"Сортировщик мутаций" поможет ученым из России создать лекарство от ВИЧ

МОСКВА, 12 апр – РИА Новости. Российские молекулярные биологи использовали популярный геномный редактор CRISPR/Cas9 для создания системы, позволяющей быстро создавать и отбирать клетки с интересными мутациями. Она ускорит поиски лекарств от ВИЧ и многих других болезней, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

«

"Мы назвали наш метод SORTS, аббревиатура которого в переводе близка к слову "сортировка" и отражает суть нашей идеи. Он оказался полезным не только для необратимой инактивации гена, но и для его регулируемого выключения, используя так называемые дегроны. Это позволяет изучать функцию жизненно важных участков ДНК", — рассказывает Дмитрий Мазуров из Института биологии гена РАН в Москве.

Мелкие или крупные случайные мутации, возникающие в ДНК человека, животных или микробов далеко не всегда бывают опасными - часто они приносят пользу организму или заставляют бактерий производить новые интересные антибиотики и прочие вещества.

К примеру, "точечные" изменения в структуре генов CCR5 и CXCR4 делают некоторых людей почти неуязвимыми для ВИЧ, а мутации в гене HBB, связанные с развитием серповидной анемии, защищают их носителей от малярии. Есть и обратная сторона этого процесса – замена всего одной "буквы" в гене LMNA заставляет тело человека стареть в десятки раз быстрее нормы.

В природе подобные "опечатки" появляются и закрепляются в популяциях микробов и многоклеточных живых существ достаточно медленно. По этой причине биологи достаточно давно пытаются ускорить этот процесс, используя различные редакторы ДНК, вносящие случайные изменения в геном. Яркий пример этого – система MAGE, созданная гарвардским генетиком Джорджем Черчем в начале текущего десятилетия.

Почти все подобные "ускорители эволюции" обладают одним большим недостатком – поменять структуру генома достаточно легко, однако найти и изучить клетки с "нужными" мутациями намного сложнее. Для этого необходимо размножить каждый тип клеток и проанализировать то, как поменялась работа их генов.

Как передает пресс-служба ИТЭБ РАН, Мазуров и его коллеги создали систему, которая лишена подобного недостатка, научившись не только отключать произвольные гены при помощи редактора CRISPR/Cas9, но и вставлять на их место "инструкции" по сборке особых белковых меток, которые клетка будет размещать на поверхности своей мембраны.

Их можно распознавать при помощи антител, что позволяет ученым находить клетки с "нужными" им мутациями, не прибегая к долговременной и затратной процедуре клонирования. Вдобавок, часть из меток была устроена таким образом, что они "выключали" ген только в том случае, если внутри клеток присутствовали молекулы ауксина, гормона роста растений, не встречающегося в организме животных и людей.

Работу этой системы ученые проверили на иммунных тельцах, зараженных ВИЧ. Используя SORTS, российские биологи попытались удалить один из генов, которые вирус вставляет в ДНК его жертв, и пометить очищенные клетки. Эта процедура закончилась полным успехом – "отсортированные" клетки вырабатывали на 2-4 порядка меньше вирусных белков, чем их зараженные "кузины".

Помимо этого, Мазуров и его коллеги использовали эту методику для создания нескольких линий клеток, у которых были удалены некоторые жизненно важные гены, связанные с работой митохондрий, главных энергостанций клетки. Наблюдения за ними помогут ученым понять, как мутации в этих генах влияют на развитие рака и болезней, связанных с нарушением метаболизма.