Стратегия, базирана върху CRISPR, показва обещаващи резултати срещу грипния вирус и коронавирус SARS-CoV-2 при животински модели
Изследователи от Технологичния институт в Джорджия и Университета Емори успешно използват базирана на CRISPR стратегия за ограничаване на инфекцията от грипния вирус и коронавирус SARS-CoV-2 при животински модели.
Антивирусната стратегия, разработена от изследователите, се състои в това, да се достави в клетките, засегнати от инфекцията, информационната РНК на един ензим, който реже РНК-то на вирусния геном в специфични и постоянни позиции. След лечение изследователите наблюдават намаляване на концентрацията на грипния вирус при мишки и намаляване на репликацията на коронавирус и симптомите на заболяването при хамстери. Възможността да се променя компонент от лечението, за да бъде насочван по специфичен начин към различни вируси, предлага възможност за бързо адаптиране на стратегията към други вируси. Този подход може да бъде много полезен в случай на нововъзникващи вируси, след като бъде получена последователността на техния геном (след секвениране на генома).
Системата CRISPR, насочена към вирусна РНК
Системата за редактиране на генома CRISPR произлиза от бактериален механизъм за откриване наличието на вируси, на които бактерията предварително е била изложена, чрез разпознаване на вирусния геном и действие срещу тях. Подобна е и стратегията, която изследователите използват като инструмент за справяне с грипния вирус или коронавирусните инфекции.
Изследователите използват информационна РНК, кодираща режещия ензим Cas13a РНК, в комбинация с направляваща РНК, която насочва протеина Cas13a (веднъж синтезиран) към специфични области на вирусния геном. Действието на Cas13a е да фрагментира вирусния геном, като по този начин предотвратява образуването на нови вириони и компрометира оцеляването на вируса.
Изследователите избират да използват информационна РНК, тъй като тя улеснява бързата експресия на протеина, не се задържа дълго в клетките и е малко вероятно да се интегрира в генома. Точно тази временност свежда до минимум възможността, след като веднъж е синтезиран бактериалния ензим Cas13a, срещу него да възникне нежелан имунен отговор. В допълнение, екипът въвежда някои модификации на нуклеотидите на информационната РНК, за да смекчи действието на вродените имунни механизми.
Първоначално екипът е разработил стратегия за Cas13a-RNA, насочена към грипния вирус. Изследователите са използвали направляващи РНК, които специално разпознават гените на вирусната полимераза. Предимство на насочването към тези гени е, че те са силно консервирани във вирусите, до голяма степен поради тяхната функционална значимост. При липса на полимераза вирусите не могат да репликират своя геном, което е необходимо за генериране на нови вирусни частици.
След доказването, че инструментът, получен от CRISPR срещу вируса, проработи в клетъчни култури, екипът го прилага в животински модел от мишка, при който наблюдава намаляване на вируса в белите дробове, включително и когато третирането е направено 24 часа след началото на инфекцията.
След това изследователите се замислят дали подходът може да работи срещу нововъзникващи вируси като SARS-CoV-2. В този случай те проектират насочващи РНК, водещи към консервативни региони на вирусната репликаза и протеина на вирусния нуклеокапсид. След тестване на ефикасността му в клетъчен модел, екипът преминава към животински модел на хамстер, където установява, че еднократна доза е в състояние да предизвика промяна в патофизиологията на инфекцията от SARS-CoV-2.
Адаптивно и лесно за администриране лечение
Стратегията за използване на Cas13 (или по-скоро неговите инструкции) и на направляваща РНК, насочена към вирусния геном, е лесна за пренасяне към други вируси, отговорни за широко известни заболявания или нововъзникващи вируси.
„В нашето лекарство единственото нещо, което трябва да се промени, за да се премине от един вирус към друг, е водещата верига. Просто трябва да сменим една РНК последователност. Това е всичко“, казва Филип Сантангело, изследовател в катедрата по биомедицинско инженерство в Технологичния институт в Джорджия към университета Емори и един от ръководителите на работата. „Преминахме от грип към SARS-CoV-2, вирусът, който причинява COVID-19. Те са невероятно различни вируси, но успяхме да го направим много бързо, само като сменихме една РНК верига."
„Едно от първите неща, които обществото и Центърът за контрол на заболяванията ще трябва да изясни, когато се появи пандемия, е генетичната последователност“, казва Дарил Вановер, изследовател в лабораторията, ръководена от Сантангело и един от авторите на работата. „След като веднъж Центърът за контрол на заболяванията публикува тези последователности, имаме всичко, което ни е необходимо. Веднага можем да проследим регионите, които ни интересуват да използваме като мишени и да приключим с вируса."
Благодарение на подбора на консервативни региони, изследователите изчисляват, че подходът може да работи срещу 99% от щамовете на грипния вирус от последния век.
За доказателство на концепцията в животински модели изследователите се обръщат към система за приложение, подобна на тази, която вече се използва в други ситуации: пулверизатор, който разпръсва лечебния разтвор на малки капчици и улеснява вдишването му. Този подход е част от целите на проекта PREPARE, в който участват изследователите, който има за цел да създаде обратими, безопасни, ефективни и преходни генни модулатори, които могат да бъдат адаптирани и администрирани бързо.
Работата показва in vivo, в животински модел, че Cas13a може да се използва за смекчаване на ефектите от респираторни патогени. Все още е твърде рано да се планира използването му при хора. Изследователите отбелязват, че все още са необходими повече проучвания, за да се разберат точните механизми, свързани с ефективността на лечението и да се анализира в детайли безопасността и липсата на странични ефекти. Също така ще е необходимо да се оптимизират техническите подробности относно дозите и системата на прилагане.
Научна статия: Blanchard EL, et al. Treatment of influenza and SARS-CoV-2 infections via mRNA-encoded Cas13a in rodents. Nat Biotech. 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41587-021-00822-w
Fuente: Easy-to-deliver mRNA treatment shows promise for stopping flu and Covid-19 viruses. https://bme.gatech.edu/bme/easy-deliver-mrna-treatment-shows-promise-stopping-flu-and-covid-19-viruses
Автор: Amparo Tolosa, Genotipia
Превод от испански: Лиляна Петрова
Коментари
Публикуване на коментар