1. Борьба с раком

Борьба с онкологическими заболеваниями — одна из самых перспективных областей применения CRISPR. Неслучайно первые испытания технологии на людях — в Китае и США — касались лечения рака. Специалисты предлагают использовать генное редактирование, чтобы повысить эффективность иммунотерапии. Суть методики заключается в том, что T-клетки извлекают из организма пациента, с помощью CRISPR модифицируют их для борьбы с опухолью, а затем, размножив, вводят обратно.

CRISPR также позволяет ученым манипулировать генами, чтобы смоделировать развитие рака на клеточных культурах и подопытных животных. К сожалению, у технологии есть и обратная сторона: согласно недавнему исследованию, клетки, измененные с помощью CRISPR, подвержены высокому риску превращения в раковые.

2. Лечение наследственных болезней

Многие наследственные болезни вызваны поломкой одного-двух генов. CRISPR идеально подходит для исправления таких ошибок. Например, компания CRISPR Therapeutics планирует использовать генное редактирование, чтобы победить серповидноклеточную анемию. Это генетическое заболевание, вызванное поломкой гена гемоглобина, приводит к искажению формы эритроцитов, анемии и хронической усталости.

Специалисты возьмут у пациента стволовые клетки крови, а затем с помощью CRISPR включат в них производство эмбриональной формы гемоглобина. Из клеток разовьются здоровые эритроциты, а состояние пациента улучшится.

CRISPR Therapeutics провела успешные эксперименты в лаборатории и планирует перейти к клиническим испытаниям. Осталось дождаться, пока их проведение одобрит FDA.

Помимо серповидноклеточной анемии, CRISPR можно использовать и против других генетических заболеваний, например, фиброза, болезни Хантингтона и наследственной слепоты.

3. Уничтожение вирусов и бактерий

CRISPR способен не только лечить, но и убивать — бактерии, вирусы и паразитов.

Недавнее исследование показало, что методика может стать эффективным средством против ВИЧ. Если особым образом настроить «генетические ножницы», они будут вырезать регуляторные гены вируса из зараженных клеток.

Это не позволит ВИЧ размножаться и остановит его распространение. По мнению авторов работы, методика уже скоро может стать основой для терапии.

4. Редактирование эмбрионов

«Дизайнерские дети» — одна из самых обсуждаемых тем при разговоре о CRISPR. Однако технология способна на большее, чем подобрать младенцу желаемый цвет глаз. Внося изменения на уровне эмбрионов, можно снизить риск выкидышей и устранять болезнетворные мутации. При необходимости дефектные копии генов можно заменить еще раньше — на стадии сперматозоидов и яйцеклеток.

5. Революция в трансплантологии

Трансплантология переживает кризис: донорских органов не хватает, а эффективные методики, позволяющие избежать отторжение, до сих пор не разработаны. Проблему также представляет черный рынок органов.

CRISPR позволяет модифицировать органы животных — например, свиней — таким образом, чтобы их можно было пересадить человеку.

Согласно другому подходу, стволовые клетки человека можно пересадить животному, а затем под контролем CRISPR вырастить их них нужный орган.

Прежде чем технология станет обыденной, ученым предстоит еще немало поработать, однако опыты на грызунах уже доказали работоспособность идеи.

6. Новые методы диагностики

Современные методы диагностики часто медленны и требуют физического присутствия пациента. Компания Mammoth Biosciences, основанная одним из первооткрывателей генного редактирования, предлагает иной подход. В компании разрабатывают простой диагностический тест на основе CRISPR, который будет напоминать лакмусовую бумажку и менять цвет при положительном результате. Технология позволит быстро выявлять болезни как в больнице, так и дома.

7. Сельское хозяйство 2.0

Население Земли растет, а условия для производства пищи ухудшаются из-за изменений климата. Чтобы прокормить миллиарды людей, нужны новые сельхозкультуры — более урожайные и устойчивые к засухам и вредителям. Создать их позволит CRISPR. Например, исследователи из Калифорнии разрабатывают сорта какао, которые обеспечат стабильные урожаи несмотря на потепление и вспышку грибковых заболеваний. Кроме того, «отредактированные» растения могут просто стать более вкусными и удобными для сбора. 

8. Эффективное хранение продуктов

CRISPR позволяет не только повысить урожаи, но и сохранить их после сбора. Например, ученые из Китая создали пшеницу, которая не подвержена заражению грибком. А в США разработали шампиньоны, которые дольше сохраняют товарный вид. В будущем CRISPR может заменить традиционные пищевые консерванты, что сделает пищу более здоровой.

9. Экологически устойчивое пивоварение

Новые веяния достигли даже такой традиционной области, как пивоварение. Исследователи из Калифорнии внедрили в пивные дрожжи геном, который обеспечивает пиву вкус хмеля — при этом сам хмель в напиток можно уже не добавлять. Учитывая, что на производство хмеля требуются большие объемы воды, «CRISPR-пиво» сократит воздействие на окружающую среду.

10. «Дизайнерские» питомцы и ветеринария

Первые генетически отредактированные собаки родились в Китае в 2015 году. Бигил Геркулес и Тиангу получили от ученых повышенную мышечную массу и работоспособность. Китайские исследователи также планировали наладить разведение карликовых свиней с настраиваемым цветом и узором, но этот проект закрыли.

Применение CRISPR в ветеринарии может быть не таким впечатляющим, однако оно будет иметь большее экономическое значение — например, остановит распространение болезней.

11. Возрождение вымерших видов

Последние мамонты вымерли около 3600 лет назад, однако некоторые исследователи считают, что CRISPR позволит их вернуть. Ученые планируют внедрить гены мамонта в геном слона, чтобы создать гибридное животное, которое выглядит подобно мамонту. По плану, эти существа сыграют роль в борьбе с изменениями климата, преобразовав тундру в холодную степь.

12. Новые лекарства

Генное редактирование может ускорить процесс создания новых лекарств. Использовав технологию, можно включить или отключить гены, чтобы выявить те из них, что отвечают за определенные заболевания или невосприимчивость к терапии. CRISPR также позволяет реалистично моделировать болезни на животных или клеточных культурах.

13. Инновации в биотехнологиях

Химическая промышленность зависит от бактерий, синтезирующих различные соединения. CRISPR предоставляет способ эффективно манипулировать их геномом и придавать им новые свойства. Это открывает путь к производству новых ароматизаторов, чистящих средств и многих других продуктов. 

14. Биотопливо

Год назад ученые из Synthetic Genomics и ExxonMobil создали богатый маслами штамм водорослей, который может стать основой для топлива. Исследователи применили CRISPR, чтобы выделить гены, отвечающие за производство масел, и стимулировать их активность. Синтез необходимых веществ удвоился без потерь в скорости роста. Долгосрочная цель команды — получить биотопливо, которое сможет конкурировать с нефтью. 

15. Биологическое оружие

CRISPR можно применять не только в мирных целях. Эксперты полагают, что злоумышленники могут с его помощью создать новые штаммы опасных болезней или вредителей, уничтожающих основные сельхозкультуры.

Национальная разведка США так серьезно относится к этой угрозе, что включила редактирование генов в список угроз национальной безопасности. Контролировать технологию очень сложно, учитывая что оборудование для редактирования геномов можно уместить в обычном гараже.

Ежедневно со всего мира приходят новости о новых методиках применения CRISPR. Недавно Хайтек+ писал о восьми проектах генного редактирования, которые способны изменить мир к лучшему.