CRISPR-скрининг выявил ген, помогающий клеткам противостоять вирусам Западного Нила и Зика
Исследователи из UT Southwestern впервые использовали CRISPR-скрининг всего генома для идентификации гена, который помогает клеткам сопротивляться инфекции, вызываемой флавивирусами. К этому классу патогенов относятся вирус Западного Нила, лихорадка денге, вирус Зика и жёлтая лихорадка.
В исследовании, опубликованном в Nature Microbiology, команда под руководством доктора Джона Шоггинса с помощью технологии CRISPR идентифицировала ген IFI6 как мощный противовирусный ген, нацеленный на флавивирусы. Затем с помощью традиционных исследований на культурах клеток учёные подтвердили роль этого гена в защите от инфекции, вызываемой вирусами Зика, Западного Нила, денге и жёлтой лихорадки.
«Наше исследование — первое, в котором эта технология использована для идентификации клеточных генов, которые ингибируют инфекцию», — заявил доктор Шоггинс.
Клетки млекопитающих естественным образом защищаются от вирусной инфекции с помощью интерферона — молекулы, которая запускает систему предупреждения об обнаружении вируса и необходимости активировать защитные системы. Это достигается активацией сотен генов, стимулируемых интерфероном (ISG). Флавивирусы вызывают серьёзные заболевания у человека, и интерферон участвует во врождённом иммунном ответе организма на эти вирусы.
Команда использовала технологию CRISPR-скрининга всего генома, чтобы определить, какие из индуцированных интерфероном генов играют основную роль в подавлении флавивирусной инфекции.
Как работал скрининг:
- Использовались клетки печени человека.
- С помощью CRISPR «выключали» каждый ген в геноме (около 19 000 генов) по одному.
- Клетки стимулировали интерфероном, что в норме позволяет им сопротивляться вирусной инфекции.
- Для клеток, которые не сопротивлялись инфекции (из-за отсутствия определённого гена), с помощью секвенирования нового поколения определяли идентификацию соответствующих генов.
Технология CRISPR сделала такое исследование чрезвычайно эффективным, выявив выдающуюся роль гена IFI6 в ингибировании флавивирусов. Все клетки с целевым редактированием CRISPR были объединены в несколько чашек для культивирования, и каждая клетка имела «штрих-код», позволяющий определить, какой ген в ней отсутствует.
В исследованиях на культуре клеток ген IFI6 (по-видимому, действующий через свой белковый продукт, также называемый IFI6) ингибировал вирус жёлтой лихорадки. Клетки с работающим геном IFI6 также подавляли вирусы денге, Зика и Западного Нила. Эти результаты были подтверждены не только в клетках печени, но и в клеточных линиях почек, кожи и в нейронах.
Будущая работа будет включать углублённое изучение молекулярного механизма белка IFI6. Эти знания могут заложить основу для разработки терапий, направленных против флавивирусной инфекции.
Ранее с помощью некрисперных методов скрининга были идентифицированы другие возможные белки устойчивости к флавивирусам, но технология CRISPR показывает, что IFI6 играет более заметную роль. Остаются вопросы: дадут ли CRISPR-скрининги в других типах клеток разные результаты? Данное исследование было сосредоточено на клетках печени, поскольку начиналось как изучение жёлтой лихорадки, которая поражает печень.