Быстрая доставка новостей прямо в ваш Telegram

Первый пошел!

Генетическая панацея от рака исцелила мышей и готовится к испытанию на людях

Кадр из мультфильма «Том и Джерри»

В новой статье, опубликованной в журнале Nature Methods, китайские ученые предложили способ борьбы с раком с помощью системы CRISPR-Cas9. Удалось перепрограммировать злокачественные клетки мышей и уменьшить размер опухолей. «Лента.ру» раскрывает подробности прорывного исследования.

Жизнедеятельность любого организма подчинена сигнальным путям, сложившимся у него внутри. Определенные молекулы способны включать и выключать гены в различных тканях, контролировать активность белков в них, а также выполнять определенные функции, например бороться с вторгшимися вирусами или бактериями. Ученые шаг за шагом распутывают сложные внутриклеточные схемы, применяя различные технологии. Главная цель — определить связь между поступающим из окружающей среды сигналом и изменением состояния клетки. Это позволит контролировать ДНК и, соответственно, всю клетку.

Для модификации сигнальных схем применяют небольшие специальные молекулы, светочувствительные белки, соединяющиеся с ДНК, и другие методы. Однако все они требуют много времени и больших усилий (для каждого конкретного гена конструируется собственный регулятор). Поэтому биотехнологи ищут относительно быстрый и дешевый способ раскрыть внутренний мир клетки. В идеале это должна быть технология, способная интегрировать информацию, которая содержится во многих не связанных друг с другом молекулах.

Один из многообещающих способов основан на знаменитой системе CRISPR-Cas9, редактирующей геном, когда в ДНК вносятся точечные изменения. Проблема в том, что область применения этой системы сильно ограничена неспособностью белков Cas9 взаимодействовать с различными сигнальными молекулами. Тем не менее китайским ученым из Шэньчжэньского университета удалось приспособить CRISPR-Cas9 к сигнальным путям.

CRISPR-Cas9 — это своеобразная иммунная система бактерии против вирусов. Состоит из ДНК-кассет (собственно CRISPR), образованных повторяющимися участками и разделяющими их уникальными последовательностями — спейсерами. Спейсеры представляют собой «слепки» ДНК вирусов-бактериофагов, которые проникают внутрь бактерий и уничтожают их, если не встречают достойного сопротивления. Если ни один спейсер не соответствует какому-либо фрагменту ДНК вируса, бактерия обречена. В противном случае спейсер нацеливается на определенный ген бактериофага и указывает белку Cas9 (своего рода молекулярным ножницам), где произвести разрез.

Китайские ученые поместили систему CRISPR-Cas9 в основу платформы, объединяющей рибопереключатели с РНК-гидом (гРНК), что позволило создать новый класс молекулярных комплексов, именуемых сигнальными кондукторами.

Рибопереключателями называют особые участки матричной РНК (мРНК), способные связываться со специфическими малыми молекулами. В результате изменяется пространственная структура мРНК, что влияет на ее возможность обеспечивать на рибосомах синтез определенного белка.

Ученые модифицировали РНК-гид, соединив его с молекулой (аптамером), способной получить сигнал (связавшись со специфичным веществом). Таким образом, гРНК — это гибрид, состоящий из рибопереключателя и модуля, несущего белок Cas9, который подавляет ген или активирует его. В отсутствие специфического сигнала нуклеотиды модуля спариваются друг с другом по принципу комплементарности, образуя «стебель», в результате чего гРНК не может связаться с ДНК и внести в нее изменения.

Если аптамер соединяется с молекулой А (или Б), служащей сигналом, то это приводит к структурным изменениям в гРНК. В результате она взаимодействует с определенным участком гена, который, например, отвечает за образование сигнала Б (или А). Это позволяет превратить гидовую РНК в платформу, объединяющую детектирование одного входящего сигнала и образование исходящего сигнала.

Такая система, по мнению ученых, способна перепрограммировать дефектные клетки, чтобы они подавляли сигнал, вызывающий рост опухоли, и вырабатывали тот, что способствует ее уменьшению. РНК-гид был модифицирован так, чтобы он активировался сигналом, который обычно вызывает рак. В результате система CRISPR-cas9 включает два гена-супрессора, останавливающих рост злокачественных клеток. В другом эксперименте перепрограммированные клетки в присутствии онкогенных факторов запускали процессы самоуничтожения. Опухоли у мышей с модифицированными клетками оказались меньше, чем злокачественные образования у контрольных животных.

АПЛ К-278 «Комсомолец» на дне Норвежского моря

«Не надо ничего там бередить»

Радиация затонувшей АПЛ «Комсомолец» угрожает жизни людей. Почему ее не торопятся поднять

Самое пекло

Америка боится извержения супервулкана. Чем он грозит человечеству?