By Як перемогти Covid (та інші хвороби) з використанням синтетичної біології? Нове дослідження демонструє, що штучні ензими здатні поборювати віруси, які викликають Covid, шляхом вибіркового розрізання РНК його геному. Науковці вважають, що ця технологія вирішить ключові проблеми, які виникали при попередніх спробах, а також допоможе в розробці швидких методів противірусної терапії, котрі застосовуються у випадку виникнення загрози – пише Саймон Мейкін у часописі Scientific American.
Коли розпочалася пандемія Covid, Александер Тейлор, біохімік з Кембріджського університету, змагався зі зміною використання технології розрізання генів, над якою він працював разом зі своїми співробітниками: синтетичних ензимів, так званих XNAзимів (ксеногенних нуклеїнових кислот), які виникають зі штучного РНК. Підчас локдауну, працюючи наодинці, Тейлор упродовж кількох днів опрацював пʼять фрагментів у геномі SARS-Cov2, котрі є ціллю дії XNAзимів.
Ензими становлять собою природні каталізатори, котрі пришвидшують хімічні перетворення – в даному випадку це досягається через розрізання інших часток. Однак, попередні ензими, базовані на ДНК і РНК, не давали собі ради із розрізанням довгих, високо структурованих часточок, таких як геном вірусу. Знищували свої цілі шляхом використання наявних у клітинах ензимів – цей процес менш точний, тому призводить до помилкових порізів і зросту частоти виникнення побічних ефектів.
Тейлор і його співробітники минулого року продемонстрували, що XNAзими здатні розрізняти і уникати розрізання фрагментів, котрі різняться хоч би й однією «літерою» генетичного коду. До того ж, вони краще функціонують, ніж попередні проби, оскільки творять міцніші хімічні звʼязки, зберігаючи свою структуру і властивості в умовах, за яких ензими ДНК і РНК розвиваються.
Популярні знаряддя для корегування генів, базовані на CRISPR, також можуть обирати за ціль РНК, але людська імунна система іноді погано реагує на застосовування бактеріальних ензимів. XNAзимів немає в природі, завдяки чому зменшується ризик, що вони спровокують атаку на імунну систему. Вони теж не залежать від співучасті додаткових клітинних компонентів, що може обмежити побічні ефекти.
«Всі сучасні терапії РНК використовують клітинну машинерію – говорить інженер-біомедик Рой ван дер Міл з Ейндховенського технологічного університету, що в Голландії, котрий не брав участі у цьому новому дослідженні. – Це самостійна пара ножиць».
У новому дослідженні, описаному в Nature Communications, XNAзими зменшували реплікацію вірусу SARS-Cov2 у заражених клітинах навіть на 75%. «Це результати, порівняльні із наслідками інших методів, за якими стоять роки досліджень» – говорить Тейлор, хоч і зауважує, що досі не було проведено безпосередніх порівнянь.
Науковці використовували XNAзими, спрямовані на три частини геному вірусу, завдяки чому йому було важче уникати атаки шляхом мутації. Цей метод можна швидко пристосувати до інших вірусів, оскільки основа системи залишається незмінною: перепрограмування стосується лише тієї частини, котра повʼязана з ціллю. «XNAзими мають великий потенціал для точної медицини» – каже співавторка праці Марія Донде, також з Кембріджа. Попередні дослідження, які провадила та ж група, вказують на те, що XNAзими можуть бути ефективними при багатьох хворобах – потенційно навіть можуть бути скеровані проти мутованим генам раку.
Науковці звертають увагу на той факт, що ще не розробили методу впровадження тих XNAзимів до людських клітин. Але ван дер Міл вважає, що можуть подіяти методи, використовувані при терапіях РНК. Зараз група працює над стабільністю і точністю XNAзимів, а також перевіряє чергові фрагменти, які є ціллю їхнього дослідження.
