CRISPR подавил размножение коронавируса в клетках человека

Исследователи проверили способность системы CRISPR-Cas13, которая действует на уровне РНК,
подавлять репликацию вируса SARS-CoV-2 в клетках млекопитающих.
Таким способом ученым удалось снизить скорость размножения коронавируса в клетках
эпителия мартышки и легких человека даже при наличии мутаций в спайк-белке. Статья опубликована в Nature Communications.

Вирус SARS-CoV-2 уже второй год
распространяется в популяции и постепенно мутирует в сторону большей
приспособленности к заражению человека. Он принадлежит к семейству коронавирусов,
геном которых представлен в виде молекулы РНК. Жизненный цикл коронавирусов
внутри клетки включает в себя копирование геномной РНК и синтез так называемых
субгеномных РНК, с которых синтезируются вирусные белки.

Ученые из Университета Мельбурна под руководством Шарона
Льюина (Sharon R. Lewin) предположили, что эффективной
стратегией по предотвращению размножения коронавируса в клетке было бы
подавление репликации вирусной РНК при помощи системы CRISPR-Cas13b. В
отличие от более распространенного Cas9, белок Cas13 работает как раз на уровне РНК, специфически
распознавая последовательности длиной 30 нуклеотидов при помощи вспомогательной
молекулы РНК (crRNA, криспр-РНК
— аналог направляющей РНК в системе CRISPR-Cas9).
Ранее другая группа исследователей уже показала принципиальную возможность подавлять
с помощью Cas13 в
клетках репликацию РНК-вирусов на примере вируса гриппа и везикулярного
стоматита.

Схема работы CRISPR-Cas13 в безвирусной системе с флуоресцентным репортерным белком, сшитым с нуклеокапсидным белком. В случае подавления репликации химерной РНК флуоресценция клеток падает

В первой серии экспериментов авторы новой работы в безвирусной системе
показали, что к отдельным генам, кодирующим ключевые для иммунитета белки
вируса — спайк-белок, который в первую очередь распознается защитными антителами,
и нуклеокапсидный белок, который окружает вирусную РНК, — можно подобрать
эффективную криспр-РНК. Эффективной она считалась, если обеспечивала подавление копирования указанных генов более чем на 75 процентов.

Так как спайк-белок быстро мутирует, обеспечивая вирусу
лучшее сродство с рецепторами человека и ускользание от иммунного ответа,
авторы работы задались вопросом, насколько несовпадение последовательностей криспр-РНК
и вируса способно нарушить узнавание вирусной РНК системой CRISPR. Для этого они проверили
набор молекул криспр-РНК с однонуклеотидными мутациями против спайк-РНК и
показали, что почти в любой позиции мутации криспр-РНК не влияют на способность
подавлять копирование вирусной РНК.

Схема эксперимента по заражению вирусом клеток мартышки

После проверки на безвирусной системе ученые проверили, как
клетки, синтезирующие Cas13b и выбранную
криспр-РНК против нуклеокапсидного белка (NCP1) способны противостоять инфекции SARS-CoV2.
В эксперименте были использованы как модельные клетки эпителия мартышки, которые хорошо
заражаются вирусом, так и клетки человека легочной аденокарциномы, несущие на
себе рецепторы к коронавирусу. Оказалось, что в клетках человека в присутствии CRISPR через
двое суток после инфекции количество вирусной РНК оставалось на базовом уровне,
в то время как в контроле титр вируса вырос в 10 раз.

Падение вирусной нагрузки в клетках человека (Calu-3), синтезирующих Cas13 и криспр-РНК против нуклеокапсидного белка (NCP1), и в клетках мартышки (VERO) для «британского» штамма

На клетках мартышки ученые также проверили способность противостоять
инфекции вариантом B.1.1.7
(«британский» штамм, он же альфа), который считается более заразным. Они
отметили значимое, хотя и далеко не такое эффективное подавление репликации
вируса. Для клеток человека авторы данных не привели (возможно, потому что в
этой модели вирус в целом размножался слишком медленно, или же они не увидели
подавления).
Возможно, противовирусные системы типа CRISPR могут когда-нибудь
стать альтернативой низкомолекулярным противовирусным препаратам (которых
против линии SARS пока нет) и моноклональным антителам, связывающим
вирус. Хотя пока непонятно, как их использовать на людях, для белка Cas13 уже
нашлось применение в сфере диагностики — на его работе основан супербыстрый метод детекции
вирусных РНК.

Дарья Спасская

Источник: nplus1.ru

0 0 голоса
Рейтинг статьи

Опубликовано: 15.07.2021 в 22:45

Автор:

Категории: Наука и технологии

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии