Изменить наследственность: четыре грядущих прорыва в генетической науке
Технология CRISPR дала ученым возможность «настраивать» ДНК и удалять из молекулы дефектные гены. Специалисты из области синтетической биологии пошли дальше и хотят внедрить в науку принципы инженерии. Что это значит?
Фото: Mike Segar / Reuters

Научное издание SingularityHub выделяет четыре технологии, потенциальное применение которых способно революционизировать генную инженерию в ближайшем будущем.

1. Дизайн генома

На данном этапе развития науки нельзя понять заранее, как будет выглядеть геном определенного человека: невозможно представить, в какие комбинации сложатся родительские гены и какие другие условия окажут влияние на формирование ДНК. Однако в теории это возможно. Например, ученые из международного проекта Synthetic Yeast 2.0 уже сделали первые шаги в этом направлении. Они моделируют результаты изменений в последовательностях в геноме. В этом им помогает машинное обучение, которое собирает огромное количество биологических данных, чтобы затем на основе них создать модель генома.

2. Синтез ДНК

Синтез ДНК, или по-другому репликация, — это образование новой молекулы на основании исходной. В ходе деления клеток каждая новая получает ДНК, которая полностью совпадает с ДНК материнской клетки. Синтез ДНК обеспечивает передачу наследственной информации.

Ученые уже несколько десятилетий синтезируют ДНК — но лишь короткий участок длиной всего несколько сотен пар оснований. Геном — это длинная последовательность нескольких тысяч пар оснований. Теоретически геном можно спроектировать с помощью сшивания множества маленьких участков ДНК. Однако этот процесс очень трудоемкий и долгий, из-за чего ученые могут совершить массу ошибок. Именно поэтому генетики сейчас разрабатывают новые ферменты, которые могут уменьшить количество ошибок и повысить качество получившихся последовательностей.

3. Редактирование генома

Ученые уже умеют редактировать геном, однако вносить в него серьезные изменения им пока не под силу. Если генетики научатся это делать, возможно, в будущем даже не потребуется разрабатывать технологию написания генома с нуля. Продвинутое редактирование будет возможно тогда, когда специалисты смогут предотвращать «соперничество» нескольких РНК, которые «сообщают», в какое место в геноме надо вносить изменения.

4. Искусственные хромосомы

ДНК упакована в хромосомы, число и форма которых варьируются в зависимости от вида. Сейчас ученые работают над созданием искусственных хромосом. В теории вместо 46 хромосом человек может иметь 47, и эта лишняя хромосома будет содержать в себе гены, введенные учеными. Это может быть абсолютно любой ген — например, защищающий от ВИЧ или другой серьезной болезни. Пока что генетики смогли создать искусственные дрожжевые и бактериальные хромосомы.