Ученые редактируют гены для борьбы с COVID-19

Команда ученых из Стэнфордского университета работает над созданием противовирусного агента, направленного на гены, против COVID-19.

В прошлом году Стэнли Ци, доцент кафедры биоинженерии, химической и системной биологии в Стэнфордском университете, и его команда начали работу над техникой PAC-MAN, или профилактическим противовирусным CRISPR в клетках человека для борьбы с гриппом.

Но все изменилось в январе, когда появились новости о пандемии COVID-19. Ци и его команда неожиданно столкнулись с таинственным новым вирусом, для борьбы с которым никто не нашел четкого решения. Ученые  попытались использовать свою технологию PAC-MAN для борьбы с с SARS-CoV-2.

Как и все системы CRISPR, PAC-MAN состоит из фермента и цепи направляющей РНК, которая дает команду уничтожать специфические нуклеотидные последовательности в геноме коронавируса. Путем шифрования генетического кода вируса PAC-MAN может нейтрализовать коронавирус и остановить его репликацию внутри клеток.

Ци сказал, что ключевой задачей для перевода PAC-MAN из молекулярного инструмента в терапию анти-COVID-19 является поиск эффективного способа доставки его в клетки легких. 

Вскоре Ци и его команда узнали о работе над синтетическими молекулами под названием липитоиды. С конца марта они  сотрудничают с группой, возглавляемой Майклом Коннолли, главным научным инженером в Центре биологических наноструктур лаборатории Беркли, для разработки системы, которая доставляет PAC-MAN в клетки пациента.

Липитоиды – это разновидность синтетического пептидного имитатора, впервые обнаруженного 20 лет назад наставником Коннолли  Роном Цукерманом. Недавно ученые продемонстрировали эффективность липитоидов в доставке ДНК и РНК к широкому кругу клеточных линий.

Исследования липитоидов для потенциального терапевтического применения показали, что эти материалы нетоксичны для организма и могут доставлять нуклеотиды, заключая их в крошечные наночастицы размером всего в одну миллиардную часть метра, как и вирус.

В конце апреля исследователи из Стэнфорда проверили тип липитоида для доставки PAC-MAN в образцы человеческих эпителиальных клеток легких.

Согласно Ци, липитоиды работали очень хорошо. При объединении  с PAC-MAN, нацеленным на коронавирус, система снижала количество синтетического SARS-CoV-2 в растворе более чем на 90%. 

Сейчас команда планирует протестировать систему PAC-MAN/липитоид на животной модели против живого вируса SARS-CoV-2. К ней присоединятся сотрудники Нью-Йоркского университета и Каролинского института в Стокгольме, Швеция.

В случае успеха они надеются продолжить разработку PAC-MAN/липитоидной терапии для SARS-CoV-2 и других коронавирусов, а также изучить возможность расширения своих экспериментов для доклинических испытаний.

Ученые утверждают, что эффективная доставка с помощью липитоидов в сочетании с CRISPR может обеспечить очень мощную стратегию борьбы не только против COVID-19, но, возможно, против новых вирусных штаммов с пандемическим потенциалом.