Новая технология для исследования вирусной биологии
Исследователи из Медицинского центра Маунт-Синай разработали инновационную систему для изучения взаимодействия вируса с клетками организма — например, чтобы увидеть, что происходит в клетках лёгких при атаке смертельного респираторного вируса.
В журнале Cell Host & Microbe учёные заявляют, что эта методика не только ускорит фундаментальные исследования в вирусной биологии, но и поможет в улучшении производства вакцин, создании новых противовирусных соединений и разработке вирусов, атакующих раковые клетки.
Проблемы старой системы
Существующая система использует малые интерферирующие РНК (siRNA) для «выключения» (сайленсинга) экспрессии генов в клетке-хозяине с помощью роботизированной руки. Однако она имеет серьёзные ограничения:
Высокая стоимость и сложность использования.
Нефизиологичность моделей: используются легко растущие клетки (бессмертные раковые клетки или фибробласты), которые не релевантны для большинства изучаемых вирусов.
Необходимость модификации вирусов для роста в этих клетках, что не отражает точную модель заболевания.
Принцип новой технологии
И старая, и новая системы делают одно — тестируют влияние вируса на каждый из примерно 25 000 «факторов хозяина» (белков или молекул) в клетке, определяя, как сайленсинг каждого из них влияет на рост и репликацию вируса.
Новый подход решает ключевую проблему: исследователи встроили способность производить siRNA в сам вирус, устранив необходимость в роботах.
- Учёные модифицировали альфавирус (класс, включающий вирусы энцефалита), создав «семейство» из 10 000 вариантов.
- Каждый вариант вируса несёт уникальную siRNA, которая действует как своеобразный штрих-код и способна «выключить» один определённый ген в клетке-хозяине.
- Эту смесь вирусов вводят мышам, имитируя естественный путь заражения (например, укус комара).
Как это работает
После заражения исследователи позволяют эволюции сделать свою работу. Вирусы, у которых способность «выключить» определённый ген даёт преимущество в росте, начинают преобладать над остальными. Через неделю учёные могут:
- «Увидеть», какие вирусы размножились быстрее, и по их штрих-коду определить, какой ген хозяина был заблокирован.
- Выявить вирусы, которые быстро погибли в клетках.
Такие данные не только помогают понять, как вирус работает внутри инфицированной клетки, но и выявляют отличные мишени в организме хозяина для разработки противовирусных препаратов.
Преимущества и перспективы
- Меньшая стоимость и возможность изучения разных вирусов.
- Физиологическая релевантность: можно использовать реальные клетки-мишени (например, клетки лёгких).
- Библиотеку вирусов для исследования можно амплифицировать, не пересоздавая её заново.
Технология имеет широкий спектр потенциальных применений:
- Создание культур клеток для усиленного производства вакцин.
- Улучшение способности терапевтических вирусов проникать в определённые ткани, убивать опухолевые клетки или преследовать метастазы.
- По словам ведущего исследователя Бенджамина тенОвера, PhD, «потенциально нет предела использованию этой технологии».