Connect with us

Технологии

Обратная сторона науки: “генетические ножницы” CRISPR оказались опасными для людей

Published

on

Хотя генетика спасла уже не одну тысячу жизней за период разработки своих инструментов редактирования ДНК, ученые обнаружили у них некоторые проблемы. Так, популярный инструмент может принести больше вреда для людей, с определенными заболеваниями.

Технология CRISPR, которая уже давно привлекла внимание ученых и общественности благодаря своему потенциалу в области лечения генетических заболеваний, сталкивается с важными проблемами при применении к некоторым расстройствам, таким как хроническая гранулематозная болезнь (ХГБ). ХГБ — редкое иммунное заболевание, которое возникает из-за дефекта в гене NCF1. Этот дефект нарушает работу ферментного комплекса, необходимого для защиты организма от бактериальных и грибковых инфекций. Как результат, пациенты с ХГБ становятся крайне уязвимыми к опасным инфекциям, которые могут быть смертельными.

Группа ученых из программы ImmuGene Цюрихского университета попробовала использовать CRISPR для лечения этой болезни, вставив недостающие основание ДНК в иммунные клетки, которые имеют тот же дефект, что и у пациентов с ХГБ. Это стало важным шагом в использовании CRISPR для лечения генетических заболеваний. Однако, несмотря на успешное использование технологии для корректировки дефекта, были выявлены серьезные проблемы.

Некоторые из исправленных клеток начали демонстрировать новые хромосомные аномалии, в том числе потерю целых участков ДНК. Этот побочный эффект является опасным, поскольку такие аномалии могут привести к развитию серьезных заболеваний, включая лейкемию, что значительно ограничивает возможность использования CRISPR в клинической практике для лечения ХГБ.

Причина таких непреднамеренных изменений заключается в неспособности системы CRISPR точно отличить целевой ген NCF1 от двух соседних псевдогенов. Эти псевдогены, которые являются некодирующими участками ДНК, могут быть случайно повреждены в процессе редактирования, что приводит к неправильному восстановлению генетической информации. В результате этого образуется неправильная хромосомная структура, что и вызывает нежелательные эффекты.

Исследователи пытались решить эту проблему, исследуя альтернативные методы редактирования и применяя дополнительные защитные механизмы, которые должны были минимизировать риск повреждения других участков генома. Однако, несмотря на все усилия, они не смогли полностью устранить этот риск. Это подчеркивает серьезные проблемы, с которыми сталкивается применение технологии CRISPR в случае генетических заболеваний, где задействованы несколько копий генов или псевдогенов, которые могут быть легко спутаны системой с целевыми генами.

Мартин Джинек, один из авторов исследования, отметил, что хотя CRISPR имеет огромный потенциал для лечения генетических заболеваний, это исследование ясно показало как сильные стороны этой технологии, так и ее значительные риски. Он подчеркнул, что для того чтобы технология редактирования генов стала безопасной и эффективной в клинической практике, необходимо дальнейшее развитие и усовершенствование инструментов редактирования генома, а также более точные механизмы доставки этих инструментов в клетки пациента.

Существуют другие перспективы и более безопасные пути развития технологии редактирования генов. Например, ученые ищут новые способы создания более точных инструментов редактирования, которые могли бы избежать подобных проблем. Также продолжаются разработки новых методов доставки CRISPR-генетических “инструментов” в клетки, что также может снизить риски и повысить эффективность таких процедур. В целом, хотя редактирование генов продолжает развиваться, это исследование ясно показывает, как важно внимательно подходить к разработке и применению таких методов, чтобы минимизировать потенциальные риски для здоровья пациента.

Источник: ScienceDaily

Continue Reading
Advertisement

Технологии

Древняя чернота “захватила” 44 000 км² Сахары и видна из космоса: что породило эту тень

Published

on

Исследователи опубликовали потрясающее составное изображение, на котором показано вулканическое поле Харудж, расположенное в Сахаре, в центральной Ливии.

Это поле, покрытое древней окаменевшей лавой, выглядит как гигантская черная тень, испещренная золотыми пятнышками, благодаря солнечному свету, который отражается от песка, осевшего между трещинами в лаве.

Вулканическое поле Харудж охватывает около 44 000 квадратных километров и содержит более 150 потухших вулканов. Некоторые из этих вулканов образовались более 6 миллионов лет назад, а другие были созданы совсем недавно, всего несколько тысяч лет назад. Множество слоев лавы, нагроможденных в регионе, придают этому полю его уникальный внешний вид, с возвышающимися жерлами и конусами, некоторые из которых достигают высоты более 100 метров.

Фотография была сделана на вулканическом поле Тибести, также в Ливии
Фото: wikimedia

Для создания изображения исследователи использовали спутниковые снимки, которые были собраны за последние три года, а затем обработаны с помощью специальной компьютерной программы. Это позволило создать «пиксельную мозаику», исключая элементы, которые могли бы затемнять изображение, такие как облака или пыльные бури. На итоговом изображении яркие золотистые пятна от песка контрастируют с темным фоном из лавы.

Интересно, что вулканическое поле Харудж не расположено вблизи известных тектонических разломов, как большинство вулканов на Земле. Вместо этого, лаву в этом регионе поднял прилив горячего каменистого материала из мантии, который создал магматический резервуар под полем. Это привело к медленному выделению лавы из многочисленных жерл, подобно процессам, происходящим на гавайском вулкане Килауэа, а не к взрывным извержениям.

Некоторые ученые считают, что поле Харудж состоит из двух отдельных вулканических полей: Аль-Харудж-аль-Асвад на севере с более старой лавой и Аль-Харудж-аль-Абьяд на юге, образованным недавно. Однако на данный момент ученые не могут точно определить, где начинаются и заканчиваются эти два поля.

Источник: Live Science

Continue Reading

Технологии

На Марс за 45 дней: в NASA испытали топливо для ядерного ракетного двигателя

Published

on

Ядерный ракетный двигатель, использующий энергию деления атомов для создания тяги, может значительно ускорить путешествия в космос, включая миссии на Марс.

Такой двигатель позволяет космическому кораблю двигаться быстрее, поскольку основан на ядерном реакторе, который генерирует тепло для создания тяги. Новые исследования и успешные испытания топлива для такого реактора, проведенные в Центре космических полетов имени Маршалла, управляемом NASA, дали надежду на значительное сокращение времени полета на Марс.

С использованием современных химических ракетных двигателей путешествие на Марс занимает около 6 месяцев. За это время экипаж сталкивается с многочисленными трудностями: необходимостью защиты от космической радиации, большими запасами воды и пищи, а также с 20-минутной задержкой связи, что усложняет взаимодействие с Землей. Чтобы уменьшить эти проблемы, разработка ядерных ракетных двигателей стремится значительно ускорить процесс.

Концепт космического корабля с ядерным ракетным двигателем
Фото: IFLS

Ядерный ракетный двигатель использует ядерный реактор, который создает тепло, проходящее через активную зону с жидким водородом. В процессе деления атомов урана выделяется тепло, которое превращает топливо в газ, создающий тягу через сопло двигателя. Эти исследования уже показали, что ядерный двигатель может сократить время полета на Марс до 45 дней, что значительно быстрее текущих методов.

Компания General Atomics Electromagnetic Systems совместно с NASA разработала новое топливо для таких реакторов и успешно испытала его. Топливо выдержало пик температуры 2327 градусов Цельсия, что подтверждает его способность работать в экстремальных космических условиях. Ожидается, что будущее топливо и ядерный ракетный двигатель будут в 2-3 раза более эффективными, чем современные химические двигатели, что позволит сократить полет на Марс до 2-3 месяцев, значительно улучшив условия для астронавтов.

Источник: IFLScience

Continue Reading

Технологии

Как ведет себя железо в недрах Земли: ученые воспроизвели процесс и раскрыли эту тайну

Published

on

Недавнее исследование, проведенное международной командой ученых, изучило поведение железа в экстремальных условиях давления и температуры, аналогичных тем, что присутствуют в недрах Земли.

Железо, являясь основным элементом внутреннего ядра нашей планеты, играет важную роль в геодинамике Земли. Определение температуры плавления и фазовой стабильности железа при таких условиях имеет ключевое значение для понимания структуры и термической истории Земли.

Команда исследователей, включающая ученых из Европейского центра синхротронного излучения в Гренобле и Политехнического института Парижа, использовала сверхбыструю рентгеновскую абсорбционную спектроскопию для анализа поведения железа при высоких температурах и давлениях, имитирующих условия, существующие в недрах Земли. Эти исследования помогли выяснить кривую плавления железа и структурные изменения, которые происходят в нем при экстремальных условиях.

Одной из важнейших целей работы ученых было исследование микроскопического поведения железа при давлениях, превышающих несколько мегабар, и температурах, достигающих тысяч градусов Кельвина. Полученные данные могут способствовать лучшему пониманию свойств ядра Земли, которое в основном состоит из железа, а также других элементов в меньших количествах.

Ударное событие в железе, вызванное лазером, на установке высокомощных лазеров (HPLF), где рентгеновская абсорбционная спектроскопия (XAS) использовалась для определения температуры плавления и микроскопической структуры железа при давлениях
Фото: European Synchrotron Radiation Facility

Результаты исследования могут помочь уточнить верхний предел температуры плавления железа на границе, разделяющей внутреннее и внешнее ядро Земли. Эта температура играет ключевую роль в геодинамических процессах и в процессе кристаллизации земного ядра. Также, исследование предполагает, что понимание этих процессов может помочь в изучении того, как образуется внутреннее ядро Земли.

Эксперимент был проведен с использованием лазеров высокой мощности, которые создали горячую плазму в образце железа, генерируя ударную волну, создающую экстремальные условия. Рентгеновские лучи синхронизировались таким образом, чтобы захватить спектр железа в момент прохождения ударной волны через образец, что позволило точно зафиксировать пиковые давление и температуру в железе.

Ученые установили, что при давлении 240 ГПа и температуре 5345 К, непосредственно перед плавлением, структура железа представляет собой гексагональную плотноупакованную (ГПУ) фазу, а не объемноцентрированную кубическую (ОЦК), как предсказывали многие теоретические исследования. Эти результаты оказывают важное влияние на дальнейшие исследования, уточняя теоретические модели и создавая новые ограничения для кривой плавления железа при экстремальных условиях.

Полученные данные могут существенно продвинуть наше понимание геодинамики Земли и помочь в изучении процессов, происходящих в ее недрах, а также в термической эволюции планеты.

Источник: PHYS.org

Continue Reading

В тренде