Для CRISPR-инструмента против коронавируса найдена система доставки в клетки

Команда ученых из Стэнфордского университета вместе с Molecular Foundry («Молекулярный литейный цех» — нанотехнологическое учреждении в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли при Минэнерго США) разрабатывает противовирусный агент, нацеленный на последовательность генома нового коронавируса. Вклад Стэнфорда — противовирусная CRISPR-Cas система, вклад лаборатории Беркли — доставка в клетки.

В прошлом году команда Стэнли Ци из Стэнфордского университета начала работу над техникой PAC-MAN (Prophylactic Antiviral CRISPR in human cells), которая использовала CRISPR-Cas для борьбы с вирусом гриппа. Когда началась пандемия COVID-19, возникла идея использовать эту технологию против нового вируса. С конца марта Ци и его команда сотрудничают с группой, возглавляемой Майклом Коннолли из Центра биологических наноструктур в Molecular Foundry, чтобы создать систему доставки инструмента PAC-MAN в клетки пациента.

Как и все системы CRISPR, PAC-MAN содержит фермент эндонуклеазу, разрезающий нуклеиновую кислоту (в данном случае вирусную) — Cas13, и гидовые РНК, которые дают команду Cas13 уничтожать определенные консервативные (не подверженные мутациям) нуклеотидные последовательности в геноме коронавируса. Авторы надеются, что это предотвратит экспрессию вирусных белков и размножение вируса. Биоинформатический анализ показал, что всего шесть грамотно подобранных РНК могут сделать мишенями более 90% всего разнообразия коронавируса SARS-CoV-2, а 22 РНК таргетируют все известные его геномы.

Ключевая проблема применения CRISPR-технологий в терапии (не только коронавирусной инфекции) — создание системы доставки в клетки. Лаборатория Ци не занимается методами доставки, однако после того, как 14 марта они опубликовали препринт своей статьи и сделали пост в Твиттере, чтобы привлечь потенциальных коллабораторов, они узнали о работе Коннолли и его коллег над синтетическими молекулами под названием «липитоиды». Это катионные липид-пептоидные конъюгаты, которые создал 20 лет назад учитель Коннолли Рональд Цукерман. Липитоиды нетоксичны и уже показали способность инкапсулировать молекулы ДНК и РНК в наночастицы и доставлять их в разнообразные линии клеток.

Как сообщается в пресс-релизе лаборатории Беркли от 4 июня, в конце апреля исследователи из Стэнфорда протестировали «липитоид 1», осуществляющий самосборку наночастиц с ДНК и РНК, на способность доставлять PAC-MAN, нацеленный на коронавирус, в клетки эпителия человеческих легких. По словам Стэнли Ци, липитоиды работали очень хорошо, снижая количество синтетических фрагментов SARS-CoV-2 в растворе более чем на 90%. (На момент подготовки статьи у авторов еще не было доступа к живому вирусу.) «Molecular Foundry из лаборатории в Беркли предоставил нам молекулярное сокровище, которое преобразовало наши исследования», — сказал он.

Теперь исследователи планируют протестировать систему PAC-MAN/липитоид на животной модели против живого вируса SARS-CoV-2. В работе примут участие сотрудники Нью-Йоркского университета и Каролинского института в Стокгольме (Швеция).

«Эффективная доставка липитоидов в сочетании с таргетингом CRISPR может дать очень мощную стратегию борьбы с вирусными заболеваниями, не только против COVID-19, но, возможно, против новых вирусных штаммов с пандемическим потенциалом», — говорит Майкл Коннолли.