Храбрый новый мир манипуляции с генами в мозге человека

В последние годы ученые обнаружили мобильные фрагменты генетического материала, которые перемещаются внутри клеток. Эти части называются ретротранспозонами. Они могут копировать себя и вставлять рядом и в ДНК и тем самым вызывать мутации. Австралийские исследования, недавно опубликованные в журнале Nature, показывают, что ретротранспозоны могут изменять геном клеток человеческого мозга. Фактически, ретротранспозоны более эффективно проникают в гены нейрона, чем те, которые были использованы для сравнения. Тысячи ретротранспозоновых мутаций были замечены в двух из пяти областей, исследованных из мозгов человеческих посмертных доноров.

Хотя эти фрагменты ДНК не являются генами, они взаимодействуют с генами, которые перескакивают на разные участки внутри хромосомы (возможно, вы слышали о том, что в 1984 году Нобелевская премия Барбары Мак-Клинток выиграла открытие «прыгающих генов»). Все клетки имеют ферменты, которые вырезают транспозоны из последовательности ДНК, которые затем вставляют обратно в другие места в ДНК. Иногда разрез включает соседний ген вместе с транспозоном, и, таким образом, при повторном введении происходит автостопный переход гена в новое место. Прыжки вокруг не случайны; это происходит преимущественно в активные кодирующие белок области, даже иногда в другой хромосоме. Потенциал изменения функции огромен, но мы не знаем, какие функциональные последствия происходят. Мы знаем, что этот процесс наиболее распространен у людей и высших приматов.

Некоторое время мы знаем, что на все клетки влияют эпигенетические эффекты; то есть события в окружающей среде могут изменить геном. Механизм вполне может включать ретротранспозоны. Генная манипуляция может быть особенно надежной для изменения обучения и памяти. Не случайно, что ретротранспозоновые мутации были замечены в человеческом гиппокампе, область мозга, наиболее непосредственно участвующая в формировании воспоминаний и одной части мозга, где новые клетки постоянно рождаются у взрослых. Память изученных событий является результатом более или менее длительных изменений в соединениях (синапсах) среди ячеек в схемах, которые обрабатывали обучение. Эти длительные изменения активируются за счет производства новых белков в этих синапсах. Этот белок находится под генетическим контролем (таким образом, память может быть устойчивой, потому что гены могут заменить любой белок, который со временем ухудшается).

Олдос Хаксли, 1894-1963

• Скрытые затраты на высококалорийную рецессию
• ВНИМАНИЕ! Эксперты не знают всего
• Используем ли мы только 10% нашего мозга?
• Марка против общего: когда это имеет значение (и что делать, когда это делает)
• 10 причин не читать эту статью

Последствия этого открытия для обучения и памяти – и функция мозга в целом – неоценимы. Что еще более важно, и здесь появляется «Храбрый новый мир», должна существовать возможность манипулирования генными функциями предсказуемыми и прочными способами с использованием синтетических транспозонов (которые должны быть легко изготовлены). Транспортировка синтетических ретротранспозонов в нейроны может быть выполнена путем упаковки их безвредным вирусом; основы технологии «трансфекции» уже установлены. Трудная часть будет заключаться в том, чтобы обнаружить, какие транспозоны вызывают желаемые изменения в функции мозга. Но представляется разумным протестировать различные ретротранспозоны в надежде, что некоторые могут быть найдены, что поможет цементировать или увеличивать воспоминания и, возможно, другие, которые стирают нежелательные воспоминания, возникающие при синдроме посттравматического стресса. Однако есть потенциальная сторона вниз. Некоторые ретротранспозоны могут быть причиной рака.

Источник:

Baillie, JK, et al. (2011) Соматическая ретротранспозиция изменяет генетический ландшафт человеческого мозга. Природа. 479: 534-537.

• Что говорит мозг о мозге
• Могут ли женатые люди быть счастливыми?
• Сохранение осознанности во время праздников
• Тайны Ночей Терроры
• Спорт как война?

ПРИМЕЧАНИЕ. Моя новая книга о практических способах улучшения памяти будет выпущена 1 августа. Вы можете заказать сейчас по адресу: http://www.skyhorsepublishing.com/book/?GCOI=60239100060310