Вчені розробили метод боротьби з одноланцюжковими РНК-вірусами за допомогою системи CRISPR/Cas13. Вони виявили, що система успішно атакує консервативні послідовності у вірусному геномі незалежно від його розміру і організації, і застосували її проти вірусів лімфоцитарного хоріоменінгіту, везикулярного стоматиту і вірусу грипу типу А. Кількість вірусної РНК в клітинних культурах при цьому впала в десятки разів. Дослідження опубліковано в журналі
Система CRISPR/Cas9 вже неодноразово показала себе в справі редагування ДНК різних організмів. Але крім виправлення мутацій у власних генах організму, її можна використовувати і для боротьби з чужорідними, вірусними генами. Проте близько двох третин усіх вірусів, які атакують людину, складаються з одного-єдиного ланцюга РНК, який розмножується сам по собі, без ДНК-посередника. Проти такого противника CRISPR/Cas9 безсила.
Катерина Фрейє (Catherine Freije) з колегами з Массачусетського технологічного інституту і Гарварду вирішили скористатися іншим бактеріальним ферментом - Cas13, який здатний вносити розриви в нитку РНК. Свою систему вчені назвали CARVER (Cas13-assisted restriction of viral expression and readout, «Обмеження розмноження і передачі інформації у вірусів за допомогою Cas13»).
Для початку вони просканували геноми понад 350 РНК-вірусів у пошуках послідовностей, на які було б «зручно» сісти ферменту Cas13. У геномі 95 відсотків вірусів вони знайшли не менше 10 таких ділянок. Для відпрацювання методу дослідники взяли три віруси з різною структурою геному і життєвим циклом: віруси грипу типу А, лімфоцитарного хоріоменінгіту та везикулярного стоматиту. Для кожного з них вчені створили набір CRISPR-РНК, які, подібно до гідових РНК у системі CRISPR/Cas9, мали вказати «молекулярним ножицям» на мішень для руйнування.
Цикл вірусу хоріоменінгіту повністю проходить у цитоплазмі, його РНК не заходить у ядро клітини. 5 із 6 тестових CRISPR-РНК разом із Cas13 скоротили кількість вірусної РНК у заражених клітинах у 2-14 разів.
Вірус грипу типу А розмножується в ядрі, а зчитування інформації з його РНК відбувається в цитоплазмі. Тим не менш, метод знову виявився успішним: вченим вдалося скоротити його концентрацію в 7-22 рази. У випадку з вірусом везикулярного стоматиту кількість вірусної РНК знизилася в 7-43 рази.
Дослідники порівняли ефект різних CRISPR-РНК і виявили, що найкраще працюють ті, які націлені на консервативні послідовності в геномі вірусів, тобто ті, які спільні у різних ліній вірусів. Вчені припустили, що атака CRISPR/Cas13 може прискорити їх еволюцію. Вони виділили вірусну РНК з клітин, в яких працювали «молекулярні ножиці», але не виявили накопичення мутацій у цих консервативних областях.
Автори роботи вважають, що їхній метод працює ефективно і не викликає стійкості у вірусів-мішеней. І незважаючи на те, що технології генетичного редагування in vivo поки тільки тестуються, дослідники розраховують, що одного разу їх метод може якщо не замінити, то працювати нарівні з вакцинацією, особливо в тих випадках, коли противірусних препаратів не існує, як це часто буває з РНК-містять одноланцюжкові віруси.
Раніше вчені вже використовували систему CRISPR/Cas9 для того, щоб очистити геном від інших вірусів: наприклад, клітини людини позбавили від герпесвірусів, а організм мишей - від ВІЛ. Є й інші проекти, наприклад, видаляти віруси з геному свиней, щоб використовувати їхні органи для ксенотрансплантації.