Более простой способ манипулировать генами малярии

Паразит Plasmodium falciparum, вызывающий малярию, оказался крайне устойчив к усилиям учёных по изучению его генетики. Определение функции одного гена может занимать до года, что тормозит разработку новых, более целенаправленных лекарств и вакцин.

Биоинженеры MIT продемонстрировали, что новая технология редактирования генома CRISPR может нарушить работу одного гена паразита с эффективностью до 100% — всего за несколько недель. Этот подход может значительно ускорить анализ генов и усилить разработку лекарств.

"Хотя мы секвенировали весь геном Plasmodium falciparum, половина его остаётся функционально не охарактеризованной. Это около 2500 генов, и если бы мы знали, что они делают, мы могли бы думать о новых методах лечения, будь то лекарства или вакцины", — говорит старший автор исследования Жакен Найлс.

Plasmodium falciparum, переносимый комарами, ответственен за большинство из примерно 219 миллионов случаев и 655 000 смертей от малярии в год. Паразит становится всё более устойчивым к существующим препаратам.

В животных, таких как мыши, изучение функций генов путём их удаления — рутинная процедура. Однако в Plasmodium falciparum этот подход, основанный на гомологичной рекомбинации, может занимать до года, так как этот процесс происходит в геноме паразита крайне редко.

Технология CRISPR использует бактериальный белок Cas9, связанный с короткой направляющей РНК, которая программируется на связывание с определённой последовательностью генома, указывая Cas9, где сделать разрез. Это позволяет учёным нацеливаться на любой ген, просто меняя последовательность РНК.

Для проверки подхода команда использовала CRISPR для нарушения работы двух ранее изученных генов:

• kahrp — кодирует белок, вызывающий появление бугорков на инфицированных эритроцитах. Ген был нарушен в 100% обработанных паразитов.
• eba-175 — кодирует белок, помогающий паразиту проникать в клетки. Эффективность нарушения составила от 50 до 80%.

"По сравнению с эффективностью, с которой раньше проводилась генетика P. falciparum, даже 50% — это весьма существенно", — отмечает Найлс.

"Общая концепция использования системы CRISPR/Cas9 для редактирования генома малярийного паразита значима, потому что мы боролись с техническими аспектами проведения таких генетических экспериментов. Теперь, на основе CRISPR, мы можем модифицировать гены за более короткий срок и с гораздо большей точностью", — говорит профессор Корнеллского университета Кирк Дейч.

Теперь, когда технология CRISPR подтвердила свою работоспособность в Plasmodium falciparum, ожидается, что многие учёные начнут использовать её для генетических исследований паразита. Это может раскрыть новые детали о том, как паразит вторгается в эритроциты и размножается, что, в свою очередь, может выявить новые мишени для лекарств и вакцин.