На патогенном уровне: бороться с вирусами будут с помощью редактирования генома

Российские ученые испытали новый подход для борьбы с вирусами. Они использовали технологию генетического редактирования для запуска защитных механизмов клеток, в которые уже проник возбудитель инфекции. Искусственно активировав семейство белков APOBEC/AID, им удалось подавить репликацию вирусов гепатита В и D на 80–85%. Теперь специалисты намерены выявить наиболее универсальные внутриклеточные факторы и создать на их основе первое лекарство широкого спектра действия. По мнению экспертов, новый метод может быть действенным средством лечения, однако необходимо тщательно исследовать побочные эффекты.

Опора на собственные силы

Специалисты лаборатории генетических технологий в создании лекарственных средств Института медицинской паразитологии, тропических и трансмиссивных заболеваний Сеченовского университета предложили новый метод борьбы с инфекциями. Они обнаружили ряд белков, которые подавляют активность вирусных частиц, проникших в клетку. Ученым удалось произвольно задействовать этот механизм с помощью системы генетического редактирования CRISPR/Cas9. Сейчас они намерены определить наиболее универсальные протеины, эффективные против большинства вирусов, и создать на их основе лекарство против широкого спектра таких заболеваний.

Сегодня основные средства борьбы с вирусами — это вакцины и препараты на основе антител. Они должны препятствовать проникновению частиц внутрь клетки.

Но если это все-таки произошло и человек уже заболел, то единственным средством борьбы может быть интерферон. Этот вид белков активирует сотни противовирусных генов, что позволяет остановить или замедлить репликацию. Однако вещество эффективно только против немногих видов инфекции.

— Мы разработали подход для выявления и активации с помощью системы генетического редактирования CRISPR/Cas9 отдельных ключевых противовирусных факторов, которые не зависят от интерферона, но могут блокировать инфекции. Эту технологию можно будет использовать для создания препарата, эффективного против широкого спектра заболеваний, — рассказал заведующий лабораторией Дмитрий Костюшев.

Научная команда отобрала 157 генов и проанализировала их реакцию на возбудителей гепатитов B и D. Это позволило выделить ряд противовирусных факторов в клетках.

Оказалось, что семейство белков APOBEC/AID, эффективно против ДНК- и РНК-содержащих вирусов. Как показали эксперименты на клеточных моделях хронических инфекций, было достаточно активации всего нескольких из этих белков, чтобы подавить заболевание на 80–85%. Анализ полезности такого подхода против ряда других тяжелых случаев показал аналогичные результаты.

— Наша гипотеза, что отдельные внутриклеточные факторы могут эффективно подавлять репликацию вирусов, подтвердилась. Первостепенная задача теперь — проанализировать не отдельные гены, а целые группы на максимально широком наборе и отобрать наиболее универсальные противовирусные факторы. Их можно будет в перспективе использовать для борьбы не только с уже существующими инфекциями, но и с теми, что появятся в будущем. Судя по прогнозам ВОЗ и Минздрава, пандемии будут происходить всё чаще, поэтому арсенал средств, позволяющих с ними бороться, необходимо расширять, — сказал Дмитрий Костюшев.

Побочные эффекты

Антитела и Т-клетки, которые специфически реагируют на белки вирусов, — это адаптивный иммунитет, который вырабатывается после встречи с патогеном, пояснил «Известиям» научный сотрудник Института иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН Михаил Боклов. Кроме него, есть еще врожденные механизмы, к которым относится APOBEC/AID. Они зачастую не дают инфекции разгуляться и справляются с ней без запуска адаптивного иммунитета. Это 90% всей защиты организма, которые работают непрерывно.

— Ученые обнаружили, что белки APOBEC/AID могут разрушить вирус прямо внутри клетки.

Они переписывают код, меняя в нем одну «букву» на другую, не оказывая токсичного действия. Но чрезмерная активация белков ведет к мутациям в собственном геноме человека, в том числе в генах, ведущих к раку. Терапия может оказаться с побочными эффектами, в том числе онкологией, — сказал Михаил Болков.

По его словам, для прямой активации нужных генов был разработан набор точных инструментов на основе модифицированных систем CRISPR-Cas9, получивших название — CRISPRa. Было показано, что этот подход безопасен и эффективен, например, для исправления генетических дефектов и подавления ВИЧ-инфекции.

— Это очень актуальная тема, так как пока у нас нет надежных препаратов, излечивающих от гепатитов B и D. Имеющиеся средства только подавляют активность этих вирусов. Эти исследования можно приветствовать, но пока они добились снижение репликации на 80% и только в эксперименте. Нужно еще много работать, чтобы такое лекарство вошло в практику,— сказал академик РАН, эпидемиолог Вадим Покровксий.

Направлять последовательности CRISPR/Cas9, запускающие противовирусные реакции, в клетки ученые предлагают с помощью ранее разработанной ими системы доставки на основе биологических наночастиц.