Molekularne nożyczki w odsieczy

Badania nad potencjalnymi terapiami na COVID suną pełną parą (być może pojawi się tu niedługo jakiś wpis o remdesiwirze, chociaż nie spodziewajcie się peanów). Przy ilości prac naukowych dotyczących nowego wirusa, łatwo pominąć małe nieoszlifowane diamenty – które może niekoniecznie okażą się zbawienne, ale są interesujące z naukowego punktu widzenia.

I tak dwa miesiące temu przemknął niemal niezauważony preprint badaczy z Uniwesytetu Stanforda, którzy opracowali technikę wykorzystującą CRISPR/Cas (narzędzie do redagowania genów, o którym na tym blogu było dużo i głośno) do anty-SARSowej profilaktyki. Badacze zaproponowali proste rozwiązanie, które teoretycznie mogłoby pomóc w walce z wirusem („teoretycznie” jest tutaj oczywiście słowem kluczowym).

W jaki sposób? Otóż autorzy tej pracy chcieliby wykorzystać system CRISPR/Cas do namierzenia w chorych komórkach, a następnie zniszczenia wirusowego RNA.

cykl zyciowy
Cykl życiowy wirusa SARS-CoV-2 (źródło: Abbott et al. CC By-NC)

Cykl życiowy wirusa wymaga od niego odsłonięcia genomowego RNA – a w zasadzie transkrypcji genomowego RNA w wirusowe mRNA, które komórki gospodarza wykorzystują następnie (czy też raczej wirus nabiera je, tak że są one skłonione do wykorzystania) do produkcji wirusowych białek, które stają się podstawą kolejnych kopii wirusa. Wirusa można zatem pokonać biorąc na cel najbardziej wrażliwe etapy tego cyklu. I jednym takim etapem jest moment, gdy wirusowe RNA opuściło kapsyd i pływa sobie samodzielnie w komórce gospodarza.

I tu właśnie objawia się elegancja wykorzystania systemu CRISPR/Cas. Gdy po raz pierwszy opisano go u archebakterii, a później u innych bakterii, badacze głowili się, jaka jest funkcja tego systemu. I dopiero dekadę temu zaproponowano wyjaśnienie, jakim je dzisiaj znamy: CRISPR/Cas jest bakteryjnym systemem immunologicznym, który wykorzystuje element CRISPR do namierzania wirusowego RNA, a enzym Cas – do jego niszczenia.

Koncept jest zatem taki: ponieważ znamy genom wirusa SARS-CoV-2 (zsekwencjonowany został po raz pierwszy w styczniu, od tamtej pory zsekwencjonowano tysiące jego kopii – dane zaś zostały szybko publicznie udostępnione), możemy zaprojektować element CRISPR, który będzie w stanie namierzyć wirusowe mRNA pływające sobie w komórce. Potem pozostaje nam tylko dostarczenie do chorych komórek tego elementu (w formie tzw. pojedynczego wiodącego RNA, sgRNA) oraz enzymu Cas, który wyłapie wiodące RNA połączone z RNA wirusowym i potnie je na kawałki.

strategia
Strategia usuwania wirusowego RNA za pomocą CRISPR/Cas, CRISPR PAC-MAN (źródło: Abbott et al. CC By NC)

Nic prostszego. Badacze nazwali metodę CRISPR PAC-MAN i przetestowali ją na wirusie mnążącym się w ludzkich komórkach nabłonkowych. Strategia – może bez zaskoczenia – rzeczywiście działa .W dodatku wykorzystać ją można nie tylko do walki z wirusem SARS-CoV-2, ale także innymi koronawirusami, m.in. oryginalnym wirusem SARS oraz wirusem MERS.

Czemu zatem badanie przemknęło raczej bez echa? Z prostej przyczyny: opisana strategia jest sprytną, elegancką metodą, która niestety ograniczona jest praktycznie. W opisanym badaniu działała, bo testowano ją in vitro: problemem nie było więc dostarczenie wiodącego RNA i enzymu Cas do komórek, które wystarczyłoby skąpać w medium zawierającym duże ilości zarowno RNA jak i enzymu. Musimy jednak pamiętać, że w czasie infekcji wirus obecny jest w wielu komórkach organizmu gospodarza i żeby móc zastosować tę strategię, musielibyśmy wiodące RNA i enzym Cas dostarczyć do wszystkich tych komórek.

To jednak nie jest takie proste – co jest zresztą przyczyną, dla której terapie genowe są tak trudne i drogie, i najczęściej opierają się na modyfikacji komórek pobranych od pacjenta, które redakcji genomu poddaje się w szalce Petriego, i które następnie wprowadzane są z powrotem do organizmu pacjenta. Autorzy pracy oczywiścią byli tego w pełni świadomi – dyskusja wyników sprowadza się bowiem do stwierdzenia: CRISPR PAC-MAN może być świetną metodą terapeutyczną, jeśli połączy się ją w efektywną metodą dostarczania leku do komórek in vivo. Jest to trochę tak, jakby prehistoryczny jaskiniowiec obwieścił, że wymyślił taki genialny wynalazek, który nazywa pieniądzem, ale żeby działał, potrzeba tylko połączenia z efektywnym, opartym na walucie rynkiem.

Czyli: interesujące intelektualne ćwiczenie, ale do terapii wciąż jest nam daleko.

1 Comment

  1. A nie podejmowano już prób budowania jakichś systemów dostarczania do komórek? Czy zna Pan jakieś publikacje o ciekawych systemach drug delvery, które przynajmniej teoretycznie mogłyby się sprawdzić ?

    Polubienie

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s