Меню Закрыть

Образы будущего: 10 вещей, которые изменят мир

CRISPR/Cas9 меняет генную инженерию. Мы побеждаем рак и ВИЧ.

Генная инженерия должна изменить мир вокруг нас и нас самих. Это очевидно и вряд ли кто-то будет спорить. Вопрос только в том, когда это случится. Технологии изменения генома всегда были сложны и дороги. Но новый метод точного редактирования генов CRISPR/Cas9, кажется, вскоре изменит ситуацию.

В Великобритании в этом году было выдано первое разрешение на применение этой технологии для редактирования генома эмбрионов человека. Пока что только в исследовательских целях. Эмбрионы после эксперимента должны быть уничтожены. Опыты по генетической модификации эмбрионов человека с помощью технологии CRISPR/Cas9 недавно прошли в Китае. И это только начало.

Что же случилось? Все просто. Молекулярные биологи нашли созданный природой механизм редактирования генома и учатся его применять. Механизм прост и эффективен. Природа наделила им бактерий и архей, которые борются с его помощью с атакующими их вирусами. Ученые же хотят применить его и для редактирования генома животных, растений и, конечно же, человека. CRISPR – подобие архива, иммунологическая память, где хранятся фрагменты ДНК вируса, когда-либо атаковавшего бактерию или ее предков. Cas9 – инструмент, своего рода природная машина для обнаружения в бактериальной ДНК фрагментов вируса, копия которого есть в архиве. Найдя нужный фрагмент, он разрезает его, тем самым защищая клетку от заражения. После чего система репарации клетки заменяет разрушенные участки.

А теперь представим, что этой системе можно предложить любой фрагмент ДНК для поиска и уничтожения, например фрагмент ДНК вируса иммунодефицита человека. Ученые из Темпльского университета уже провели такой эксперимент на крысах и мышах. В результате целевой фрагмент ВИЧ был вырезан из ДНК в каждой ткани живого организма. А в Китае исследователям удалось подавить рост и запустить программу самоуничтожения раковых клеток. Эксперимент также был проведен на мышах. Но опыты на людях уже не за горами. В июле китайскими молекулярными биологами уже получено разрешение на проведение опытов с добровольцами.

В отличие от других технологий, CRISPR/Cas9 позволяет редактировать геном как эмбрионов, так и живых взрослых организмов.

Можно вылечить больного человека, а можно предотвратить передачу негативной наследственной информации потомкам. Чем лучше мы изучим человеческий геном, тем больше у нас будет возможностей его исправлять и улучшать. А это уже путь к проектированию детей. Так называемые «дизайнерские дети» будут не только лишены наследственных заболеваний, но и получат заложенные от рождения и необходимые в жизни «бонусы» в виде интеллектуальных и атлетических способностей, красоты и здоровья.

Вероятность: 95%

Применение молекулярных машин

Нобелевская премия по химии этого года вручена за проектирование и синтез молекулярных машин. Ее получили ученые Жан-Пьер Соваж, сэр Фрэзер Стоддарт и Бернард Феринга. И это неудивительно, ведь перед нами открываются фантастические перспективы. Как и во многих других случаях, идею молекулярных машин ученые подсмотрели у природы. Окружающий мир наполнен ими. Практически все функционально активные белки – это молекулярные машины, говорит В. А. Аветисов доктор физико-математических наук, руководитель лаборатории теории сложных систем Института химической физики им. Н. Н. Семенова. В каждой живой клетке насчитывается по несколько тысяч таких машин.

Размеры молекулярных машин составляют всего лишь несколько нанометров. Это значит, в оптический микроскоп их увидеть уже невозможно, ведь они меньше длины волны видимого света. В невидимом нашему глазу мире они с легкостью манипулируют молекулами и одиночными атомами. Перетаскивают их с одного места на другое. Сближают атомы так, чтобы между ними образовалась химическая связь или, наоборот, растаскивают их, рвут молекулы на части и разрывают химические связи, их скрепляющие.

Теперь и мы можем научиться делать такие машины. Где же их можно применять? Для начала это может быть адресная доставка лекарств к больному органу. Большинство лекарств имеют побочные эффекты именно потому, что наряду с больным органом они действуют и на здоровые. Лекарственные препараты практически не умеют выбирать. Попадая в общую кровеносную систему они могут действовать и на другие органы. Молекулярные машины позволят организовать систему доставки лекарственного препарата именно к конкретному органу или ткани.

Молекулярные машины могут выступать сборщиками сложных молекулярных структур, и мы получим материалы с заданными свойствами. Или, наоборот, разбирать их по атому. Хороший способ утилизации, например полимеров.

Сами размеры таких наномашин говорят о том, что они идеально подходят для работы в очень маленьких объектах. Например, в клетках. Там уже работают тысячи своих природных машин. Теперь туда можно будет отправить и искусственные. Зачем? Например, подправить геном. Ведь уже упомянутый белок Cas9 в комбинации с направляющей РНК и есть программируемая молекулярная машина для разрезания ДНК.

Вероятность: 85%

Про энергию из воздуха, повсеместное внедрение нейросетей и технологии блокчейн, внедрение беспилотного транспорта, добычу ресурсов на астероидах, колонизацию Марса, квантовая связь и безопасное будущее, и даже про обнаружение внеземных цивилизаций — читайте на сайте «Нейкид Сайнс».

 

Похожие статьи