Dzięki edytorowi genomu CRISPR / Cas9 biologom udało się znaleźć trzy geny, przez które HIV przenika do komórek odpornościowych. Geny te można wyłączyć bez powodowania znaczącej szkody dla zdrowia ludzkiego.
Według Bruce'a Walkera z Massachusetts Institute of Technology wirusy są z natury bardzo małe i zawierają niewiele genów. Na przykład kod genetyczny wirusa HIV zawiera tylko dziewięć genów, podczas gdy w ludzkim genomie jest ich ponad 19 tysięcy. Bardzo często wirusy pożyczają geny, aby białka były niezbędne do rozmnażania. Naukowcy podjęli próbę wyizolowania tych genów i określenia, które z nich można zniszczyć bez zabijania człowieka.
Należy zauważyć, że edytor genomowy CRISPR / Cas9 został uznany za przełom naukowy w 2015 roku. Jej twórcą jest amerykański naukowiec Fen Zhang wraz z grupą biologów molekularnych około trzy lata temu. W tym czasie edytor był kilkakrotnie modernizowany, co pozwala naukowcom na wykorzystanie edytora do modyfikacji genomu z niemal stuprocentową dokładnością.
Naukowcy twierdzą, że walka z wirusem HIV to dla redaktora swego rodzaju powrót do początku, ponieważ system pierwotnie opracował setki milionów lat temu wewnątrz bakterii właśnie po to, by chronić przed retrowirusami. Dopiero w 2012 roku naukowiec Zhang i jego koledzy zaadaptowali CRISPR / Cas9 do edycji genomu obiektów wielokomórkowych.
Obecnie niektórzy naukowcy próbują użyć tego edytora genomu, aby wyciąć kod HIV z DNA zakażonych komórek, usuwając je w ten sposób z infekcji lub zmutować je tak, aby stały się odporne na HIV.
Naukowcy na czele z Walkerem postanowili pójść w drugą stronę - tak przekształcili edytor, aby w sposób całkowicie przypadkowy mógł wyłączać geny w ludzkich komórkach odpornościowych, do których ten układ został wstawiony. Naukowcy na przemian wyłączali wszystkie 19 000 genów, uzyskując niewielką grupę komórek odpornościowych, które z powodzeniem przetrwały taką procedurę. Następnie biologowie próbowali zarazić te komórki wirusem HIV.
Dzięki temu eksperymentowi naukowcy byli w stanie wyizolować niewielki zestaw genów, które nie odgrywają dużej roli w przetrwaniu komórek odpornościowych, ale których praca jest niezwykle ważna dla HIV. Zestaw ten zawierał również dwa dobrze znane naukowcom geny - CD4 i CCR5, które są odpowiedzialne za tworzenie cząsteczek białka, do których przylega wirus HIV, gdy komórki są zakażone. Wyłączenie lub usunięcie tych genów, jak pokazują poprzednie eksperymenty, może spowodować poważne skutki uboczne. Wszystko to sprawia, że ta procedura jest bardzo niepożądana.
Oprócz tych dwóch genów Walker i współpracownicy zidentyfikowali trzy inne geny, które nie są wyraźnie związane z HIV - są to SLC35B2, TPST2 i ALCAM. Zdaniem naukowców, pierwsze dwa geny DNA mogą teoretycznie pomóc wirusowi HIV w wejściu do komórki, zmieniając sposób działania białka CCR5. Z kolei trzeci gen wpływa na skłonność komórek do łączenia się ze sobą, dlatego po usunięciu genu ALCAM komórki odpornościowe stają się, przy praktycznie niskim stężeniu cząstek wirusowych w pożywce lub krwi, niewidoczne dla wirusa HIV.
Film promocyjny:
Zgodnie z założeniami wirusologów może to wynikać z faktu, że po usunięciu tego genu komórki rzadziej kontaktują się ze sobą, a to nie przyczynia się do rozprzestrzeniania się wirusa na niezainfekowane komórki i tkanki.
Naukowcom nie udało się jeszcze ustalić, czy usunięcie tych trzech genów będzie miało taki sam negatywny wpływ na organizm ludzki, jak eliminacja genów CCR5 i CD4. Badacze planują znaleźć odpowiedzi na swoje pytania w kolejnych eksperymentach.