Вирусы с интегрированным генным переключателем

Учёные из Немецкого центра исследования рака (DKFZ) разработали «РНК-переключатели», позволяющие целенаправленно включать и выключать гены в вирусах. Это поможет улучшить регуляцию генной терапии и вирусной терапии рака.

Вирусы сегодня широко используются в науке: как «генные такси» для доставки терапевтических генов в клетки организма или как терапевтические вирусы, предназначенные для заражения и уничтожения раковых клеток. Для таких применений вирусы часто снабжают дополнительными генами, например, для иммунных медиаторов или белков, запускающих запрограммированную гибель клеток. Однако эти продукты генов могут навредить организму, если высвобождаются в неподходящий момент или в избыточном количестве.

Для решения этой проблемы группа вирусологов под руководством доктора Дирка Неттельбека совместно с коллегами из Констанцского университета экспериментировала с так называемыми РНК-переключателями. Чтобы создать такой переключатель, исследователи вставили синтетические сегменты ДНК в вирусный генетический материал в непосредственной близости от переносимого гена. В заражённой клетке эта конструкция транскрибируется вместе с целевым геном в единую молекулу матричной РНК (мРНК).

Переключатель активируется с помощью агента, который добавляется к клеткам, инфицированным вирусом. Вещество точно подобрано для связывания с молекулой РНК и заставляет её расщепляться. Таким образом, потенциально опасный белок не может быть произведён. Этот механизм регуляции учёные скопировали у бактерий, которые используют РНК-переключатели для регуляции производства многих белков.

Сначала вирусологи создали РНК-переключатель, который удерживается в постоянном положении «выключено» при добавлении вещества. Производство чужеродного белка не начинается, пока вещество присутствует. Это стало первым доказательством работоспособности РНК-переключателей в вирусах. Однако также возможно создать переключатели, которые разрешают производство белка только после добавления вещества.

РНК-переключатели имеют ключевое преимущество: они очень компактны, их длина составляет всего 100 пар оснований. Существующие методы регуляции генов в клетках, основанные на модификации промоторов (например, с помощью антибиотика тетрациклина), для вирусов слишком громоздки, сложны или не работают.

С помощью РНК-переключателей исследователям удалось увеличить производство терапевтического гена в десять раз. Конструкция РНК-переключателей чрезвычайно вариабельна. После полной разработки этой технологии можно будет лучше оснащать и регулировать вирусы для множества терапевтических применений.