Искусственные ферменты могут бороться с вирусом, вызывающим COVID, путем избирательного расщепления его РНК-генома, говорится в новом исследовании.
По словам авторов исследования, этот метод позволяет преодолеть ключевые проблемы предыдущих технологий и может помочь в создании быстрых противовирусных средств по мере возникновения новых угроз.
Когда разразилась пандемия COVID, Александр Тейлор, специалист по химической биологии Кембриджского университета, приступил к использованию технологии разрезания генома, которую он и его коллеги разрабатывали: это были синтетические ферменты под названием XNAzymes (ксенонуклеиновые кислоты), сформированные из искусственной РНК. Работая в одиночку во время изоляции, Тейлор за несколько дней создал пять XNAzymes, нацеленных на последовательности в геноме SARS-CoV-2.
Ферменты - это природные катализаторы, которые способствуют химическим превращениям - в данном случае, путем расщепления других молекул. Но предыдущие ферменты на основе ДНК и РНК с трудом справлялись с разрезанием длинных, высокоструктурированных молекул, таких как геномы вирусов. Вместо этого они разрушают цели, привлекая существующие ферменты внутри клеток - менее точный процесс, который может привести к "нецелевым" разрезам и усилению побочных эффектов.
Тейлор и его коллеги показали в прошлом году, что XNAzymes могут распознавать и не разрезать последовательности, отличающиеся одной "буквой" генетического кода. По словам исследователей, они работают лучше потому что образуют более прочные химические связи, сохраняя свою структуру и функцию в условиях, когда ДНК-и РНК-ферменты не работают.
Популярные инструменты редактирования генов CRISPR также могут воздействовать на РНК, но иммунная система человека иногда плохо реагирует на используемые бактериальные ферменты. XNAzymes не встречаются в природе, что снижает вероятность того, что они вызовут атаку иммунной системы. Они также не нуждаются в привлечении дополнительных компонентов из клетки, что может уменьшить побочные эффекты. "Все современные методы РНК-терапии используют клеточные механизмы", - говорит биомедицинский инженер Рой ван дер Меел из Технологического университета Эйндховена (Нидерланды), который не принимал участия в новом исследовании. "Это автономные ножницы".
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, XNAzymes сократили репликацию вируса SARS-CoV-2 в инфицированных клетках на 75%. "Мы вполне сопоставимы с другими подходами, за которыми стоят годы разработок", - говорит Тейлор, хотя он отмечает, что прямые сравнения еще предстоит провести.
Ученые использовали XNAzymes для нацеливания на три части генома вируса, благодаря чему мутациям сложнее уклониться от атаки. Этот подход может быть быстро адаптирован к другим вирусам, поскольку основная система остается неизменной; перепрограммируется только та часть, которая связывает мишень. "XNAzymes имеют большой потенциал для прецизионной медицины", - говорит соавтор исследования Мария Донде, также работающая в Кембридже. Предыдущие исследования группы показывают, что XNAzymes могут быть эффективны против множества заболеваний - возможно, даже против мутировавших генов рака.
Исследователи отмечают, что они еще не разработали способ доставки этих XNAzymes в клетки человека, но ван дер Мил утверждает, что методы, используемые для других РНК-терапевтических препаратов, могут сработать. В настоящее время группа работает над стабильностью и точностью XNAzymes и тестирует дополнительные сиквенсы-мишени.
