Ученые разработали новый метод, который может определить, как вирусы взаимодействуют с собственной РНК хозяина. Помимо понимания того, как вирусы направляют клетку-хозяина на создание новых вирусных частиц, эта методика, опубликованная сегодня в журнале Nature Methods, может позволить исследователям создавать искусственные молекулы, способные блокировать процесс репликации вируса и предотвращать его распространение.
РНК-вирусы часто считаются представляющими наибольшую угрозу для возникновения всемирной пандемии. В отсутствие эффективных и доступных вакцин или лекарств заболевания, вызываемые РНК-вирусами, такими как вирус Эбола, вирус Зика и коронавирус SARS, оказывают значительное влияние на здоровье населения, в то время как вирусы, поражающие свиней, наносят большой ущерб свиноводству. Тем временем новые РНК-вирусы продолжают появляться из-за их быстрой эволюции.
РНК-вирусы называются так потому, что они используют РНК вместо ДНК для представления своего генетического кода. Их геном кодирует белки и взаимодействует с механизмом клетки-хозяина. Однако до сих пор структура геномов вирусной РНК внутри клетки-хозяина была в значительной степени неизвестна.
Ученые из Кембриджского университета разработали новую методику для определения структуры и взаимодействия генома вируса Зика внутри клеток человека. Этот метод называется COMRADES (Crosslink Of Matched RNAs And DEep Sequencing), и, что важно, его можно применять к любому РНК-вирусу в любой клетке-хозяине. Подробная информация, полученная от COMRADES, открывает возможности для разработки нового поколения лекарств, которые работают, блокируя взаимодействия вирус-РНК-хозяин или вмешиваясь в основные структуры вирусного генома.
Наши собственные клетки также содержат РНК, будь то «информационные РНК», кодирующие белки, или «некодирующие РНК», которые регулируют различные аспекты клеточной функции. Инфекционный цикл РНК-вирусов происходит в основном в цитоплазме клеток, где находятся многие из наших РНК. Молекулы вируса и РНК-хозяина могут взаимодействовать напрямую путем «спаривания оснований» вдоль частей их структуры - другими словами, создавая ряд связей, соединяющих две молекулы вместе. Эти взаимодействия являются потенциальными мишенями для противовирусной терапии, и действительно, препарат против вируса гепатита С, который нацелен на такое взаимодействие РНК вируса-хозяина, Мираверсен, в настоящее время проходит расширенные клинические испытания..
Однако распространенность встречающихся в природе спариваний оснований РНК вируса-хозяина неизвестна, и открытия новых взаимодействий редки. Новый метод COMRADES, разработанный доктором Омером Зивом из Wellcome Trust/ Cancer Research UK Gurdon Institute совместно с международной командой коллег, позволяет проводить скрининг на спаривание оснований РНК вируса-хозяина и выявлять взаимодействующие последовательности РНК в одном эксперименте.
Д-р Зив и его сотрудники применили метод COMRADES для исследования генома вируса Зика внутри клеток человека, выявив его структуру, а также множественные взаимодействия с регуляторными некодирующими РНК человека, такими как микроРНК, транспортные РНК и малые ядерные РНК. С помощью нового метода раскрываются как идентичность, так и положение каждой пары оснований, предоставляя необходимую и достаточную информацию для разработки комплементарных последовательностей, которые могут мешать и блокировать каждое взаимодействие с потенциальными клиническими эффектами. Таким образом, метод COMRADES открывает двери для разработки противовирусных препаратов нового поколения на основе РНК для широкого спектра РНК-содержащих вирусов в любой клетке-хозяине.
Доктор Зив, постдоктор лаборатории профессора Эрика Миска в Институте Гердона, сказал: «С помощью техники COMRADES мы можем исследовать подробные молекулярные взаимодействия между вирусом и РНК хозяина. Это позволит нам создавать короткие РНК или ДНК. последовательности, которые можно вводить для вмешательства в эти взаимодействия, потенциально предотвращая способность вируса реплицироваться и заражать другие клетки. Информация, которую мы получаем от COMRADES, открывает дверь к совершенно новому способу борьбы с этими вирусами. Учитывая широкую применимость этого метода к любому РНК-вирусу и любой клетке-хозяину, РНК-вирусные заболевания как человека, так и животных могут стать мишенью для таких исследований».
Д-р Зив получил поддержку постдокторской программы Human Frontier Science Program, постдокторской стипендии Европейской организации молекулярной биологии и постдокторской стипендии Фонда семьи Блаватник. Другое основное финансирование сотрудничества поступило от Wellcome, Совета медицинских исследований Великобритании и Cancer Research UK.