Ученые рассказали, как усилить противовирусный иммунитет
22 июня 2021
В России разрабатывают препараты для профилактики коронавирусной инфекции на основе РНК-интерференции. Это совершенно новый подход, имитирующий внутриклеточные процессы борьбы с вирусами у растений и животных. РИА Новости рассказали об этом директор НИИ вакцин и сывороток имени И. И. Мечникова, член-корреспондент РАН Оксана Свитич и заведующий лабораторией молекулярной вирусологии, кандидат биологических наук Евгений Файзулоев.
Эксперименты с окраской
В начале 1990-х в американской компании DNA Plant Technology попытались вывести петунии более насыщенного фиолетового цвета. Ученые вставили в ДНК растений химерный ген, усиливающий синтез природного красителя. Но, вопреки ожиданиям, более половины генномодифицированных петуний выросли белыми. Значит, нужный ген не активизировался, а наоборот, заглушался. Почему — авторы эксперимента не понимали.
Спустя несколько лет Эндрю Файр из Стэнфорда и Крэйг Мэллоу из Массачусетского университета искали гены, регулирующие раннее развитие червячка-нематоды Caenorhabditis elegans. Чтобы выключить определенный участок ДНК, делали инъекции молекул РНК.
В клетках РНК выполняют множество функций, но главная — считывание информации с ДНК, передача инструкций по синтезу белков. Такие РНК называют смысловыми. Антисмысловые РНК, наоборот, заглушают гены. Именно с ними работали Файр и Мэллоу. Они открыли и объяснили естественный механизм выключения слишком активных генов — РНК-интерференцию. За это в 2006 году их удостоили Нобелевской премии.
© Иллюстрация РИА Новости
RISC- комплекс с малыми интерферирующими РНК связывает матричную РНК и блокирует синтез белка
МикроРНК регулируют гены
РНК-интерференция позволяет отключить участок генома, не редактируя его. Строго говоря, организмы, полученные таким способом, не считаются генномодифицированными. Пример — петунии звездной окраски.
"Тут суть в подавлении экспрессии гена на стадии транскрипции или трансляции, специфичность которого определяют молекулы малых РНК, комплементарные матричным РНК (мРНК)", — объясняют ученые из НИИ вакцин и сывороток имени И. И. Мечникова.
Чтобы синтезировать белок в клетке, информация о нем переносится с определенного участка ДНК на РНК (называемую матричной). Это этап транскрипции. Затем РНК попадает в рибосому, где с нее считываются инструкции и начинается синтез белка — трансляция. Если нарушить транскрипцию или трансляцию, белок не синтезируется. Для этого нужно заслать в клетку специальную РНК, которая перехватит матричную и не даст ей нормально работать.
В организм вводят своего рода коктейль из синтетических молекул РНК, которые служат субстратом для образования коротких интерферирующих РНК (киРНК) и вместе с белками, прежде всего Argonaute2 — белками-аргонавтами, создают сложный молекулярный комплекс. РНК в нем содержат участки, комплементарные, то есть соответствующие коду матричной РНК. Комплекс связывает и нейтрализует ее. Белок не синтезируется.
"Функции РНК-интерференции изменялись вместе с эволюцией органического мира. Так, у растений, насекомых и круглых червей она формирует противовирусный иммунитет. По мере усложнения генома этот механизм все больше участвовал в регуляции транскрипции и трансляции", — отмечают эксперты.
В организме РНК-интерференцию обеспечивают два вида молекул — микроРНК и пиРНК. Установлена связь между сбоем в работе микроРНК и наследственными заболеваниями, раком, болезнями сердца и нервной системы. По данным британской базы miRBase, у человека обнаружили 1917 генов микроРНК, а у мышей — 1234. ПиРНК защищают геном от мобильных генетических элементов.
Против рака и вирусов
В РНК-интерференции сразу увидели большой потенциал практического применения. Медицина получила инструмент для лечения редких наследственных болезней, вызванных мутацией одного-двух генов.
В 2001-м ученые Института биофизической химии Общества Макса Планка (Германия) показали, что наиболее эффективны двухцепочечные РНК размером в 21 основание. Их легко синтезировать и модифицировать, что открывало широкие возможности для создания лекарств.
В 2018-м в США одобрили первый препарат на основе РНК-интерференции — патисиран для терапии транстиретинового амилоидоза. Это наследственное заболевание, при котором в клетках накапливается белок транстиретин, что ведет к смерти в детском возрасте. Если же вовремя вводить внутримышечно раствор модифицированных киРНК, развитие болезни существенно замедляется. На подходе лекарство от острой печеночной порфирии, действующее по тому же принципу.
Насекомых и круглых червей РНК-интерференция защищает от вирусов. Человека — нет, но наука способна это исправить.
Один из вариантов — выключать гены вируса, чтобы он не реплицировался внутри клетки. По этому пути пошли в Институте иммунологии ФМБА России, где разрабатывают препарат МИР-19. Однако вирусный геном быстро мутирует.
Другой способ — выключать гены в клетке, зараженной вирусом, — применили в НИИ вакцин и сывороток имени Мечникова. В этом случае можно не заботиться об эволюции конкретного штамма.
© Фото : ФГБНУ НИИВС им. И.И. Мечникова
Титрование SARS-CoV-2 в боксе биологической безопасности. Лаборатория молекулярной вирусологии ФГБНУ НИИВС имени И. И. Мечникова. Справа — цитопатогенное действие SARS-CoV-2 в культуре клеток Calu-3 через 72 часа после заражения (MOI = 0,001): А — незараженная культура клеток; В — зараженная культура клеток
"Вирусы — это облигатные внутриклеточные паразиты. Они нуждаются в клеточных факторах и сигнальных путях для обеспечения цикла репродукции. С помощью киРНК можно эти процессы заблокировать", — уточняют ученые.
Считается, что SARS-CoV и SARS-CoV-2 легко пробивают защиту клетки за счет белков, подавляющих интерференцию РНК. В частности нуклеопротеинов N и 7а. Их гены и выбрали в качестве мишеней для киРНК. "Здесь мы рассчитываем на двойной эффект — снижение в зараженных клетках продуктов этих генов и уменьшение эффекта подавления РНК-интерференции", — добавляют собеседники РИА Новости. Другая возможная мишень — гены мембранных белков, облегчающих вирусу проникновение внутрь клетки, — ACE-2 и нейропилин 1.
В НИИВС пока экспериментируют с клеточными линиями, зараженными различными вирусами. Результаты обнадеживают, а учитывая скорость, с которой сейчас испытывают и вводят в оборот новые лекарства, есть шанс на появление в недалеком будущем спрея от коронавируса. Достаточно обработать им носоглотку перед выходом из дома — и инфекция бессильна.
Хочешь узнать больше - читай отзывы
← Вернуться на предыдущую страницу
Читайте также:
Камалія розказала про аліменти від Захура, важливість шлюбного контракту та чи намагалися вони врятувати шлюб 27 июня 2025
Співачка Камалія продовжує розповідати про причини свого розлучення із Захуром та ділитися раніше не озвученими деталями.
Xiaomi показала продуктивний і легкий планшет Redmi K Pad із потужною батареєю 27 июня 2025
Xiaomi показала продуктивний і легкий планшет Redmi K Pad із потужною батареєю
Китайський журналіст отримав поранення на Курщині - росЗМІ 27 июня 2025
Стверджується, що 63-річний кореспондент отримав поранення під час атаки безпілотників.
4.8