Редактирование гена ВПЧ убивает раковые клетки

Используя инструмент для редактирования генома, исследователи из Университета Дьюка смогли избирательно уничтожить два вирусных гена, ответственных за рост раковых клеток.

Исследователи позаимствовали защитную систему, обычно используемую бактериями, чтобы защититься от вирусных инфекций, и перенаправили её против вируса папилломы человека (ВПЧ), который вызывает рак шейки матки, головы и шеи и других видов рака, в соответствии с новым исследованием в журнале вирусологии Journal of Virology (август, 6, 2014). 

Используя инструмент для редактирования генома, исследователи из Университета Дьюка смогли избирательно уничтожить два вирусных гена, ответственных за рост и выживание клетки карциномы шейки матки, заставляя раковые клетки самоуничтожаться.

Результаты исследования проверяют подход, недавно протестированный на клетках млекопитающих, и они могли бы помочь в разработке противовирусных стратегий против других вирусов на основе ДНК, таких как гепатит В и вирус простого герпеса. "Этот метод имеет потенциал стать одноударным лечением, что позволит резко сократить объем опухоли, не оказывая никакого влияния на нормальные клетки", ─ говорит Брайан Р. Каллен, доктор наук.

"Поскольку данный подход применяется только относительно вирусных генов, не должно быть никакого воздействия мимо цели на нормальные клетки", ─ говорит старший автор исследования Брайан Р. Каллен, доктор наук, профессор молекулярной генетики и микробиологии в университете Дьюка. "Можно сравнить это с запуском ракеты, которая уничтожает определенную цель. Вы устанавливаете код, который говорит ракете, что именно поразить, и она поражает только данную цель ".

Рассматривая геномы различных видов бактерий, исследователи отметили длинные отрезки, где повторялась одна и та же генетическая последовательность. Но между такими повторяющимися участками была последовательность ДНК, которая варьировались у разного вида бактерий. Около десяти лет назад исследователи определили, что данные варьирующиеся последовательности, кластерные короткие палиндромные повторы, были получены от вирусов, которые инфицировали бактерии.

Когда бактерии заражаются, небольшая часть поражающей вирусной ДНК копируется и помещается между повторными элементами для применения в будущем. Когда бактерии опять вступают в контакт с этим вирусом, у них уже имеется «память» о нем, которая активирует бактериальный белок Cas9, разрушающий любых узнаваемых «обидчиков», и последние уже не могут навредить бактерии.

Система кластерных коротких палиндромных повторов теперь заимствована исследователями для многих целей, в том числе введения мутаций для исследования или восстановления генетических дефектов.

В текущем исследовании Каллен решил выбрать ВПЧ. В частности, он и его коллеги искали два онкогена, которые блокируют попытки организма удерживать на расстоянии раковые клетки, вирусные гены Е6 и Е7.

Чтобы достичь данной цели, исследователям был нужен целевой код для E6 или E7, состоящий из короткого участка последовательности РНК и белка Cas9, который вырезал бы любую ДНК, которая могла бы выстраиваться и связываться с данной последовательностью РНК.

Они поместили противовирусную комбинацию в вирусном векторе на основе поврежденной версии ВИЧ и инфицированной клетки карциномы шейки матки в лабораторную чашку с данным генетически модифицированным вирусом. Затем исследователи оценили, может ли это эффективно уничтожить инфекцию ВПЧ и блокировать рост раковых клеток.

Клетки карциномы, которые получили противовирусную «руководящую» РНК/Cas9 -комбинацию сразу перестали расти. В противоположность этому, клетки, получившие контрольный вирус, содержащий случайную последовательность РНК, продолжали расти.

Затем исследователи посмотрели на последствиях разрушения E6 или E7 в раковых клетках. E6 обычно блокирует белок р53, который активирует так называемую функцию"самоликвидации" в клетке, когда она «понимает», что что-то идет не так. В данном исследовании воздействие на белок E6 позволяло возобновить нормальное функционирование p53, что привело к гибели раковой клетки.

Используя метод редактирования ген, известный как Система кластерных коротких палиндромных повторов, исследователи смогли избирательно уничтожить два вирусных гена, ответственных за рост и выживание клеток карциномы шейки матки.

Белок E7 работает аналогичным образом, блокируя белок под названием ретинобластома (Rb), который может вызвать остановку роста и старение ─ другую форму гибели клеток. Как и ожидалось, исследователи обнаружили, что воздействие на E7 также восстанавливает работу ретинобластомы.
"Как только вы выключите E6 или E7, возобновляется работа защитных механизмов", ─ говорит д-р Каллен. "В результате клетка сразу «совершает самоубийство»".

Каллен и его коллеги в настоящее время работают над созданием вирусного вектора на основе аденоассоциированного вируса, чтобы доставить их Систему кластерных коротких палиндромных повторов в раковые клетки.

"То, что мы надеемся увидеть в опухоли, вызванной ВПЧ, ─ это быстрое провоцирование некроза опухоли, вызванной потерей E6 или E7",─ объясняет Каллен. "

Исследователи также нацелены на работу с другими вирусами, использующими ДНК в качестве генетического материала, в том числе гепатит В и вируса простого герпеса.

По материалам www.DrBicuspid.com