Нокауты в человеческих клетках указывают на патогенные мишени

Исследователи из Института Уайтхеда разработали новый подход для генетики в человеческих клетках и использовали его для идентификации конкретных генов и белков, необходимых патогенам.

Создав коллекцию клеток с нокаутом для большинства человеческих генов, авторы смогли найти гены, которые патогены используют для проникновения и уничтожения клеток человека. Идентификация таких факторов может помочь в будущей разработке новых терапевтических средств для борьбы с инфекционными заболеваниями.

В большинстве культур человеческих клеток гены присутствуют в двух копиях: одна унаследована от отца, другая — от матери. Инактивация гена мутацией поэтому неэффективна, так как когда одна копия инактивирована, вторая обычно остаётся активной и берёт на себя её функцию.

В новой работе исследователи использовали редкую линию человеческих клеток, в которой почти все хромосомы присутствуют в единственной копии (гаплоидная линия). В этих клетках они создали мутации почти во всех человеческих генах и использовали эту коллекцию для скрининга генов хозяина, используемых патогенами.

Результаты скрининга:

• Вирус гриппа: Экспонируя клетки вирусу гриппа, авторы выделили мутантов, устойчивых к нему, и идентифицировали мутировавшие гены. Эти гены кодируют транспортную молекулу и фермент, которые вирус гриппа использует для захвата клеток.
• Бактериальные токсины: Совместно с Карлой Гимрайнш из лаборатории Хидде Плоега клетки с нокаутом подвергали действию нескольких бактериальных токсинов для выявления устойчивых клеток и ответственных за это генов.
  • Был идентифицирован ранее не охарактеризованный ген, необходимый для интоксикации дифтерийным токсином и экзотоксином А.
  • Обнаружен белок на поверхности клетки, необходимый для токсичности цитолетального расширяющего токсина (cytolethal distending toxin), который секретируют некоторые штаммы E. coli.

Цитаты исследователей:

• Ян Карлетт, первый автор статьи в Science: «Мы были удивлены ясностью результатов. Они позволили нам идентифицировать новые гены и белки, вовлечённые в инфекционные процессы, которые изучаются десятилетиями, такие как дифтерия и грипп. Кроме того, мы нашли первые человеческие гены, необходимые для взаимодействия патогена с хозяином, где известно мало деталей, как в случае с цитолетальным расширяющим токсином. Это может быть важно для быстрого реагирования на вновь возникающие патогены».
• Тийс Бруммелкам: «Наличие клеток с нокаутом почти для всех человеческих генов в нашем морозильнике открывает множество биологических вопросов, которые мы можем изучать. Нокаут-скрининги можно использовать для изучения молекулярных сетей, эксплуатируемых множеством различных вирусов и бактерий».