Вирус с огромным геномом научили программировать клетки на исцеление
Ученые создали модифицированный вирус, который может переносить в 20 раз больше ДНК, чем существующие вирусы, используемые для генной терапии. Это может позволить делать сложные изменения в клетках за один шаг.
Вирусы — не только причина многих болезней, но и полезный инструмент для биологов и медиков. Они могут доставлять в клетки человека различные молекулы, которые могут изменять их свойства или функции. Это называется клеточной или генной терапией.
Однако у вирусов есть ограничение: они не могут переносить слишком длинные цепочки ДНК. Это проблема для тех случаев, когда нужно заменить или добавить целый ген или несколько генов в клетку. Например, у некоторых людей есть наследственное заболевание, которое вызывает постепенное ослабление мышц — миодистрофия Дюшенна. Оно связано с мутациями в гене, который кодирует белок дистрофин. Чтобы создать генную терапию для этого заболевания, нужно доставить в клетки ДНК длиной около 11 000 пар оснований — это больше, чем помещается в существующих вирусах.
Но теперь ученым удалось создать вирус, который может переносить ДНК длиной до 171 000 пар оснований — это примерно в 20 раз больше, чем у крупнейших известных вирусов, используемых для генной терапии. Кроме того, этот вирус может переносить более 1000 других молекул, таких как РНК и белки.
— Венигалла Рао из Католического университета Америки в Вашингтоне.
Для создания такого вируса ученые использовали фаг — это особый тип вируса, который заражает только бактерии. Фаг имеет форму капсулы с хвостом и ножками. Ученые изменили фаг таким образом, что он стал способен проникать в клетки человека и доставлять им свой груз.

Модель бактериофага Т4, на котором основан вирус для генной терапии
Груз фага может состоять из разных молекул: ДНК, РНК, белков или комбинации их. ДНК может быть как линейной, так и кольцевой. Кольцевая ДНК называется плазмидой и может самостоятельно существовать и размножаться в клетке. Плазмида может нести гены, которые изменяют свойства клетки или заставляют ее вырабатывать полезные вещества. РНК может быть как информационной, так и функциональной. Информационная РНК переносит информацию от ДНК к рибосомам — местам синтеза белков. Функциональная РНК может регулировать активность генов или участвовать в реакциях в клетке. Белки могут выполнять разные функции: структурные, катализаторы, рецепторы, антитела и т. д.
Ученые показали, что модифицированный фаг может эффективно доставлять свой груз в разные типы клеток человека: мышечные, нервные, кроветворные и другие. Они также проверили безопасность фага на мышах и не обнаружили никаких побочных эффектов.
— Венигалла Рао.
Такой вирус поможет лечить разные заболевания, связанные с нарушением работы генов или клеток. Например, при болезни Паркинсона, доставив в нейроны гены, которые защищают их от вымирания. Или он может помочь при раке, транспортировав в опухоль гены, которые активируют иммунную систему или вызывают самоубийство раковых клеток.
Вирусы — не только причина многих болезней, но и полезный инструмент для биологов и медиков. Они могут доставлять в клетки человека различные молекулы, которые могут изменять их свойства или функции. Это называется клеточной или генной терапией.
Однако у вирусов есть ограничение: они не могут переносить слишком длинные цепочки ДНК. Это проблема для тех случаев, когда нужно заменить или добавить целый ген или несколько генов в клетку. Например, у некоторых людей есть наследственное заболевание, которое вызывает постепенное ослабление мышц — миодистрофия Дюшенна. Оно связано с мутациями в гене, который кодирует белок дистрофин. Чтобы создать генную терапию для этого заболевания, нужно доставить в клетки ДНК длиной около 11 000 пар оснований — это больше, чем помещается в существующих вирусах.
Но теперь ученым удалось создать вирус, который может переносить ДНК длиной до 171 000 пар оснований — это примерно в 20 раз больше, чем у крупнейших известных вирусов, используемых для генной терапии. Кроме того, этот вирус может переносить более 1000 других молекул, таких как РНК и белки.
Мы можем сочетать все эти компоненты в одной частице и стремиться не только к лечению, но и к излечению
— Венигалла Рао из Католического университета Америки в Вашингтоне.
Для создания такого вируса ученые использовали фаг — это особый тип вируса, который заражает только бактерии. Фаг имеет форму капсулы с хвостом и ножками. Ученые изменили фаг таким образом, что он стал способен проникать в клетки человека и доставлять им свой груз.

Модель бактериофага Т4, на котором основан вирус для генной терапии
Груз фага может состоять из разных молекул: ДНК, РНК, белков или комбинации их. ДНК может быть как линейной, так и кольцевой. Кольцевая ДНК называется плазмидой и может самостоятельно существовать и размножаться в клетке. Плазмида может нести гены, которые изменяют свойства клетки или заставляют ее вырабатывать полезные вещества. РНК может быть как информационной, так и функциональной. Информационная РНК переносит информацию от ДНК к рибосомам — местам синтеза белков. Функциональная РНК может регулировать активность генов или участвовать в реакциях в клетке. Белки могут выполнять разные функции: структурные, катализаторы, рецепторы, антитела и т. д.
Ученые показали, что модифицированный фаг может эффективно доставлять свой груз в разные типы клеток человека: мышечные, нервные, кроветворные и другие. Они также проверили безопасность фага на мышах и не обнаружили никаких побочных эффектов.
Это очень универсальный и гибкий инструмент для клеточной и генной терапии
— Венигалла Рао.
Такой вирус поможет лечить разные заболевания, связанные с нарушением работы генов или клеток. Например, при болезни Паркинсона, доставив в нейроны гены, которые защищают их от вымирания. Или он может помочь при раке, транспортировав в опухоль гены, которые активируют иммунную систему или вызывают самоубийство раковых клеток.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...