Технология редактирования геномов CRISPR/Cas-9 была разработана всего несколько лет назад, но учёные постоянно ищут для неё новые применения. Например, в ряде работ биологи пытались направить молекулярные ножницы против вируса иммунодефицита человека (ВИЧ).

Однако новое исследование показывает, что вирус способен быстро вырабатывать мутации, необходимые для защиты от атак, что ставит под сомнение перспективы такой терапии.

ВИЧ проникает в иммунные клетки человека, известные как Т-хелперы, встраивается в ДНК и использует механизм репликации клеток для создания множества собственных копий. Чтобы бороться с этим, молекулярные биологи пытаются использовать разные генетические инструменты. В то время как одни команды изменяют гены Т-хелперов, чтобы заблокировать вирусу путь через мембрану, другие внедряют в иммунные клетки компоненты CRISPR/Cas-9, настроенные на поиск и уничтожение ВИЧ.

Охранная система, созданная на основе древнего механизма, с помощью которого бактерии противостоят вирусам, снабжена своеобразным «фотороботом преступника» – фрагментом генетического кода, совпадающим с определённым участком в геноме ВИЧ. Если вирус проникает в клетку, молекулярный комплекс находит соответствующее место на его ДНК и разрезает его с помощью фермента Cas-9.

Вирусолог Чень Лян (Chen Liang) и его коллеги из канадского Университета Макгилла (McGill University) проводили эксперименты с заражёнными Т-клетками и сначала получили очень обнадёживающие результаты. Молекулярные ножницы действительно легко распознавали ВИЧ и быстро уничтожали его, не давая размножаться. Но две недели спустя учёные обнаружили, что иммунные клетки стали производить копии вируса, сумевшего обойти защитный механизм.

Секвенирование генома показало, что у вируса появилась мутация рядом с участком, на который был нацелен комплекс CRISPR/Cas-9. С одной стороны, это не стало неожиданностью: ВИЧ известен своей способностью быстро изменяться и приобретать устойчивость к различным препаратам. Это происходит, потому что его ферменты часто совершают ошибки при копировании ДНК. Обычно такая небрежность выводит вирус из строя, но иногда полученные изменения оказываются полезными и позволяют сопротивляться действию лекарств.

Однако Лян считает, что в этот раз ошибки ферментов ни при чём, а мутации провоцирует разрез цепи ДНК. После того как Cas-9 сделал свою работу, вирус пытается заделать брешь в геноме и случайным образом вставляет на повреждённый участок буквы генетического кода. Как правило, эти заплатки не помогают, и ген теряет свои функции. Но учёные предполагают, что в отдельных случаях после «ремонта» вирус сохраняет способность к размножению. Кроме того, внесённые изменения делают его невидимым для охранной системы Т-клеток.

Результаты эксперимента канадских учёных не ставят крест на перспективах использования молекулярных ножниц для борьбы с ВИЧ. Команда Университета Макгилла предлагает несколько путей решения проблемы. Например, с помощью CRISPR/Cas-9 можно деактивировать сразу несколько ключевых генов вируса или использовать молекулярный механизм в сочетании с препаратами против ВИЧ.

Стоит отметить, что альтернативная технология генной терапии, которая делает Т-хелперы защищёнными от проникновения ВИЧ, уже проходит клинические испытания. Кроме того за последние годы медики научились эффективно снижать негативное действие смертельно опасного вируса с помощью набора противовирусных препаратов.