CRISPR-фермент запрограммирован на уничтожение вирусов в клетках человека

Многие из самых распространенных или смертоносных патогенов человека — это РНК-вирусы (например, Эбола, Зика, грипп), и для большинства из них нет одобренных FDA методов лечения. Команда исследователей из Broad Institute of MIT and Harvard превратила CRISPR-фермент, разрезающий РНК, в противовирусное средство, которое можно запрограммировать на обнаружение и уничтожение РНК-вирусов в клетках человека.

Ранее фермент Cas13 адаптировали как инструмент для редактирования человеческой РНК и как диагностикум для обнаружения вирусов или бактерий. Данное исследование — одно из первых, где Cas13 (или любая CRISPR-система) используется как противовирусное средство в культивируемых клетках человека.

Исследователи объединили противовирусную активность Cas13 с его диагностической способностью, создав единую систему CARVER (Cas13-Assisted Restriction of Viral Expression and Readout), описанную в Molecular Cell. В будущем она может использоваться для диагностики и лечения вирусных инфекций, включая новые и возникающие вирусы.

Потребность в новых подходах

За последние 50 лет было создано 90 одобренных противовирусных препаратов, но они лечат лишь 9 заболеваний, а вирусы быстро развивают устойчивость. Только для 16 вирусов есть одобщенные FDA вакцины.

Поиск мишеней

Команда сосредоточилась на Cas13, который в природе нацелен на вирусную РНК у бактерий. Сначала они провели скрининг РНК-вирусов, вычислительно определив тысячи сайтов в сотнях видов вирусов, которые могут быть эффективными мишенями для Cas13. Искали участки, которые с наименьшей вероятностью мутируют и при разрезании наиболее вероятно инактивируют вирус.

Экспериментальная проверка

Исследователи протестировали активность Cas13 в клетках человека, зараженных тремя разными РНК-вирусами:

Через 24 часа после заражения Cas13 снизил уровень вирусной РНК в культурах клеток до 40 раз. Через 8 часов после воздействия вируса гриппа инфекционность вируса была снижена более чем в 300 раз.

Диагностический компонент

В систему CARVER был включен диагностический метод SHERLOCK на основе Cas13, позволяющий быстро измерять оставшийся уровень вирусной РНК в образце.

Перспективы

Система CARVER рассматривается как мощный и быстро программируемый инструмент для исследований вирусной биологии и потенциально для клинического применения: диагностики, лечения и оценки эффективности терапии с возможностью быстрой адаптации к новым или устойчивым вирусам.