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
После чудовищного Эль-Ниньо наш мир, возможно, уже не будет прежним
Первой жертвой будет Амазония, но это, как говорят ученые, только начало...
Кто на самом деле сделал Терракотовую армию: историческую сенсацию рассмотрели в отпечатках на древней глине
Поразительно, но открытие китайских ученых перекликается с исследованиями по Древнему Египту и Ближнему Востоку...
«Мы научили медведей видеть в нас добычу»: биолог рассказал, почему хищники нападают на людей по всей России
По словам ученого, совпало сразу несколько факторов, поэтому решить проблему будет сложно...
«Мясной фарш» для Гитлера: как виртуозная операция в 1943 году решила ход битвы за Италию
Дерзко, остроумно и с огромной долей везения: британский план висел на волоске, но Лондону помогли… сами немцы...
Шуховскую башню в Москве начали разбирать: почему правнук великого русского инженера против такой «реконструкции»?
Где главный промах московских властей и чем восстановление отличается реконструкции?...
Крестик XII века показал, настолько ученые ошибались в истории древнего Смоленска
Скромный артефакт из редкого материала оказался для археологов дороже серебряного клада...
Пустая еда: почему за 60 лет наши продукты потеряли половину полезных веществ и микроэлементов
По словам исследователей, мир находится в состоянии скрытого голода: калорий, вроде бы, хватает, а витаминов и минералов нет...
Самое древнее кораблекрушение в истории: что нашли турецкие ученые на судне, которое утонуло 4600 лет назад?
Подобные артефакты в свое время находили не только в легендарной Трое, но и рядом с Великой пирамидой в Египте...
Монетный детектив: российский ученый 10 лет охотился за распроданными сокровищами и раскрыл тайну древнего царства на Боспоре
Пожалуй, это одна из самых интересных исторических загадок, раскрытых в последнее время...
Что массово убивало пингвинов в 2024-м: ученые подозревали птичий грипп, но они ошибались
Поразительно, но виновник массовой гибели птиц больше 20 лет находился под носом у исследователей, а они его не замечали...
Почему ледник Судного дня не перестанет таять, даже если остынут моря и океаны?
Новое исследование показало: у Антарктиды есть поразительные сценарии будущего, от которых зависит судьба всего мира...
Маск только что показал летающий автомобиль: история говорит, что это может не сработать
Почему эксперты Popular Mechanics не верят в успех нового проекта владельца SpaceX и Tesla...