Нобелевскую премию по химии 2020 присудили за развитие метода редактирования генома

© Йохан Ярнестад / Шведская королевская академия наук

Лауреатами Нобелевской премии по химии в 2020 году стали Эммануэль Шарпентье (Emmanuelle Charpentier) и Дженнифер Дудна (Jennifer Doudna). Шведская королевская академия наук присудила им награду за развитие метода редактирования генома – CRISPR / Cas9. 

Эммануэль Шарпентье и Дженнифер Дудна изобрели один из инструментов генной инженерии: генетические ножницы CRISPR / Cas9. Благодаря этой технологии исследователи могут изменять ДНК животных, растений и микроорганизмов с высокой точностью. Это также способствует новым методам лечения рака и может помочь в лечении наследственных заболеваний.

CRISPR – это аббревиатура Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, которую можно перевести, как «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами». Это повторяющиеся последовательности ДНК бактерий и архей, которые разделены уникальными последовательностями. Они являются частью иммунной системы этих организмов. Когда бактерия обезвреживает вирус, она сохраняет его генетический материал внутри последовательностей CRISPR. В следующий раз, когда бактерию снова атакует вирусная инфекция, она производит специальный фермент Cas9, который хранит информацию о фрагменте вирусного генетического кода. Если этот участок и ДНК вируса, атакующего бактерию, совпадают, белок обезвреживает вирус.

Эммануэль Шарпентье изучала бактерию стрептококка группы А, вызывает ряд инфекций в организме человека. Во время исследований ученые обнаружили ранее неизвестную молекулу tracrRNA. Ее работа показала, что tracrRNA является частью древней иммунной системы бактерий, CRISPR / Cas, которая обезвреживает вирусы, расщепляя их ДНК. Шарпентье опубликовала свое открытие в 2011 году. В том же году она инициировала сотрудничество с Дженнифер Дудною, специалисткой по биохимии, изучавшей РНК. Вместе им удалось в 2012 году воспроизвести генетические ножницы бактерий и упростить молекулярные компоненты ножниц, чтобы их было проще использовать. В своей естественной форме ножницы распознают ДНК от вирусов, но Шарпентье и Дудна доказали, что ими можно управлять. Это позволяет вырезать любую молекулу ДНК на заранее определенном месте.

«Этот генетический инструмент обладает огромной силой, которая влияет на всех нас. Это не только произвело революцию в фундаментальной науке, но и привело к появлению инновационных культур и приведет к революционным новым методам лечения», – говорится в заявлении председателя Нобелевского комитета по химии Клаеса Густафссона.

Прошлогодними лауреатами премии по химии стали Джон Гуденаф, Стэнли Виттинг и Акира Ёсино. Они получили награду «за разработку литий-ионных аккумуляторов». Такие аккумуляторы используются во всем мире для питания портативной электроники и электромобилей. Преимущество литий-ионных батарей заключается в том, что они базируются не на химических реакциях, разрушающих электроды, а на ионах лития, протекающих между анодом и катодом. Стэнли Виттинг разработал первую такую ​​функциональную батарею, анод которой состоял из металлического лития, а катод – с дисульфида титана. Джон Гуденаф предложил использовать для катода оксид кобальта. На основе такого катода Акира Ёсино создал первую безопасную и пригодную для коммерческого использования литий-ионную батарею. Вместо активного лития в аноде он применил нефтяной кокс – углеродный материал, который может интеркалюваты ионы лития. Результатом стала легкая, прочная батарея, которую можно заряжать сотни раз до того, как ее производительность снизится.

Наши статьи, связанные с CRISPR / Cas9:

• Отредактированные CRISPR иммунные клетки для борьбы с раком безопасны
• Ученые теперь могут редактировать несколько фрагментов генома одновременно
• Нокаут гена у вида головоногих производит прозрачных детей
• 750 миллионов ГМО комаров будут выпущены во Флориде
• Введение одного гена возвратило мышам зрение