Использование технологии редактирования генов для более быстрой и дешевой разработки противовирусных препаратов

Ученые из Калифорнийского наносистемного института (CNSI) в UCLA разрабатывают более точную и экономичную систему скрининга ДНК на основе технологии редактирования генов CRISPR. Это может ускорить создание методов лечения вирусных патогенов, таких как вирус Зика.

Для разработки препаратов, предотвращающих инфекции, необходимо понять генетические механизмы, которые вирусы используют для заражения здоровых клеток. Эти механизмы становятся мишенями для лекарств. Чтобы определить, на какие механизмы нацеливаться, ученые скринят ДНК клеток-хозяев, "выключая" (knocking out) гены, предположительно ключевые для инфекции или репликации вируса.

Группа под руководством Роберта Дамозо, адъюнкт-профессора фармакологии, в партнерстве с Национальной лабораторией Сандия создает специальные скрининговые библиотеки на основе технологии CRISPR. CRISPR — это мощная, недорогая и быстрая технология редактирования генома, в отличие от дорогостоящего и трудоемкого традиционного метода создания генетических конструктов по одной.

Преимущества подхода на основе CRISPR:

• Экономичность и скорость: Новые библиотеки позволяют проводить более рентабельные и масштабные исследования.
• Повышенная точность: CRISPR полностью удаляет целевые гены, в отличие от предыдущих методов, которые могли оставлять их частично активными, что приводило к ложноотрицательным результатам. Это позволяет выявлять более тонкие генетические эффекты.

Процесс скрининга:

1. Исследователи начинают с "пулированной" (pooled) библиотеки CRISPR — смеси тысяч сегментов ДНК, которую легко и дешево произвести.
2. С помощью высокопроизводительного роботизированного оборудования в CNSI эту смесь разделяют на отдельные конструкции ("рассирируют", arraying).
3. Индивидуальный скрининг с помощью быстрых роботов позволяет за короткое время определить гены в человеческом геноме, необходимые для инфекции, например, вирусом Зика.
4. На основе выявленных генов можно начинать разработку противовирусных препаратов.

Перспективы:

Команда Дамозо совместно с Sandia National Laboratory работает над созданием "рассированной" (arrayed) библиотеки CRISPR, которая еще больше снизит затраты и увеличит скорость разработки лекарств.

• Пулированная библиотека — это сложная смесь фрагментов ДНК, "как смесь желейных бобов в стакане".
• Рассированная библиотека — это "индивидуально упакованные и помеченные желейные бобы".

При использовании пулированной библиотеки после выявления набора генов все равно необходимо проводить дополнительные эксперименты для подтверждения роли каждого гена. Рассированная библиотека позволяет сразу идентифицировать индивидуальные гены, делая скрининг более строгим и способным улавливать более тонкие эффекты.

Такие библиотеки также найдут применение в других областях, например, в исследованиях рака. Технология CRISPR, углубляя понимание здоровья человека, открывает путь к новым открытиям и методам лечения многих генетических заболеваний.