"Вирусы очень малы по своей природе и содержат в себе очень небольшое число генов. К примеру, в генетическом коде ВИЧ их всего девять штук, тогда как в нашем геноме свыше 19 тысяч генов. Вирусы часто "заимствуют" для производства жизненно важных белков, необходимых для их размножения. Мы попытались выделить эти гены и понять, какие из них можно ликвидировать, не убивая человека", — рассказывает Брюс Уолкер (Bruce Walker) из Массачусетского технологического института (США).
Геномный редактор CRISPR/Cas9, названный главным научным прорывом 2015 года, был создан американским ученым Фэнем Чжаном (Feng Zhang) и рядом других молекулярных биологов примерно три года назад, и с тех пор он пережил несколько модернизаций, которые позволяют ученым использовать его для редактирования генома со стопроцентной точностью.
Можно сказать, что борьба с ВИЧ является своеобразным "возвратом к корням" для CRISPR/Cas9 — изначально она развилась внутри бактерий сотни миллионов лет назад именно для защиты от ретровирусов, и лишь в 2012 году Чжан и его коллеги приспособили ее для редактирования генома многоклеточных существ.
Сегодня многие ученые пытаются использовать данный геномный редактор для того, чтобы "вырезать" генетический код ВИЧ из ДНК зараженных клеток и тем самым очистить их от инфекции, или же мутировать их таким образом, что они станут неуязвимыми для ВИЧ.
Уолкер и его коллеги пошли другим путем – они модифицировали систему CRISPR/Cas9 таким образом, что она позволяла им случайным образом отключать гены в иммунных клетках человека, в которую ученые вставили данный геномный редактор. Попеременно отключив все 18 тысяч генов, биологи получили небольшую группу иммунных клеток, успешно переживших подобную процедуру, которых они затем попытались инфицировать ВИЧ.
Этот эксперимент позволил ученым выделить крайне небольшой набор генов, работа которых является критически важной для ВИЧ, но не слишком существенной для выживания иммунных клеток. Среди них были и два общеизвестных гена — CD4 и CCR5, отвечающие за сборку белковых молекул, за которые ВИЧ цепляется при заражении клеток. Их удаление или отключение, как показали прошлые эксперименты, может привести к серьезным побочным эффектам, что делает такую процедуру крайне нежелательной.
Помимо CD4 и CCR5, команда Уолкера выделила еще три гена, неочевидным образом связанных с ВИЧ — TPST2, SLC35B2 и ALCAM. Первые два участка ДНК, как объясняют ученые, могут способствовать проникновению ВИЧ в клетку благодаря тому, что они меняют работу белка CCR5. В свою очередь, ALCAM управляет склонностью клеток "склеиваться" между собой, и удаление этого гена делает иммунные клетки почти полностью "невидимыми" для ВИЧ при низкой концентрации вирусных частиц в крови или питательной среде.
Как полагают вирусологи, это связано с тем, что удаление ALCAM ведет к тому, что клетки начинают реже контактировать друг с другом, что мешает распространению вирусу в новые, незараженные ткани и клетки.
Пока не понятно, будет ли удаление TPST2, SLC35B2 и ALCAM действовать на организм столь же негативно, как и нейтрализация CD4 и CCR5. Авторы исследования планируют найти ответ на этот вопрос в ходе своих последующих исследований.
