ВИЧ-инфекция ;
3. http://www.hiv.ee/ru/ВИЧ-и-СПИД
4. https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/hiv-aids ;
5. http://cgon.rospotrebnadzor.ru/content/16/2463/ ;
6. https://ru.wikipedia.org/wiki/CCR5 ;
7. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26143158 ;
8. https://ru.wikipedia.org/wiki/Браун,_Тимоти_Рэй ;
9. https://nplus1.ru/news/2019/03/05/london-patient
10. http://vechnayamolodost.ru/articles/biomeditsina/dyusseldorfskiy-patsient/ ;
11. https://nplus1.ru/news/2016/04/11/crisprfail ;
12. https://nplus1.ru/news/2018/10/17/russian-editing ;
13. https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.0030339 ;
14. https://cyberleninka.ru/article/n/polimorfizm-ccr5-gena-u-vich-infitsirovannyh-lits-g-almaty/viewer ;
15. https://ru.wikipedia.org/wiki/Россия ;
16. https://ru.wikipedia.org/wiki/Украина ;
17. https://ru.wikipedia.org/wiki/Европа ;
18. https://ru.wikipedia.org/wiki/Азия .
VIII. Приложения
Приложение 1
Рис. 1. CCR5
Приложение 2
Приложение 3
Памятка
1. Использование мужских и женских презервативов
Правильное и постоянное использование мужских и женских презервативов во время секса может защитить от распространения инфекций, передаваемых половым путем, включая ВИЧ.
2. Тестирование на ВИЧ и ИППП и консультирование
3. Тестирование на туберкулез, консультирование и направление на лечение
Туберкулез является самой распространенной клинически выраженной болезнью и причиной смерти среди людей с ВИЧ. Без выявления и лечения она приводит к смертельному исходу и является основной причиной смерти среди людей с ВИЧ — примерно каждый третий случай смерти, связанной с ВИЧ, происходит от туберкулеза. Раннее выявление этой инфекции и незамедлительное предоставление противотуберкулезных препаратов и АРТ могут предотвращать эти случаи смерти.
4. Добровольная медицинская мужская циркумцизия (ДММЦ)
Медицинская мужская циркумцизия (обрезание крайней плоти) снижает риск приобретения мужчинами ВИЧ-инфекции при гетеросексуальных контактах примерно на 60%.
5. Использование в профилактических целях антиретровирусной терапии
6. Уменьшение вреда для потребителей инъекционных наркотиков
Люди, употребляющие инъекционные наркотики, могут соблюдать меры предосторожности для предотвращения ВИЧ-инфекции путем использования стерильного инъекционного оборудования, включая иглы и шприцы, для каждой инъекции, а также отказа от совместного с другими использования приспособлений для употребления наркотиков и растворов наркотических веществ.
7. Ликвидация передачи ВИЧ-инфекции от матери ребенку
Передача ВИЧ от ВИЧ-позитивной матери ее ребенку во время беременности, схваток, родов или грудного вскармливания называется вертикальной передачей инфекции, или передачей инфекции от матери ребенку (ПИМР). При отсутствии каких-либо мер вмешательства показатели передачи ВИЧ от матери к ребенку варьируются в пределах 15-45%. Такую передачу инфекции можно почти полностью предотвратить при условии, что и мать и ребенок получают АРВ-препараты на как можно более ранних этапах беременности и в период грудного вскармливания.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 42; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!