Биологи научились очищать инфицированные клетки от генов ВИЧ
Комплекс Cas9 с РНК-гидом.
Несколько лет назад команда Кэмеля Кхалили (Kamel Khalili) уже демонстрировала способность технологий CRISPR/Cas9 обнаруживать встроившийся в хромосомы клеток геном вируса по характерным длинным концевым последовательностям – и успешно вырезать его. В своей новой работе ученые из Темпльского университета вновь использовали CRISPR/Cas9 для удаления ВИЧ из зараженных Т-лимфоцитов, показав, что система позволяет вырезать все до единой копии вирусного генома и препятствует его повторной встраиванию в хромосомы.
В экспериментах использовали линию несущих CD4-рецепторы человеческих Т-лимфоцитов – обычную мишень вируса иммунодефицита. Их геном содержал многочисленные копии модифицированного ВИЧ, лишенные части вирусных генов. Кроме того, один из генов ВИЧ был заменен геном флуоресцентного белка. Это позволило наглядно отслеживать работу вируса: при активации его в клетке вырабатывались флуоресцирующие молекулы. Внесение в такие клетки генов Cas9 не сказывалось на функционировании вируса, однако при экспрессии РНК-гидов они начинали связываться с генами ВИЧ, вырезая их из генома.
Полное секвенирование ДНК экспериментальных клеточных линий показало, что первоначально в нем содержались четыре связанные с ВИЧ вставки на 1-й и 16-й хромосомах, и все они были точно и успешно вырезаны CRISPR/Cas9-системой. Более того, если экспрессия генов Cas9 и РНК-гидов в клетке продолжалась, они эффективно защищали ее от повторного заражения и встраивания вируса в ДНК. «Таким образом, редактирование с помощью CRISPR/Cas9 может открыть новые методы терапии для удаления ДНК ВИЧ-1 из CD4-положительных Т-лимфоцитов, – отмечают авторы работы, – и могут стать отправной точкой на пути к полному излечению».
В самом деле, вызываемый ВИЧ иммунодефицит остается глобальной проблемой, от которой страдают десятки миллионов людей. Существующие антиретровирусные препараты позволяют «заморозить» инфекцию, резко ослабив ее и продлевая жизнь больных на десятилетия, однако удалить ВИЧ из организма они неспособны. Вирус быстро встраивается в геном иммунных клеток, где способен сохраняться неопределенно долго, служа резервуаром для новых рецидивов болезни – если только новые методы генной инженерии не позволят удалить его навсегда.
Основанная на недавно обнаруженной системе антивирусной защиты бактериальных клеток система CRISPR/Cas9 позволяет направленно редактировать ДНК разных организмов. Эндонуклеазы Cas9 вносят разрезы в строго нужных участках, которые комплементарны заранее заготовленному «шаблону» РНК-гида, после чего собственные системы репарации клетки сшивают поврежденные концы ДНК, фиксируя изменения.
