Ученые искусственно ускорили эволюцию человека для борьбы с ВИЧ
Геномный редактор CRISPR/Cas9 помог биологам искусственно "форсировать" эволюцию иммунной системы человека, что, как они надеются, поможет в ближайшее время создать универсальное лекарство от ВИЧ на базе созданных таким образом антител, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell Reports.
"Это то, что вирусологи, занимающиеся ВИЧ, давно хотели заполучить. Я надеюсь, что наша разработка сделает эту задачу, казавшуюся непосильной еще год назад, тем, что все мы сможем реализовать уже в ближайшее время", - рассказывает Джадд Хультквист (Judd Hultquist) из университета Калифорнии в Сан-Франциско (США).
Геномный редактор CRISPR/Cas9, названный главным научным прорывом 2015 года, был создан американским ученым Фэнем Чжаном (Feng Zhang) и рядом других молекулярных биологов примерно три года назад, и с тех пор он пережил несколько модернизаций, которые позволяют ученым использовать его для редактирования генома со стопроцентной точностью.
Можно сказать, что борьба с ВИЧ является своеобразным "возвратом к корням" для CRISPR/Cas9 - изначально она развилась внутри бактерий сотни миллионов лет назад именно для защиты от ретровирусов, и лишь в 2012 году Фэн Чжан (Feng Zhang) и его коллеги приспособили ее для редактирования генома многоклеточных существ.
Сегодня многие ученые пытаются использовать данный геномный редактор для того, чтобы "вырезать" генетический код ВИЧ из ДНК зараженных клеток и тем самым очистить их от инфекции. "Чистая" реализация этой задачи, как отмечают Хультквист и его коллеги, крайне сложна, поэтому авторы статьи решили подойти к ней с иной стороны - заставить иммунные клетки человека самостоятельно выработать защиту от вируса иммунодефицита.
Для этого ученым пришлось создать особую методику введения белка Cas9 и РНК-шаблонов, по которым он осуществляет редактирование, в иммунные клетки, так как традиционное для подобных манипуляций заражение специальным ретровирусов по понятным причинам не работает. Оказалось, что подобную "инъекцию" можно осуществить, расширив поры в клетках при помощи электрического тока, через которые молекулы Cas9 и РНК будут свободно проникать внутрь.
Решив эту задачу, Хультквист и его коллеги создали особую версию CRISPR/Cas9, которая позволила им в автоматическом режиме вносить мутации в гены CXCR4 и CCR5 и еще 43 других участка ДНК, которые ВИЧ использует для проникновения в Т-клетки, и проверили несколько сотен "мутантных" вариантов этих областей генома.
Подобный подход позволил биологам выделить несколько самых важных генов - LEDGF и TNPO3, отключение или изменения в которых повышают стойкость иммунных клеток к ВИЧ, и "нащупать" несколько возможных путей для создания универсальной генной вакцины от этой болезни. Кроме того, авторы статьи надеются, что их подход "форсированной эволюции" поможет разработке конвенциональных лекарств, более эффективно подавляющих размножение вируса и не вызывающих побочных последствий, как современные антиретровирусные препараты.
В ближайшем будущем авторы статьи планируют улучшить этот подход, внося не только случайные мутации в ДНК иммунных клеток, но и копируя те участки ДНК, которые содержатся в Т-клетках людей, по природным причинам иммунных к действию ВИЧ. Схожим образом, как считает Хультквист, можно разрабатывать лекарства и от других пока неизлечимых болезней.
