Гены и безопасность

[progenes]

Технология работы с генами подошла к такому рубежу, перед которым соображения об опасности "конвернциональных" ГМО выглядят как детский лепет.

Например, я сейчас занята анализом более чем 50ты тысяч генных последовательностей одновременно. Как это делается. Я выделила из растительных тканей РНК. Это несложно. Затем с помощью фермента обратной транскриптазы я "переписала" их в последовательности ДНК. Это называется кДНК. Это тоже несложно. Затем я отправила их на секвенаторную фирму для прочитки. На выходе я получаю обычный текстовой файл, который простой и незамысловатый. Выглядит вот так ) :

>Ps2001
CTTAATAAAACCCCTCGCGTTGATGAAACTTGAAGGGTAAAAATGAATTAACCCAGGCAA
CTCACCAATATTAGAAGCCTGAGTTGGTGAAAATATTCTACTATACACGTGAGGACAATA
>Ps2002
CCATCTGCCACTCATGTCAATCAGAATCAATTATTAAACCTTACATCCAGTGAAGGGAGG
CGAGAGCCATCTGGAAATTTGTCAACTACCAGCATGACTGATGCTCAAGCTGCAGGGAAG
>Ps2003
ACGGGGAAACGGGACGATTCAGAACTGTGTGACAAAGAGACTCCGAAAGAGTGAAACGGA
AAAATGGGAAGGAAGAAAGGGTAATGTCGAATTCGAGGAATCTCCACCGGACGATTTTGA
TCCGGCGAATCCTTACAAGGATCCGGTGGCTATGTTGGAGATGAGGGAACACATCGTCAG
AGAAAAATGGATCCAAATTGAAAAGGCTAAGATTATTAGGGAAAAGCTTCGTTGGTGTTA
>Ps2004
AATCTTGTTTGAAACAAAAAAGTAATCGCTAAATTCAAAATCAATCTTGTACCAGTACAA
TAAAAAGAACAAAAAATAAAACAAACTGCATAACAAGGTAAAAACAAAATACTCAAACAA
AAAAACAAAACTAAGGAAAAATAGCAACCCACGCCAGAGTTTGCCGGGAATGTAAGTTTT

Я немного пообрезала последовательности для удобства. Обычно они длиннее. Как мы видим, все последовательности разделены тэгами ">" и содержат какое-то условное название: одно название - условно говоря один ген. Как я уже сказала, в файле сейчас около 50 тыщ последовательностей, но сегодняшние возможности позволяют за раз получить пару миллионов. Что мне с ними делать?

Следующий этап работы с этими последовательностями называется сравнительная геномика: надо взять эти последовательности и сравнить с уже известными. Я могу сравнивать как поодиночке, так и все одновременно. Я могу также сравнивать как нуклеотидные последовательности, так и виртуально протранслировать эти последовательности в белок и сравнить с базами данных белков. Это все делается в полностью открытых для всех базах данных и называется это сравнение BLAST (аббревиатура от Basic Local Alignment Search Tool). На лабораторном жаргоне это называется "бластить". Это не просто, это очень просто. Каждый из вас может это сделать и узнать, на какой ген похожа последовательность >Ps2001.

Для этого надо зайти на эту страничку и скопировать в окно последовательность, которую охота пробластить, нажать внизу страницы большую кнопку BLAST и подождать. Можете для интереса попробовать с первой последовательностью и убедиться, что она похожа на некую последовательность из чечевицы. Практически все генные и геномные последовательности хранятся в этой базе данных и каждая из них имеет вот такую учетную карточку, где написано, что это за ген, кем и когда выделен, из какого организма и если известна его функция, то и это тоже указано. Там есть также практически все геномы, которые просеквенированы, а также геномные последовательности вирусов.

Когда я узнала побольше об этой последовательности и она оказалась для меня интересной, я могу выделить ее из генома в целом виде в помощью ПЦР. Это называется клонирование. Теперь эта последовательность у меня в виде материальной молекулы. Если мне лень возиться с клонированием, то я можу отравить последовательность на фирму и они мне насинтезируют. Я также на свое усмотрение могу изменить нативную последовательность, например с целью поизучать эффект от мутации. Вот тут начинается то, ради чего я пишу этот пост.

Сегодня на рынке несколько фирм, предлагающие подобный сервис. Например DNA2.0 в Америке или Geneart в Германии, которые обслуживают всю Европу. Виртуально любой желающий может заказать там молекулу ДНК любого гена на свое усмотрение. И это может быть не добрый растительный ботан с геном гликозил гидролазы, который работает в наглухо зарегулированном научном учреждении, а злодей-биотеррорист с мутантным геном вруса оспы, который в конкурентной гонке за постоянную позицию в университете проиграл, но навыков клонирования не утратил, потому особенно зол.

В общем ситуация ясна и требует назамедлительного решения. Поэтому генные синтезаторы прикинули и решили создать security coalition, которая называется International Gene Synthesis Consortium (IGSC), а также выработать стратегию защиты. Таким образом, скоро лафа для хобби-бластеров закончится. Все заказанные гены на синтез будут проходить обязательную проверку на потенциальную опасность.

Comments

[giggster.livejournal.com]

так скоро всі ми станемо генетиками.

[progenes.livejournal.com]

да-да, пособіє для начінающіх біотерористів

[potan.livejournal.com]

Надо поспешить :-).

[tomotom.livejournal.com]

спасибо, очень важная информация!

[tomotom.livejournal.com]

potan опередил.

[lastcomm.livejournal.com]

А без фирмы насинтезировать в принципе невозможно? А купить синтезатор?

[progenes.livejournal.com]

Возможно.

[progenes.livejournal.com]

Какие тут человеколюбы собрались, любо-дорого посмотреть :-)

[achernitsky.livejournal.com]

А скажите, сколько времени при современной приборной базе может занять сравнение двух образцов ДНК?

В сериале "След" они получают результат на компьютер прямо из центрифуги за минуту, а сколько это занимает времени на самом деле?

[progenes.livejournal.com]

Из центрифуги за минуту это преувеличение. Допустим они используют кит, но после центрифуги мы получаем в лучшем случае раствор ДНК, который надо прочитать. Прежде чем почитать, надо слить пипетками реакционную смесь и засунуть в секвенатор. Чтение на обычных секвенаторах отдельных генов это пару часов. Если последовательности есть, то сравнение их это дело одной минуты.

Тем не менее для прочитки геномов с помощью пиросеквенирования скорость значительно выше за счет одновременного протекания большого количества проб. Максимальная скорость 25 млн нуклеотидов за 4 часа.

[ghrar.livejournal.com]

Здорово.
Со школы помню аминокислоты ATGC и правило комплементарности)))
Только боюсь, что любые "тесты на потенциальную опасность" бесполезны.
А можно узнать порядок цен на услуги приведённых фирм? У Генарта прикольный банер "скидки!")
Спасибо, просто о сложном)

[0lenka.livejournal.com]

Если честно, то биотерроризм при наличии некоторых материальных ресурсов (вполне посильных если не для отдельного энтузиаста, то для средней руки сообщества оных) - это настолько просто, что я давно уже удивляюсь отсутствию громких дел. То ль моральный уровень выпускников биофака по определению настолько высок, то ли контртеррористические товарищи холодной головой и чистыми руками так хорошо работают, то ли заниматься молекуляркой вне двести раз зарегистрированного института сложнее, чем я полагала. Не пробовала полимеразу на домашний адрес выписать, так что не скажу :)

[tomotom.livejournal.com]

недавно листал книжку Гасфилда по работе со строками в молекулярной биологии - ой, там такое щастье программисту!

[aaluck.livejournal.com]

Сработает, но только в краткосрочном плане.
В совсем долгосрочном -- синтез ДНК/РНК/белка по последовательности будет делать не фирма, а принтер на рабочем столе.
В промежуточном фирмочки подразмножатся. Будут в Москве, в Тегеране, в Исламабаде,...
Ну и проконтролируй их тогда.

[pretorious.livejournal.com]

а люди боятся свиного гриппа....

[pogorily.livejournal.com]

Возможно. Но требует довольно дорогого оборудования и специфической квалификации, достижимой не чтением литературы, а обязательно еще и опытом работы.

Это примерно как сделать дома пистолет (или пулемет). Ничего невозможного для слесаря высокой квалификации нет. Только вот мало таких слесарей. А из них столь малая часть захочет тратить на это довольно много времени и сил, что на практике этой возможностью можно пренебречь.

[toothedgoo.livejournal.com]

Вот тут автор прикинул, что стоимость оборудования и реактивов для самостоятельного получения ГМО в районе 300 тыс.руб. Насколько правдоподобно?
http://habrahabr.ru/blogs/biotech/52862/

[pogorily.livejournal.com]

Как вы думаете, почему идет довольно активная борьба с нелегальной торговлей оружием, но даже не слышно особо на тему нелегального его производства?
В обычном оружии ведь "ничего такого" нет - слесарка, штамповка, токарные работы и т.п.

Собственно, делают палестинцы какие-то "реактивные снаряды из водопроводных труб", но столь примитивные, что боевая эффективность их ничтожна. А что посерьезнее - покупается.

Смутно предполагаю, что с биологическими материалами что-то аналогичное.

[kmick.livejournal.com]

эхх, завидую я вам)

Ужас Ужас Ужас

[toothedgoo.livejournal.com]

Как самостоятельно сделать вирус гриппа
http://www.pnas.org/content/96/16/9345.abstract
Что подправить в A/H1N1 для повышения смертоносности
http://www.nature.com/nature/journal/v459/n7249/full/nature08157.html

[slotos.livejournal.com]

Пора переводить мозги (по меньшей мере) на электронику.

Re: Ужас Ужас Ужас

[progenes.livejournal.com]

Я как раз собиралась об этом написать. Все не так просто, но над этим работают.

[progenes.livejournal.com]

Можно еще кое на чем сэкономить :-)

[progenes.livejournal.com]

:-)

[0lenka.livejournal.com]

Дык специфика :) кустарная артель в принципе не может выпустить такое количество оружия, чтобы оно как-то серьезно повлияло на ход конфликта. Ну пять ружей в день выпустит, ну поднапряжется - полсотни в неделю... маломальский торговец оружием работает в других масштабах. А биологическое оружие воспроизводится само, дайте шанс только. И само же подстраивается, чтоы распространиться побыстрее.
Но, в общем, по биологическому оружию учебников нет, так что я не специалист. Ясно, что там все не так просто - сложно получить нужный материал, обеспечить нужную вирулентность, инкубационный период нужной длины, доставить в людное место - но ведь, насколько я понимаю, это все равно на порядок проще, чем распылить газ в вентиляции метро, подложить бомбу в поезд или угнать самолет.