Дистанционное управление переносом генов

Современные методы введения целевых генов в клетки животных или человека часто неспецифичны, что затрудняет контроль над тем, в какую именно клетку попадёт ген. Обычно гены упаковывают в «вирусные векторы» — модифицированные вирусы, которые доставляют генетический материал в клетки. Однако такие векторы неспецифично связываются со всеми клетками определённого типа.

Исследователи из кластера CIBSS Фрайбургского университета под руководством доктора Максимилиана Хёрнера, профессора Вольфганга Шамеля и профессора Вильфрида Вебера разработали новую технологию, позволяющую вводить целевые гены контролируемо, в отдельные выбранные клетки. Работа опубликована в Science Advances.

Модификация вирусного вектора

Новый метод использует оптический «пульт дистанционного управления»: только клетки, освещённые красным светом, принимают нужные гены. Учёные модифицировали клинически используемый AAV-вектор, лишив его способности связываться с клетками.

Для светового контроля была заимствована система красного света из растения Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля), состоящая из двух белков, PhyB и PIF, которые связываются друг с другом при освещении PhyB красным светом. Белок PIF разместили на поверхности вирусного вектора, а белок PhyB модифицировали для связывания с человеческими клетками.

Модифицированный вектор, названный OptoAAV, вместе со связывающим клетки белком добавляют в культуру клеток. Белок связывается со всеми клетками. При освещении выбранной клетки красным светом модифицированный вектор связывается именно с ней и вводит целевые гены.

Значение для биологии сигнальных систем

Этот подход позволяет вводить гены в выбранные клетки в культуре ткани. Учёным также удалось, последовательно освещая разные участки культуры, вводить разные гены в разные клетки. Технология даёт возможность контролировать процессы в отдельных клетках, что важно для понимания клеточной коммуникации, например, при развитии или регенерации органов.

«Поскольку вирусные векторы находят всё более широкое терапевтическое применение, эта технология может сделать такие биомедицинские подходы более точными», — отмечает профессор Вебер.