добрый день меня зовут Александр Панчин
и вы на канале qwerty и сегодня расскажу
вам о современной технологии генной инженереи, которая называется crispr cas9, о том как
с помощью этой технологии можно отменить
законы Мендаля и создать так называемую
мутагенную цепную реакцию, и о том как
сделать дружественный геноцид.
Технологию CRISPR/CAS9 учёные украли у
бактерий. У бактерий есть очень необычная
система противовирусного иммунитета
который и называется crispr cas9
Бактерия заражается вирусом, который впрыскивает в неё свою наследственную информацию
в виде молекул днк. и бактерия может кусочек этой днк отщепить
и встроить свой собственный геном в специальное место crispr кассета
это место где хранятся маленькие фрагменты разных вирусов с которыми это бактерия, её предки
в прошлом сталкивались на протяжении
своей эволюционной истории. по сути такая
противовирусная база данных как в
компьютерном антивирусе тоже может быть
баз данных которая хранит кусочки
фрагментов разных вредоносных
программ и кодов
после того, как такая база пополнена бактерия начинает
синтезировать рнк копии вот этих вот
маленьких вирусных фрагментов и
образуются кусочки так называемых
направляющих рнк они подобны вирусным последовательностям
и их маленьким кусочкам.
и есть этот белок cas9 который берет такую
направляющую РНК и дальше, подобно тому, как полицейский
по отпечаткам пальцев ищет преступника,
разыскивает с помощью этой направляющей РНК
разные реальные вирусные последовательности и их разрезает
и так бактерия побеждает вирусы.
прелесть этой технологии
заключается в том что она может быть запрограммирована
вы можете подсунуть белку cas9 направляющие РНК которые будут
узнавать самые разные участки ДНК, в том
числе не обязательно вирусов бактерий
это могут вирусы растений или вируса людей. Так ученые уже сделали табак
который способен защищаться с помощью
внедренного в него, с помощью генной
инженерии, бактериального
противовирусного иммунитета никто их
от некоторых собственных вирусов
и точно так же мы
можем сделать и клетки человека
устойчивые к некоторым вирусам людей.
вот
например вирус иммунодефицита человека
одна из проблем с ним заключается в том, 
что он умеет встраивать свой
наследственный материал в клетки нашей
иммунной системы и по сути гены этого
вируса живут в наших клетках и ничего с
ними особо не сделать, но если в эти
клетки засунуть гены белка cas9 и гены
направляющие РНК которая
натравливает него на вич,  то тогда клетка
может этого вич избавиться
просто он из нее вырезается и клетка при этом остается живой
пока что на людях
такую технологии борьбы с вирусом не
применяли, но ее применяли на отдельных
клетках человека внутри пробирки и в
будущем, скорее всего это и будет
использовано как один из подходов к
борьбе с теми вирусным заболеваниями
с которыми раньше мы не стали как
справится. Но если мы можем сделать очень
точный разрез днк
то можно в том месте где был осуществлен
разрез, сделать очень точную вставку. можем
засунуть нужный нам ген в нужую
хромосому, в нужное место нужной хромосомы, любого нужного нам организма
Таким образом можно получить генномодифицированные клетки, организмы
грибы, растения или животные
но самое известное и может быть скандальное использование этой технологии
это когда китайские ученые
использовали технологию crispr cas9 для
того чтобы изменить днк человеческих
эмбрионов.
речь пока не шла о создании
генетически модифицированных людей
которые потом ходили бы и гуляли по улицам
но речь шла про то чтобы
проверить, можем ли мы действительно изменить
днк клеток человека
человеческих эмбрионов
естественно это делается на данном этапе
в медицинских целях то есть
чтобы избавиться от некоторых
наследственных заболеваний
но кроме
таких медицинских применений этой технологии
мы можем использовать ее для того, чтобы
отменять некоторые законы биологии
благо они гораздо более легко нарушимы, чем законы физики
один из законов которые мы проходим
в школе — это законы Мендаля
У людей есть каждой хромосоме по паре, одна копия от мамы, одна копия от папы
ну если не считать половых хромосом, у мальчиков
может быть x и y они немного не  похожи
но сейчас мы рассматриваем самый обычный случай, 2 хромосомы, одна от папы, одна от мамы
и если есть какая-то мутация в каком-то гене
на одной из этих хромосом
а другая хромосома такой мутации не содержит
то с вероятность 50% ваш ребенок получит
хромосому с мутацией
технология crispr/cas9 позволяет сделать так
чтобы мутация перескочила с одной хромосомы на
другую хромосому, чтобы все потомки данного
организма
были мутантами и чтобы все потомки
потомков этих организмов были мутантами
и потомки-потомков-потомков потомков тоже были
мутантами
если речь идет про человека, то такая
технология не имеет никакого смысла
потому, что у людей очень медленно
меняются поколения, грубо говоря, пока
такой технологией мы изменим популяцию людей
и всех сделаем мутантами, мы все уже
умрем
но если речь про каких-нибудь плодовых мушек
про кроликов про кого-то кто очень
быстро размножается, у кого быстро меняется поколение
то получаем инструмент для
генной инженерии целых популяций
какие
проблемы могли бы решить с помощью
такого инструмента
вот например в австралии
существует проблема перенаселения кроликов
эти кролики, они бегают, они едят
траву, все съедают и нету хищников которые
могли бы их остановить
при этом у кроликов есть одна
деликатная особенность, которая мешает
нам с ними бороться
они слишком милые
мы не можем просто взять и зарезать всех этих кроликов
и хотельсь бы придумать какую-нибудь технологию гуманного избавление от кроликов, чтобы
не доставлять им страданий и мучений
пока что с кроликами это все очень далекие фантазии
которые пока никто на
самом деле не рассматривает, но
например в Новой Зеландии
в ближайшие несколько десятилетий будет разрабатываться проект по избавлению от
некоторых хищных млекопитающих, которые
питаются яйцами эндемичных видов
и из-за этого эти виды находятся под угрозой
Технологии, которые предполагаются, но пока
не реализованы, заключаются в том
что мы задаем такую гипотетическую
мутацию которая делает так, что все
потомки некоторого организма являются
самцами
и все потомки этих потомков являются самцами
и все потомки потомков потомков
являются самцами
вы берете такого хищника, самца,
выпускаете в окружающую среду
он скрещивается с самками.
самцов становится в популяции все больше и
больше и больше и в какой-то момент самок просто не хватает
и популяции исчезают
вы совершили геноцид, но при этом никто
не получил никаких страданий
как же устроена это мутагенная цепная реакция
я попытаюсь объяснить с помощью вот этой иллюстрации
вот эта синенькая это
белок cas9 который разрезает ДНК
зелененькое — это направляющая РНК
которая говорит что разрез должен быть
сделан вот в этом месте хромосомы,
которая отмечена такими красными
флангами и разрез возникает где-то
посерединке
собственно белок cas9
разрезает днк, что делает клетка в этой
ситуации?
Она берет и заделывает дырку
это один из механизмов репарации, починки
днк
ну белок снова разрезает это место
потому что снова установилась эта
последовательность, где должен быть сделан разрез
и клетка  снова его зашивает. так может происходить очень долго
у клетки есть некоторый выход из этой
ситуации она может, например в некоторых случаях
обратиться за подсказкой к любой
хромосоме
каждая хромосома у нас в двух экземплярах
и так бывает что что-то потеряно в одной
из хромосом и тогда вторая хромосома может служить источником генетической
информации для первой чтобы заполнить
эту дырку
Существует механизм починки днк основанный на этом
на вторая хромосома в этой
клетке скорее всего такая же в этом
участке днк и  поэтому такая починка
тоже ни к чему не приведет снова
образуется та же самая последовательность днк, которая снова будет разрезаться белком cas9
и такое разрезание-сшивание может
происходить до бесконечности
пока мы не предложим клетке какой-то
выход
и мы его, собственно, и предлагаем
мы подсовываем в клетки, в них 
встраиваем некоторые генетическую конструкцию
которая и кодирует этот белок cas9
и направляющие РНК
еще сюда можно встраивать
какой-нибудь интересный нам ген, который
мы хотим пренести и чтобы он 
передавался через мутагенную цепную реакцию
и ограничиваем их по бокам такими флангами
которые соответствуют вот этим участкам
вокруг места где осуществляется разрез
и тогда, в некоторых случаях, клетка как бы
путает это нашу конструкцию со своей
второй хромосомой и использует
существующий в ней механизм починки днк
чтобы достроить свою хромосому по образу
и подобию нашей конструкции
таким образом наш ген кодирующий белок cas9
ген кодирующий направляющие рнк и то, что вы сюда еще засуните
оказывается встроенным внутри хромосомы
но дальше прикол заключается в том что
эта хромосома теперь сама выступает в
роли такой конструкции
в ней есть вставка, она кодирует белок cas9, она кодирует направляющую РНК. Когда такая
хромосома оказывается рядом с другой 
хромосомой, со второй хромосомой осталась
от другого родителя
то она сделает с ней то же самое,  делает в ней дырку и она
достраивает вторую хромосому по своему
образу и подобию вы получаете
две хромосомы в обоих из которых есть ген
кодирующий белок cas9
ген кодирующий направляющие РНК
ну и если вы что-то туда еще поместите
и дальше все потомки получат либо эту
хромосому, либо эту хромосому, не важно какую
все потомки получат эту штуковину
и все они будут дальше её передовать
потому что все их потомки будут иметь две такие вставки
так устроена мутагенная цепная реакция
на практике, пока что мутагенная цепная реакция ни для каких даже самых мелких
геноцидов не используется, но есть и другая
технология связанная с генной инженерией
которая позволяет решать некоторые
популяционные биологические задачи
вы наверное слышали про вирус Зика
его переносят комары
если вас укусит комар и передаст вам этот
вирус, то вы может быть испытаете
недомогания, но это общем-то не
смертельное заболевание, однако если речь идет
про беременную женщину то вирус Зика может
в некоторых случаях привести к достаточно серьезным патологиям развития плода
понятно, что здесь есть две стороны медали, с одной стороны это здоровье женщины и их детей
с другой стороны это экологические
последствия от того что мы избавимся от комаров,
а именно такая идея и возникла:
давайте уничтожим всю популяцию комаров
и вот в особой комиссии, которая
взвесила эти факты и решила все-таки
здоровье людей немножко важнее, а риски экологические не столь велики
в чем идея
создадим таких комаров, самцов
комаров, которые
скрещиваясь с самками, дают не жизнеспособное потомство
оно умирает, но как будем таких комаров размножать,
если их потомство нежизнеспособно.
придумали хитрость
пусть их потомство
способно размножаться
если в среде присутствием антибиотик
тетрациклин
у комаров личинки живут в
воде, добавляем в воду тетрациклин такой антибиотик
и личинки выживают
мы комаров размножаем в лаборатории потом в огромных таких
целлофановых баках
их вывозим в окружающую среду
выпускаем, они скрещиваются с
самками,
потомство, из того что тетрациклина в природе
в воде нет,
оно не выживает, то комары со временем побеждаются
естественно технология столкнулась с
протестами
это же генно-модифицированные комары они
вас покусают и мы сами станем
генно-модифицированными
оно так это не работает, во-первых начнем
с того же самцы комаров не кусаются,
кусаются самки
во вторых даже если вас комар укусит,  то сценарий из
из фильма человек-паук не повторится.
Помните Питера Паркера укусил
радиоактивный паук, он стал спайдерменом
генная инженерия так не устроена
комары генно-модифицированные никаких генов нам
передавать не будут
Даже если бы и передавали какие-то гены
теоретически
то эти гены не попали бы к вашим половым клеткам
они бы не изменили ход вашего
эмбрионального развития, которое уже состоялось
в общем вы бы не стали ни
человеком-комаром, ни чем-либо подобным
несмотря на то что ученые пытаются
просвещать общественность в таких вопросах
многие любители негодуют: ГМО ГМО,
страшные ужасы
при этом мы часто забываем,
о том что на самом деле
реальная проблема существует, есть люди
жизнь которых зависит от того сможем 
 ли мы победить комаров будут ли рождаться
здоровые дети или нет
и мне кажется, что про эти риски не стоит забывать
генная инженерия — это очень важный инструмент
который конечно же может быть использован
в самых разных целях, главное чтобы мы
использовали его во благо
и такие возможности у нас есть и не
нужно этим возможностям мешать.
спасибо за внимание, с вами был Александр Панчин, канал qwerty
и подписывайтесь на канал
