Vaccinul revoluționar„super-erou” bazat pe ADN-ul atletului olimpic ar putea transforma societatea

Profesorul Euan Ashley
Profesorul Euan Ashley – profesor de medicină și genetică la Universitatea Stanford și unul dintre pionierii în aplicarea secvențierii genetice în medicină.
Profesorul de la Stanford spune că tratamentul oferă „actualizare genetică la nivelul întregului corp”, protecție pe termen lung împotriva bolilor de inimă, Alzheimer și a altor afecțiuni de sănătate.

STANFORD, California – Un vaccin revoluționar „super-erou” inspirat de codul ADN al sportivilor olimpici ar putea contribui la transformarea societății în următorul deceniu, susține un cercetător în genetică.

Vaccinul ar oferi protecție pe tot parcursul vieții împotriva a trei dintre primele zece cauze principale de deces, potrivit Euan Ashley, profesor de medicină și genetică la Universitatea Stanford. Așa-numitul „super-erou” ar putea oferi protecție simultană pe termen lung împotriva bolilor de inimă, accidentului vascular cerebral, boala Alzheimer și a bolilor hepatice, datorită progreselor în ingineria genetică.

Acest tratament revoluționar ar oferi planul celulelor „ideale” de la bărbați și femei ale căror gene sunt mai rezistente la boli decât cele ale unei persoane obișnuite, împreună cu un „manual de instrucțiuni” pentru a ajuta corpul să „repare, să ajusteze și să îmbunătățească” propria sa versiune. O singură doză ar putea duce la o „actualizare genetică la nivelul întregului corp”, care ar reduce riscul de deces prematur la unii adulți cu până la 50%.

Când va deveni disponibil vaccinul „super-erou”?

Professor Euan Ashley
Profesorul Euan Ashley, Universitatea Stanford

Ashley spune că vaccinul va fi administrat celor care au o nevoie clinică gravă înainte de a fi lansat la populația mai largă, inclusiv la copii. Se așteaptă ca studiile clinice cu componente individuale să înceapă până în 2026, vaccinul combinat urmând să fie disponibil în decurs de 10-15 ani.

Dacă descoperirile în cercetarea și tehnologia genomului continuă să evolueze în același ritm rapid, vaccinul ar putea fi disponibil pe scară largă în întreaga lume în doar 10 ani, potrivit lui Ashley, care este și decan asociat la Universitatea Stanford. Prof. Ashley, în vârstă de 49 de ani, este directorul fondator al Centrului Stanford pentru Boli Cardiovasculare Moștenite și al Programului său de Genomică Clinică.

„Medicina genomică a fost promisă de zeci de ani, dar datorită progreselor în domeniu, ajungem acum la stadiul în care această promisiune urmează să devină realitate, introducând o nouă eră îndrăzneață a tratamentelor medicale”, spune profesorul într-o declarație la SWNS .

„Progresele în modificarea ADN înseamnă că numărul persoanelor cu gene„ supraomenești ”- cele care sunt mai rezistente la boli – nu mai este science fiction, ci, în următorii ani, este un fapt științific absolut. Potențial milioane de oameni ar putea fi afectați de această tehnologie – o injecție super-erou , în lipsa unei descrieri mai bune ”.

Vom avea în curând instrumentele de inginerie genetică pentru a repara, modifica și îmbunătăți ADN-ul asociat cu o serie de boli care limitează viața, pentru a ne face pe toți mai puțin predispuși la dezvoltarea acestor boli pe parcursul vieții noastre. Aceasta nu înseamnă, desigur, că putem face oamenii să trăiască pentru totdeauna și nu putem garanta că speranța de viață va crește, dar este probabil că decesele premature ar putea fi evitate în multe cazuri ”, continuă Ashley.

„Acest lucru are potențialul de a reduce foarte mult povara bolilor cu o componentă genetică, cum ar fi boala Alzheimer, boli hepatice, boli coronariene și afecțiuni asociate, cum ar fi accident vascular cerebral și demență vasculară”, continuă geneticianul Stanford. „Nu este posibil doar, dar probabil, ca un astfel de vaccin să devină disponibil în următorii 10-15 ani, beneficiile acestui tratament devenind evidente în următoarele două-trei decenii. Dacă ne-am uita numai atacurile de cord fatale, noul tratament ar putea duce la o reducere cu 50% a incidenței. ”

Un vaccin „autocorector” pentru genele dumneavoastră

Vaccinurile tradiționale funcționează prin învățarea sistemului imunitar să recunoască un dușman prin livrarea unui agent patogen mort sau slăbit în organism. Acest lucru declanșează proprii anticorpi ai sistemului imunitar pentru a căuta agenții patogeni și proteinele străine pe care le transportă și le distrug.

Cu toate acestea, majoritatea vaccinurilor genomice, inclusiv propunerea  „super-erou”, funcționează prin furnizarea unor șiruri de cod genetic anumitor celule. Acest cod include mai multe versiuni ale unui „editor de gene”, un instrument precum un procesor de text, care modifică doar o literă din ADN-ul unei versiuni predispusă la boli la o versiune rezistentă la boli.

Pentru a se asigura că editorii genelor ajung în siguranță la organele potrivite și nu sunt distruși pe drumul către sistemul imunitar al corpului, sunt transportați de viruși vizați inactivați sau închiși în lipide (particule de grăsime) la destinația precisă. Tehnica lipidelor este utilizată de Pfizer-BioNTech pentru ambalarea vaccinului COVID-19 .

Oamenii de știință compară editarea genelor cu caracteristica „corecție automată” folosită pentru corectarea greșelilor de ortografie din documentele scrise pe computer. În loc să rescrie cuvinte, însă, editarea genelor rescrie ADN-ul corupt. Tehnica nu este nouă, dar rămâne relativ netestată, cel puțin la oameni.

Prof. Ashley spune că progresele în curs de realizare a instrumentului de editare a genomului CRISPR (grupate în mod regulat, intercalate cu repetiții scurte palindromice) vor duce la evoluții „foarte semnificative” în tratamentul bolilor grave în următorul deceniu. Sunt deja considerate a fi mai ușoare și mai ieftine de realizat la scară largă.

„Editarea genelor este acum majoră, aducând cu sine posibilitatea interesantă de a preveni bolile grave în populație înainte ca acestea să se dezvolte”, adaugă prof. Ashley. „Nu toată lumea va fi susceptibilă la aceste boli, dar, pentru cei care sunt, aceasta va fi o nouă abordare revoluționară pentru prevenirea bolilor.”

„Mai sunt multe de făcut, nu în ultimul rând în ceea ce privește asigurarea siguranței medicamentului și nimic din medicina genetică nu este garantat vreodată, dar, așa cum este în prezent, pare probabil că vom putea evita un număr mare de atacuri de cord și accident vascular cerebral și poate multe alte boli pentru a menține oamenii sănătoși și fericiți mai mult timp. ”

Super-oameni există deja în viața reală

Probabilitatea unui vaccin „super-erou” se bazează pe găsirea unor super-oameni din viața reală ale căror gene sunt rezistente în mod unic la boli sau cei mai capabili să lupte împotriva lor. Un exemplu este olimpicul finlandez Eero Mäntyranta, care s-a dovedit a avea un nivel neobișnuit de ridicat de hemoglobină, indicând un exces de celule roșii din sânge care transportă oxigen, ceea ce i-a sporit nivelul de rezistență.

Alte exemple îi includ pe americanul Sharlayne Tracy, despre care s-a descoperit că are un nivel neobișnuit de scăzut al colesterolului și un băiat pakistanez fără nume, care nu poate simți durerea. Numărul exact al persoanelor cu gene supraomenești rămâne neclar, dar se crede că include câteva milioane de oameni din întreaga lume.

Prof. Ashley crede că bazele de date genetice, cum ar fi BioBank din Marea Britanie, care deține în prezent informații de genetice și de sănătate despre  peste 500.000 de persoane, vor juca un rol crucial în dezvoltarea vaccinului genetic. Ei au descoperit deja gene supraomenești pentru boli de inimă, boli de ficat și boala Alzheimer și ar putea deține cheia prevenirii cancerului și a altor boli terminale în viitor.

Raport al scriitorului SWNS Ollie Buckley, fotografii furnizate de SWNS.

Citiți și https://mucenicul.wordpress.com/2021/06/10/joaca-de-a-dumnezeu-oamenii-de-stiinta-au-folosit-crispr-pentru-a-crea-un-nou-superbug-care-este-invincibil-in-fata-tuturor-virusurilor/și https://mucenicul.wordpress.com/2021/06/10/evolutie-mini-creierele-crescute-in-laborator-sugereaza-ca-o-mutatie-ar-fi-putut-reconstrui-mintea-umana/

MICROSOFT, 2016: „PUTEM PROGRAMA COMPORTAMENTE COMPLEXE FOLOSIND ADN-ul”. ADN-ul 3-CATENAR CONFIRMAT

Urmărește și găsește: ADN-ul recoltat prin testele de coronavirus va fi păstrat pentru „securitate națională” – Parlamentul Regatului Unit

JOACA DE-A DUMNEZEU: Oamenii de știință au folosit CRISPR pentru a crea un nou „Superbug” care este invincibil în fața tuturor virusurilor

Putem reprograma viața existentă după bunul plac?

Pentru biologii care se ocupă de creații sintetice, răspunsul este da. Codul central pentru biologie este simplu. Literele ADN-ului, în grupuri de trei, sunt traduse în aminoacizi – blocuri Lego care produc proteine. Proteinele ne construiesc corpul, ne reglează metabolismul și ne permit să funcționăm ca ființe vii. Proiectarea proteinelor personalizate înseamnă adesea că putem reproiecta aspecte mici ale vieții – de exemplu, obținerea unei bacterii pentru a pompa medicamente care salvează viețile, cum ar fi insulina.

Toată viața de pe Pământ respectă această regulă: o combinație de 64 de coduri de triplete ADN, sau „codoni”, sunt traduse în 20 de aminoacizi.

Dar asteapta. Matematica nu se pune. De ce 64 de codoni dedicați nu ar produce 64 de aminoacizi? Motivul este redundanța. Viața a evoluat astfel încât mai mulți codoni produc adesea același aminoacid. Deci, ce se întâmplă dacă accesăm codonii „suplimentari” redundanți ai tuturor ființelor vii și, în schimb, introducem propriul nostru cod?

Recent, o echipă de la Universitatea din Cambridge a făcut exact asta. Într-un tur de forță tehnologic, au folosit CRISPR pentru a înlocui peste 18.000 de codoni cu aminoacizi sintetici care nu există nicăieri în lumea naturală. Rezultatul este o bacterie care este practic rezistentă la toate infecțiile virale – deoarece nu are „mânerele” proteinei normale de care virusii au nevoie pentru a infecta celula.

Dar acesta este doar începutul ingineriei superputerilor vieții. Până acum, oamenii de știință au reușit să gliseze un singur aminoacid falsificator într-un organism viu. Noua lucrare deschide ușa piratării mai multor codoni existenți simultan, editând cel puțin trei aminoacizi sintetici în același timp. Și când sunt 3 din 20, sunt suficienți pentru a rescrie fundamental viața așa cum există pe Pământ.

De mult ne-am gândit că „eliberarea unui subset de … codoni pentru încredințarea unor sarcini noi ar putea îmbunătăți robustețea și versatilitatea tehnologiei de extindere a codului genetic”

a scris Dr. Delilah Jewel și Abhishek Chatterjee de la Boston College, care nu au fost implicați în studiu.

„Această lucrare transformă elegant acel vis într-o realitate.”

Spargerea codului ADN

Codul nostru genetic stă la baza vieții, moștenirii și evoluției. Dar funcționează doar cu ajutorul proteinelor. Programul de traducere a genelor, scris în cele patru litere ale ADN-ului, în elementele reale ale vieții se bazează pe o fabrică completă de decriptare celulară. 

Gândiți-vă la literele ADN-ului: A, T, C și G – ca la un cod secret, scris pe o foaie lungă de hârtie încrețită înfășurată în jurul unei bobine. Grupurile de trei „litere” sau codoni sunt esența centrală – codifică ce aminoacizi produce o celulă. O moleculă mesager (ARNm), un fel de spion, copiază pe ascuns mesajul ADN și se furișează înapoi în lumea celulară, transferând mesajul către fabrica de proteine a celulei – un fel de organizație centrală de informații. Acolo, fabrica recrutează mai mulți „traducători” pentru a descifra codul genetic în aminoacizi, numiți în mod adecvat ARNt. Literele sunt grupate în trei, iar fiecare ARNt traducător își târăște fizic aminoacizii asociați către fabrica de proteine, unul câte unul, astfel încât fabrica produce în cele din urmă un lanț care se înfășoară într-o proteină 3D.

Dar, ca orice cod robust, natura a programat redundanță în procesul său de translație a ADN-ului în proteină. De exemplu, codurile ADN TCG, TCA, AGC și AGT codifică toate pentru un singur aminoacid, serina. Din moment ce  funcționează în biologie, autorii s-au întrebat: ce se întâmplă dacă accesăm codul respectiv, îl deturnăm și redirecționăm unele direcții ale vieții folosind aminoacizi sintetici?

Deturnarea Codului Natural

Noul studiu vede redundanța naturii ca o modalitate de a introduce noi posibilități în celule.

Pentru noi, s-a ridicat întrebarea

„am putea reduce numărul de codoni care sunt utilizați pentru codificarea unui anumit aminoacid și, prin urmare, să putem crea codoni care sunt liberi să creeze alți monomeri [aminoacizi]?”

a spus autorul principal dr. Jason Chin. De exemplu, dacă TCG este pentru serină, de ce să nu-i eliberăm pe ceilalți – TCA, AGC și AGT – pentru altceva?

Este o idee grozavă în teorie, dar o sarcină cu adevărat descurajantă în practică. Înseamnă că echipa trebuie să meargă într-o celulă și să înlocuiască fiecare codon pe care doresc să îl reprogrameze. Cu câțiva ani în urmă, același grup a arătat că este posibil în E. Coli, bug-ul preferat al laboratorului și al farmaceuticului. La acel moment, echipa a făcut un salt astronomic în biologia sintetică prin sintetizarea întregului genom al E. Coli de la zero. În timpul procesului, ei s-au jucat și cu genomul natural, simplificându-l prin înlocuirea unor codoni de aminoacizi cu sinonimele lor – să zicem, eliminând TCG-urile și înlocuindu-le cu AGC. Dar chiar și cu modificările respective, bacteriile au reușit să prospere și să se reproducă cu ușurință.

Este ca și cum ai lua o carte foarte groasă și ai încerca să ghicești ce cuvinte să înlocuiești cu sinonimele lor fără a schimba sensul propozițiilor – astfel încât modificările să nu afecteze fizic supraviețuirea bacteriei. Un truc, de exemplu, a fost să ștergem o proteină numită „factor de eliberare 1”, ceea ce face mai ușoară reprogramarea codonului UAG cu un aminoacid nou. Lucrările anterioare au arătat că acest lucru poate atribui noi elemente de construcție codonilor naturali care sunt cu adevărat „goi” – adică nu codifică nimic natural oricum.

O creatură sintetică

Echipa lui Chin a dus acest lucru mult mai departe.

Echipa a pregătit o metodă numită REXER (excizia repliconului pentru o inginerie îmbunătățită a genomului prin recombinare programată) – da, oamenii de știință se referă la backcronimele – care include instrumentul de editare a genei wunderkind (care dă naștere caracterelor excepționale, fenomenale, minune-n.m.), CRISPR-Cas9. Cu CRISPR, au scos cu precizie părți mari ale genomului bacterian E. coli, realizate în întregime de la zero în interiorul unei eprubete, și apoi au înlocuit peste 18.000 de apariții de codoni „extra” care codifică serina cu codoni sinonimi.

Deoarece trucul a vizat doar codul proteic redundant, celulele au reușit să își desfășoare activitatea normală – inclusiv producerea serinei – dar acum cu mai mulți codoni naturali. Este ca și cum ați înlocui „hi” cu „oy”, făcându-l acum pe „hi” liber să i se atribuie un sens complet diferit.

Echipa a făcut apoi curățenie în casă. Au îndepărtat traducătorii naturali ai celulelor – ARNt – care citesc în mod normal codonii acum dispăruți fără a afecta celulele. Au introdus noi versiuni sintetice ale ARNt pentru a citi noii codoni. Bacteriile proiectate au fost apoi dezvoltate în mod natural în interiorul unei eprubete pentru a crește mai rapid.

Rezultatele au fost spectaculoase.Tulpina super-alimentată, Syn61.Δ3 (ev5), este practic un X-Men bacterian care crește rapid și este rezistent la un cocktail de diferiți viruși care infectează în mod normal bacteriile.

„Deoarece toată biologia folosește același cod genetic, aceleași 64 de codoni și aceiași 20 de aminoacizi, asta înseamnă că și virușii folosesc același cod … folosesc mecanismul celulei pentru a construi proteinele virale pentru a reproduce virusul”, a explicat Chin.

Acum, când celula bacteriană nu mai poate citi codul genetic standard al naturii, virusul nu mai poate intra în mașinile bacteriene pentru a se reproduce – ceea ce înseamnă că celulele proiectate sunt acum rezistente la deturnarea din partea aproape oricărui invadator viral.

„Aceste bacterii pot fi transformate în fabrici regenerabile și programabile care produc o gamă largă de molecule noi cu proprietăți noi, care ar putea avea beneficii pentru biotehnologie și medicină, inclusiv producerea de noi medicamente, cum ar fi antibiotice noi”, a spus Chin.

Cu excepția infecției virale, studiul rescrie ceea ce este posibil pentru biologia sintetică.

„Acest lucru va permite nenumărate aplicații”

au spus Jewel și Chatterjee, cum ar fi biopolimeri complet artificiali, adică materiale compatibile cu biologia care ar putea schimba discipline întregi, cum ar fi medicamentele sau interfețele creier-mașină. Aici, echipa a reușit să strângă un lanț de aminoacizi artificiali pentru a crea un tip de moleculă care stă la baza unor medicamente, cum ar fi cele pentru cancer sau antibiotice.

Dar poate că cea mai interesantă perspectivă este abilitatea de a rescrie dramatic viața existentă. Similar bacteriilor, noi – și toată viața din biosferă – operăm pe același cod biologic. Studiul arată acum că este posibil să depășim obstacolul a doar 20 de aminoacizi care alcătuiesc elementele constitutive ale vieții, folosind procesele noastre biologice naturale.

În continuare, echipa încearcă să reprogrameze în continuare codul nostru biologic natural pentru a codifica și mai multe blocuri de proteine ​​sintetice în celule bacteriene. De asemenea, se vor îndrepta spre alte celule – mamiferiale, de exemplu, pentru a vedea dacă este posibil să ne comprimăm codul genetic.

Știre preluată și tradusă