CRISPR-скрининг выявил гены и мишени для защиты от инфекции SARS-CoV-2
Учёные из Нью-Йоркского центра генома, Нью-Йоркского университета и Медицинской школы Икан на горе Синай провели полногеномный скрининг с использованием нокаутирующих CRISPR для выявления новых потенциальных терапевтических мишеней для SARS-CoV-2. Они исследовали, какие генетические модификации делают клетки лёгких человека более устойчивыми к инфекции. Результаты, опубликованные в Cell 24 октября, выявили отдельные гены и регуляторные сети, необходимые вирусу, подавление которых, напротив, обеспечивает устойчивость к инфекции.
Для понимания сложных взаимодействий между вирусом и клеткой-хозяином команда использовала широкий спектр методов: геномное редактирование, секвенирование единичных клеток, конфокальную микроскопию и вычислительный анализ данных экспрессии генов и протеомики. Было обнаружено, что ингибирование новых генов-мишеней с помощью низкомолекулярных соединений (лекарств) значительно снижает вирусную нагрузку — в некоторых случаях до 1000 раз.
Кластеры генов указывают путь
Гены, нокаут которых наиболее сильно снижал вирусную инфекцию, сгруппировались в несколько белковых комплексов: вакуолярные АТФазы, ретромер, Commander, Arp2/3 и PI3K. Многие из этих комплексов участвуют в транспорте белков к клеточной мембране и обратно.
Среди топовых генов только ACE2, рецептор, связывающий вирусный белок Spike, показал тканеспецифичную экспрессию. Остальные гены экспрессировались широко, что указывает на универсальность механизмов заражения. Протеомный анализ показал, что несколько топовых генов напрямую взаимодействуют с белками вируса.
Механистические инсайты: холестерин и вирусные рецепторы
Используя технологию, сочетающую CRISPR-редактирование с секвенированием РНК единичных клеток (ECCITE-seq), учёные обнаружили, что потеря некоторых ключевых генов приводит к активации путей биосинтеза холестерина и увеличению его уровня в клетке. Изучение амлодипина, препарата, влияющего на уровень холестерина, показало, что он блокирует инфекцию SARS-CoV-2.
Также было выявлено, что потеря гена RAB7A препятствует проникновению вируса, удерживая рецепторы ACE2 внутри клетки и не позволяя им достичь мембраны.
Это исследование открывает новые направления для разработки терапии, нацеленной на гены хозяина, а не только на сам вирус.