Мы стоим на грани самой значительной революции в истории 

Мир видел множество революций, первые разрушали монархии и строили на их месте республики, другие автоматизировали заводы и позволяли человеку выйти в космос, третьи давали образование неграмотным крестьянам и полностью меняли мировоззрение общества. Но ни политическая, ни научно-техническая, ни культурная революции не смогут сравниться по своей значимости с той, о которой мы сегодня поговорим. 

Шанс взять эволюцию в свои руки

Человечество добралось до информационной основы жизни – ДНК и научилось ее редактировать. И хоть сейчас методика находится в начале пути своего развития, уже есть нескромные результаты её применения. Редактирование генома бросает вызов эволюции и самой природе, теперь мы все реже задаемся вопросом: «Как будет выглядеть человек через миллион лет эволюции» и все чаще: «Какими будут человек и общество будущего» если с помощью редактирования генома мы возьмем эволюцию в свои руки?". Возможно, наши потомки будут вечно молодыми, красивыми, здоровыми и счастливыми людьми, а возможно, все скатится в типичную антиутопию с циничными и жадными правителями, обладающими сверхчеловеческими качествами, в подчинении которых окажется общество рабов, с урезанным до минимума генетическим материалом. Оставим этот вопрос нашим потомкам, так как самая иррациональная вещь в мире — это пытаться представить себе будущее на основе наших нынешних знаний и опыта.

  Однако редактирование генома уже позволяет создавать дешевые лекарства, бороться с генными заболеваниями, создавать новые породы домашних животных и сельскохозяйственных культур. В 2018 году родились первые люди с отредактированным геномом — близнецы Лулу и Нана, которым после генетического вмешательства не страшен ВИЧ.

Трудности редактирования генома

Несмотря на заявления СМИ о том, что процедура редактирования генома очень проста, технология имеет некоторые трудности и ограничения. Исследователь может столкнуться с рядом проблем:

1. Необходимо найти и правильно выбрать область редактирования.

2. При редактировании можно зацепить несколько не целевых участков генома, которые трогать не нужно.

3. Ген может выполнять несколько функций, отключив или включив его в надежде исправить одну, мы можем сломать организм, воздействуя на другие функции.

4. Нужна система проверки выполненного редактирования.

О методах редактирования генома вы можете прочитать в нашей прошлой статье (нужна ссылка! Объяснять заново, это листа 4 займёт), их не так много, но они требуют принципиально разных подходов к разработке реагентов.

Софт в помощь при редактировании генома

В свободном доступе можно найти несколько программ, призванных помочь учёным редактировать геном, вот некоторые из них:

1. VectorBuilder
   https://en.vectorbuilder.com/
   Сайт, на котором можно заказать готовый вирусный вектор или создать свой с помощью специальной программы. Самостоятельный инжиниринг вектора очень увлекателен из-за отличного дизайна программного обеспечения. Все элементы создаваемого вектора интерактивны и сопровождаются исчерпывающей информацией. Каждый готовый элемент сопровождается ссылкой на литературу – источник информации, обосновывающий использование именно этого решения. Есть 2 варианта вставки рабочих элементов – взять уже готовые и проверенные экспериментально из библиотеки или самостоятельно собрать с нуля.
2. CRISPRDB
   https://crisprdb.org/
   Библиотека целевых РНК для технологии CRISPR/Cas9 с компьютерным расчетом эффективности. При выборе целевой последовательности из списка можно просмотреть часть гена с которой она будет взаимодействовать, а также вероятность того, что Cas9 с выбранной РНК будет редактировать не только целевой ген, но и что-то еще.
3. Invitrogen TrueDesign Genome Editor
   https://apps.thermofisher.com/apps/genome-editing-portal/
   Инструмент, позволяющий открыть последовательность гена по его названию, выбрать зону редактирования с помощью маппинга, после чего программа сама найдет целевые последовательности, которые можно использовать для создания РНК для Cas9. Программа также показывает не целевые участки генома, попавшие под редактирование. Программа имеет хорошую визуализацию.
4. CHOPCHOP
   https://chopchop.cbu.uib.no/
   Визуальная часть сайта не на самом высоком уровне, но это компенсируется функциональностью и простотой. Основное направление сайта — подбор РНК для системы CRISPR/Cas9, но также могут быть разработаны реагенты для аналогичных методов разрезания ДНК — TALEN, CRISPR/Cpf1 и CRISPR/Cas13. Вы также можете сконструировать инструменты, которые не только будут отключать, но и активировать необходимый ген. Автоматический выбор праймеров для реакций ПЦР очень полезен для проверки успешности результата редактирования генома.

Все эти программы объединяет одно – простота использования и хорошая визуализация. Это очень важно для пользователя, так как процедура инжиниринга реактивов для редактирования генома - процесс длительный и не лишённый творческого подхода. Некоторые подобные программы, не обладающие хорошим дизайном, в процессе работы хочется закрыть и не использовать в дальнейшем никогда, так как интуитивно вообще не понятно, как ими пользоваться, и даже более того, не очевидно, с чего начать знакомство с этим ПО.

Идеальное приложение для тех, кто хочет изменить ход эволюции

На основании рассмотренных программ можно сделать вывод об основных обязательных качествах разрабатываемого софта:

1. Хорошая визуализация и дизайн. Эти параметры упрощают начало обучения работе в программе и экономят время. Дружественный дизайн более привлекателен, не вызывает желания немедленно закрыть программу, специалист больше работает в таком ПО, меньше устает, поэтому его продуктивность увеличивается. Наша команда HMND с помощью грамотного дизайна сэкономила сотни часов пользователей программ для работы в области генетики и биоинформатики, поэтому мы понимаем важность этого аспекта больше, чем кто-либо другой.
2. Простота использования. Программа не должна иметь перегруженный интерфейс, каждое действие должно быть интуитивно понятным.
3. Программа должна быть аналогична инструментам, которыми уже владеет пользователь. Возможно, при разработке нового ПО стоит опираться на опыт уже разработанных программ, которые специалисты наиболее часто используют. Например, маппинг можно сделать аналогичным с таковым в уже существующих геномных браузерах, а за основу процесса сравнения генетических последовательностей можно взять принципы, используемые в программах для выравнивания генома. Таким образом, можно значительно упростить порог входа юзера. 
4. Интеграция с существующими геномными браузерами. Пользователь должен иметь возможность как самостоятельно вводить генетические последовательности, так и иметь инструменты для поиска в более глобальной базе данных. Как минимум программа должна содержать несколько сборок геномов человека и наиболее часто используемых в экспериментах животных.
5. С разрешения пользователя, и если это не нарушает авторские права, возможно создание собственной базы готовых решений. Пользователь заказал реагент, реагент сработал хорошо, пользователь оставил хороший отзыв и информация о реагенте навсегда остается в базе данных программы. Следующий пользователь может заказать тот же реагент из библиотеки программного обеспечения, не тратя время на проектирование. По мере роста клиентской базы, растет и база информационная, что делает программу еще более привлекательной.
6. Наличие механики прогнозирования успешного результата при выборе того или иного реагента для редактирования генома. Редактирование генома — это целенаправленная вещь, привязанная к определенной области генома. В процессе подбора реагентов для редактирования генома мы можем получить частицу, которая будет успешно редактировать целевой ген, но одновременно редактировать десяток других генов, что приведет к непредсказуемым последствиям.
7. Хорошим дополнением, повышающим доверие к программе, является ссылка на источник информации о положительном результате готового решения. Например, мы хотим синтезировать РНК методом CRISPR/Cas9, программа предлагает нам список готовых решений и для каждого из них есть ссылка на статью с исследованиями, где эта РНК используется и есть положительный результат. 
8. Наличие поддержки, учебных пособий для обучения и режима интерактивных подсказок для быстрого освоения программы.

Заключение

Генетическое редактирование – быстро развивающаяся технология, не лишенная недостатков, большая часть которых устраняется с опытом использования каждой из методик. На скорость разработки метода влияет количество ученых, участвующих в процессе, а также разнообразие программного обеспечения или его универсальность. Поэтому не нужно бояться делать ПО, похожее на готовые программы, нужно стремиться делать более удобное и многофункциональное ПО, не лишенное уникальных решений.

‍