Ученые из университета Аделаиды рассказали, как CRISPR – один из наиболее «совершенных» на сегодняшний день методов редактирования генома – может использоваться для изучения жизненного цикла вирусов и диагностики вирусной инфекции.
За открытие метода «молекулярных ножниц» CRISPR-Cas9 в 2020 году Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна были удостоены Нобелевской премии по химии. Сегодня эта технология широко применяется в фундаментальных исследованиях для создания и изучения клеточных моделей наследственных заболеваний и разработки потенциальных методов их лечения, а в период пандемии COVID-19 особое внимание научного сообщества обратило на себя применение этой методики для поиска клеточных факторов, участвующих в регуляции проникновения и интеграции вирусов в геном клетки-хозяина.
CRISPR – система специфического адаптивного иммунитета прокариот (бактерий и архей), представленная короткими палиндромными («зеральными») повторами (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), разделенными уникальными вставками – спейсерами, соответствующими частям генома вирусов, с которыми сталкивалась клетка. Группа эффекторных белков-эндонуклеаз Cas (CRISPR-associated sequence), активируемых направляющими CRISPR-ассоциированными РНК (crРНК) и транс-активирующими (tracrRNA), участвует в запоминании, распознавании и разрезании вирусной ДНК.
В отличие от Cas9, распознающей чужеродные ДНК, белок Cas13 при помощи направляющей crРНК распознает и подавляет активность вирусных РНК. Это позволяет применять метод CRISPR/Cas13 для распознавания генов, кодирующих вирусные белки, в частности, спайк-белок и нуклеокапсидный белок SARS-CoV-2.
На сегодняшний день активно ведется изучение двух платформ для распознавания РНК SARS-CoV-2 – SHERLOCK и DETECTR. Система SHERLOCK (Specific High Sensitivity Enzymatic Report unlocking) включает Cas13 и флуоресцентно-меченые РНК-сенсоры, которые расщепляются активированной дуплексом crРНК-мишень неспецифичной Cas13. Платформа DETECTR (DNA Endonuclease—Targeted CRISPR Trans Reporter) включает Cas12 и активируется при распознавании комплементарной ДНК (cDNA), которая образуется в процессе рекомбиназной полимеразной амплификации (Recombinase Polymerase Amplification). Эти платформы эффективны в выявлении не только SARS-CoV-2, но и вирусов гриппа А, Эбола, лимфоцитарного хориоменингита и везикулярного стоматита.
Открытие «молекулярных ножниц» стало революционным для фундаментальной науки. Вероятно, в будущем эта технология сможет стать альтернативой традиционным методам диагностики и лечения не только наследственных, но и вирусных заболеваний.
Источник: Kirby E. et al. CRISPR Tackles Emerging Viral Pathogens // Viruses, 2021; DOI:10.3390/v13112157
